什么是霍爾傳感器

　　霍爾傳感器是根據(jù)霍爾效應(yīng)制作的一種磁場傳感器。通過霍爾效應(yīng)實(shí)驗(yàn)測定的霍爾系數(shù)，能夠判斷半導(dǎo)體材料的導(dǎo)電類型、載流子濃度及載流子遷移率等重要參數(shù)。

　　霍爾效應(yīng)是磁電效應(yīng)的一種，這一現(xiàn)象是霍爾（A.H.Hall，1855—1938）于1879年在研究金屬的導(dǎo)電機(jī)構(gòu)時(shí)發(fā)現(xiàn)的。后來發(fā)現(xiàn)半導(dǎo)體、導(dǎo)電流體等也有這種效應(yīng)，而半導(dǎo)體的霍爾效應(yīng)比金屬強(qiáng)得多，利用這現(xiàn)象制成的各種霍爾元件，廣泛地應(yīng)用于工業(yè)自動(dòng)化技術(shù)、檢測技術(shù)及信息處理等方面。霍爾效應(yīng)是研究半導(dǎo)體材料性能的基本方法。

　　霍爾傳感器的原理介紹

　　磁場中有一個(gè)霍爾半導(dǎo)體片，恒定電流I從A到B通過該片。在洛侖茲力的作用下，I的電子流在通過霍爾半導(dǎo)體時(shí)向一側(cè)偏移，使該片在CD方向上產(chǎn)生電位差，這就是所謂的霍爾電壓。

　　霍爾電壓隨磁場強(qiáng)度的變化而變化，磁場越強(qiáng)，電壓越高，磁場越弱，電壓越低，霍爾電壓值很小，通常只有幾個(gè)毫伏，但經(jīng)集成電路中的放大器放大，就能使該電壓放大到足以輸出較強(qiáng)的信號(hào)。若使霍爾集成電路起傳感作用，需要用機(jī)械的方法來改變磁場強(qiáng)度。下圖所示的方法是用一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)的葉輪作為控制磁通量的開關(guān)，當(dāng)葉輪葉片處于磁鐵和霍爾集成電路之間的氣隙中時(shí)，磁場偏離集成片，霍爾電壓消失。這樣，霍爾集成電路的輸出電壓的變化，就能表示出葉輪驅(qū)動(dòng)軸的某一位置。

　　利用這一工作原理，可將霍爾集成電路片用作用點(diǎn)火正時(shí)傳感器。霍爾效應(yīng)傳感器屬于被動(dòng)型傳感器，它要有外加電源才能工作，這一特點(diǎn)使它能檢測轉(zhuǎn)速低的運(yùn)轉(zhuǎn)情況。

　　霍爾傳感器的特性

　　1、精度高：在工作溫度區(qū)內(nèi)精度優(yōu)于1%，該精度適合于任何波形的測量;

　　2、線性度好：優(yōu)于0.1%;

　　3、霍爾傳感器可以測量任意波形的電流和電壓，如：直流、交流、脈沖波形等，甚至對瞬態(tài)峰值的測量。副邊電流忠實(shí)地反應(yīng)原邊電流的波形。而普通互感器則是無法與其比擬的，它一般只適用于測量50Hz正弦波;

　　4、原邊電路與副邊電路之間有良好的電氣隔離，隔離電壓可達(dá)9600Vrms;

　　5、寬帶寬：高帶寬的電流傳感器上升時(shí)間可小于1μs;但是，電壓傳感器帶寬較窄，一般在15kHz以內(nèi)，6400Vrms的高壓電壓傳感器上升時(shí)間約500uS，帶寬約700Hz。

　　6、測量范圍：霍爾傳感器為系列產(chǎn)品，電流測量可達(dá)50KA，電壓測量可達(dá)6400V。

　　使用霍爾傳感器注意事項(xiàng)

　　在使用霍爾電流傳感器時(shí)，應(yīng)注意一下幾點(diǎn)：

　　1、為了得到較好的動(dòng)態(tài)特性和靈敏度，必須注意原邊線圈和副邊線圈的耦合，要耦合得好，最好用單根導(dǎo)線且導(dǎo)線完全填滿霍爾傳感器模塊孔徑。

　　2、使用中當(dāng)大的直流電流流過傳感器原邊線圈，且次級(jí)電路沒有接通電源|穩(wěn)壓器或副邊開路，則其磁路被磁化，而產(chǎn)生剩磁，影響測量精度（故使用時(shí)要先接通電源和測量端M），發(fā)生這種情況時(shí)，要先進(jìn)行退磁處理。其方法是次邊電路不加電源，而在原邊線圈中通一同樣等級(jí)大小的交流電流并逐漸減小其值。

　　3、霍爾傳感器都具有較強(qiáng)的抗外磁場干擾能力，但是，為了獲得較高的測量準(zhǔn)確度，當(dāng)有較強(qiáng)的磁場干擾時(shí)，要采取適當(dāng)?shù)拇胧﹣斫鉀Q。通常方法有：

