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發(fā)布日期:2022-10-09 點(diǎn)擊率:62
描述
霍爾傳感器簡(jiǎn)介
霍爾傳感器是根據(jù)霍爾效應(yīng)制作的一種磁場(chǎng)傳感器。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(lái)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?gòu)?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(cè)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。通過霍爾效應(yīng)實(shí)驗(yàn)測(cè)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)。
霍爾傳感器原理
由霍爾效應(yīng)的原理知,霍爾電勢(shì)的大小取決于:Rh為霍爾常數(shù),它與半導(dǎo)體材質(zhì)有關(guān);I為霍爾元件的偏置電流;B為磁場(chǎng)強(qiáng)度;d為半導(dǎo)體材料的厚度。
對(duì)于一個(gè)給定的霍爾器件,當(dāng)偏置電流I固定時(shí),UH將完全取決于被測(cè)的磁場(chǎng)強(qiáng)度B。
一個(gè)霍爾元件一般有四個(gè)引出端子,其中兩根是霍爾元件的偏置電流I的輸入端,另兩根是霍爾電壓的輸出端。如果兩輸出端構(gòu)成外回路,就會(huì)產(chǎn)生霍爾電流。一般地說(shuō),偏置電流的設(shè)定通常由外部的基準(zhǔn)電壓源給出;若精度要求高,則基準(zhǔn)電壓源均用恒流源取代。為了達(dá)到高的靈敏度,有的霍爾元件的傳感面上裝有高導(dǎo)磁系數(shù)的鍍膜合金;這類傳感器的霍爾電勢(shì)較大,但在0.05T左右出現(xiàn)飽和,僅適用在低量限、小量程下使用。
在半導(dǎo)體薄片兩端通以控制電流I,并在薄片的垂直方向施加磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng),則在垂直于電流和磁場(chǎng)的方向上,將產(chǎn)生電勢(shì)差為UH的霍爾電壓。
霍爾傳感器工作原理
磁場(chǎng)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(chǎng)強(qiáng)度的變化而變化,磁場(chǎng)越強(qiáng),電壓越高,磁場(chǎng)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(lái)改變磁感應(yīng)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(chǎng)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(cè)轉(zhuǎn)速低的運(yùn)轉(zhuǎn)情況。
霍爾傳感器主要特性參數(shù)
(1)輸入電阻R
霍爾傳感器元件兩激勵(lì)電流端的直流電阻稱為輸入電阻。它的數(shù)值從幾歐到兒百歐,視不同型號(hào)的元件而定。
溫度升高,輸入電阻變小,從而使輸入電流變大,最終引起霍爾傳感器電勢(shì)變化。為了減少這種影響,最好采用恒流源作為激勵(lì)源。
(2)輸出電阻R
兩個(gè)霍爾傳感器電勢(shì)輸出端之間的電阻稱為輸出電阻,它的數(shù)位與輸入電阻同一數(shù)量級(jí)。它也隨溫度改變順改變。選擇適當(dāng)?shù)呢?fù)載電阻易與之匹配,可以使由溫度引起的程水電勢(shì)的漂移減至最小。
(3)最大激勵(lì)電流I---霍爾傳感器參數(shù)
由于霍爾傳感器電勢(shì)隨激勵(lì)電流的增大而增大,故在應(yīng)用中總希望選用較大的激勵(lì)電流1M但激勵(lì)電流增大,程爾元件的功耗增大,元件的溫皮升高,從而引起霍爾傳感器屯勢(shì)的溫漂增大,因此每種型號(hào)的幾件均規(guī)定了相應(yīng)的最大激勵(lì)電流,它的數(shù)值從幾毫安至幾百毫安。
(4)靈敏度K
靈敏度KH=EH/IB,它的數(shù)值約為10MV(MA.T)左右。
(5)最大磁感應(yīng)強(qiáng)度BM---霍爾傳感器參數(shù)