　　調(diào)整模塊方向，使外磁場對模塊的影響最小;

　　在模塊上加罩一個(gè)抗磁場的金屬屏蔽罩。

　　4、測量的最佳精度是在額定值下得到的，當(dāng)被測電流遠(yuǎn)低于額定值時(shí)，要獲得最佳精度，原邊可使用多匝，但是，需要注意導(dǎo)線的空間位置（參照第一條）。

　　霍爾傳感器的應(yīng)用

　　霍爾傳感器的應(yīng)用非常的廣泛，在航空航天技術(shù)，醫(yī)療技術(shù)，交通運(yùn)輸，工業(yè)以及測量和測試等諸多領(lǐng)域都做出了重大的的貢獻(xiàn)。目前應(yīng)用領(lǐng)域比較活躍的就是電動(dòng)自行車領(lǐng)域。這一切都?xì)w根于霍尼韋爾的高質(zhì)量四霍爾式元件，其它高靈敏度霍爾效應(yīng)鎖存器采用的是雙霍爾或者單霍爾元件，這使得它對封裝應(yīng)力非常敏感，而四霍爾元件則使這些傳感器更加穩(wěn)定和出色。

　　霍爾傳感器電路圖

　　1、霍爾傳感器信號(hào)放大電路

　　2、霍爾接近開關(guān)組成的計(jì)數(shù)器電路

　　HK-1型霍爾接近開關(guān)組成的計(jì)數(shù)器電路圖中采用了光電耦合器隔離和8位計(jì)算器。每當(dāng)磁鋼接近HK－1開關(guān)一次，計(jì)算器記一個(gè)數(shù)，并累加，從而完成計(jì)數(shù)功能。

　　3、霍爾接近開關(guān)用于數(shù)控機(jī)床PLC電路

　　此電路還可用于數(shù)控機(jī)床可編程控制器（PLC）上，其精度可達(dá)0.02mm，還可用于高速?zèng)_床、復(fù)雜紋進(jìn)模具的送切料、行程控制等方面。

　　幾種霍爾傳感器的檢測方法

　　一、線性霍爾元件的好壞判斷

　　1、改變磁場的大小線性霍爾元件的好壞

　　將線性霍爾元件通電，輸出端接上電壓表，磁鐵從遠(yuǎn)到近逐漸靠近線性霍爾元件時(shí)，該線性霍爾元件的輸出電壓逐漸從小到大變化，這說明該線性霍爾元件是好的，如果磁鐵從遠(yuǎn)到近逐漸地靠近線性霍爾元件，該線性霍爾元件的輸出電壓保持不變，這說明該線性霍爾元件已被損壞。

　　2、改變線性霍爾元件恒流源的電流大小判斷線性霍爾元件的好壞

　　磁鐵保持不動(dòng)（即對線性霍爾元件加入一個(gè)固定不變的磁場），使得線性霍爾元件恒流源的電流從零逐漸地向額定電流變化時(shí)（不能超過線性霍爾元件的額定電流），這時(shí)線性霍爾元件的輸出電壓也從小逐漸地向大變?nèi)A，這說時(shí)該線性霍爾元件是好的，如果線性霍爾元件恒流的電流從零逐漸地向額定電流變化時(shí)，這時(shí)該線性霍爾元件的電壓保持不變，這說明該線性霍爾元件已損壞。

　　二、單極開關(guān)型霍爾元件的好壞檢測

　　將單極開關(guān)霍爾元件通電5V，輸出端串聯(lián)電阻，當(dāng)磁鐵遠(yuǎn)離開關(guān)霍爾元件時(shí)，開關(guān)霍爾元件的輸出電壓為高電平（+5V），當(dāng)磁鐵靠近開關(guān)霍樂元件時(shí)，開關(guān)霍爾元件的輸出電壓為低電平（+0.2V左右），這說明該開關(guān)開型霍爾元件是好的。如果不認(rèn)靠近或離開霍爾開關(guān)，該霍爾開關(guān)的輸出電平保持不變，則說明該霍爾開關(guān)已損壞。

　　三、雙極鎖存霍爾開關(guān)元件的好壞檢測

　　當(dāng)磁鐵N極或S極靠近霍爾開關(guān)，輸出是高電平或低電平，然后拿開霍爾元件，電平保持不變，再用剛才相反的磁極得到與剛剛相反的電平，這時(shí)說明霍爾元件是好的，如果當(dāng)霍爾元件靠近得到的電平，在磁鐵離開后不鎖存，說明霍爾是壞的，當(dāng)磁鐵用相反的極性靠近霍爾，得不到與另一個(gè)極性靠近霍爾所得出相反的電平，那么這個(gè)霍爾開關(guān)也是壞的。