磁感應(yīng)強(qiáng)度超過BM時(shí),霍爾傳感器電勢(shì)的非線性誤差將明顯增大,特斯撿(T)成幾千高斯(Gs)(1Gs=104T)。
(6)個(gè)等位電勢(shì)
在額定激勵(lì)電流F,當(dāng)外加磁場(chǎng)為零時(shí)它是由于4個(gè)屯極的幾何尺寸不對(duì)稱引起的誤差。
(7)霍爾傳感器屯勢(shì)溫度系數(shù)
6M的數(shù)值一般為零點(diǎn)刀霍爾傳感器輸出端之間的開路電壓稱為不等位電勢(shì),使用時(shí)多采用電橋法來(lái)補(bǔ)償不等位電勢(shì)引起日在一定磁感應(yīng)強(qiáng)度和激勵(lì)電流的作用下,溫度每變化1攝氏度時(shí),霍爾傳感器電勢(shì)變化的百分?jǐn)?shù)弱為霍爾傳感器電勢(shì)溫度系數(shù),它與霍爾傳感器元件的材料有關(guān)。
霍爾傳感器功能特點(diǎn)
1、霍爾傳感器可以對(duì)任意波形的電流電壓進(jìn)行測(cè)量,但是普通的傳感器就不具有這種功能,普通傳感器只是用于測(cè)量50Hz正弦波;
2、霍爾傳感器的原邊電路與副邊電路之間的電氣隔離是比較好的,隔離的電壓最高達(dá)到了9600Vrms;
3、霍爾傳感器是一款精度高傳感器,傳感器在工作溫度區(qū)內(nèi)精度優(yōu)于1%,這樣的測(cè)量精度無(wú)論對(duì)于什么波形的測(cè)量都是比較適合的。
4、霍爾傳感器的線性度優(yōu)于0.1%;并且霍爾傳感器是系列產(chǎn)品,電流測(cè)量可達(dá)50KA,電壓測(cè)量可達(dá)6400V。
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。
霍爾傳感器優(yōu)缺點(diǎn)分析
優(yōu)點(diǎn):
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(cè)量;霍爾開關(guān)器件無(wú)觸點(diǎn)、無(wú)磨損、輸出波形清晰、無(wú)抖動(dòng)、無(wú)回跳、位置重復(fù)精度高(可達(dá)μm級(jí))。
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。
測(cè)量范圍廣泛:電流測(cè)量可達(dá)50KA,電壓測(cè)量可達(dá)6400V。
結(jié)構(gòu)牢固,體積小,重量輕,壽命長(zhǎng),安裝方便,功耗小,頻率高(可達(dá)1MHZ),耐震動(dòng),不怕灰塵、油污、水汽及鹽霧等的污染或腐蝕。
缺點(diǎn):
互換性比較差,信號(hào)隨溫度變化,非線性輸出,最好用單片機(jī)進(jìn)行非線性和溫度校正。
霍爾傳感器的檢測(cè)方法
1、開關(guān)型霍爾傳感器的檢測(cè)
開關(guān)型霍爾傳感器的測(cè)試方法如下:首先,找一只2kQ的電阻ILL接于①、③腳之間,并將12V直流電源的正極接于開關(guān)型霍爾傳感器的①腳、負(fù)極接于開關(guān)型霍爾傳感器的②腳(如圖1a所示)。將萬(wàn)用表置于直流50V擋,紅表筆接⑧腳、黑表筆接②腳,觀察萬(wàn)用表的指針變化當(dāng)用磁鐵N極接近傳感器的測(cè)試點(diǎn)時(shí),萬(wàn)用表的指針由高電平端向低電平端偏轉(zhuǎn);當(dāng)磁鐵N極遠(yuǎn)離傳感器的測(cè)試點(diǎn)時(shí),萬(wàn)用表指針由低電平端向高電平端偏轉(zhuǎn)。如果磁鐵N極接近或遠(yuǎn)離傳感器的測(cè)試點(diǎn)時(shí)萬(wàn)用表的指針均不偏轉(zhuǎn),則說(shuō)明該開關(guān)型霍爾傳感器已損壞,應(yīng)及時(shí)更換。
2.線性型霍爾傳感器的檢測(cè)
線性型霍爾傳感器測(cè)試方法如下:首先,將圖1a中電阻ILL換接于②、③腳之間,并將12V直流電源的正極接于線性型霍爾傳感器的①腳、負(fù)極接于線性型霍爾傳感器的②腳。將萬(wàn)用表置于直流50V擋,萬(wàn)用表的紅表捧接③腳、黑表棒接②腳。觀察萬(wàn)用表的指針變化,當(dāng)用磁鐵N極逐漸接近傳感器的測(cè)試點(diǎn)時(shí),萬(wàn)用表所測(cè)電壓應(yīng)成線性變化,否則,說(shuō)明該線性型霍爾傳感器已損壞,應(yīng)及時(shí)更換
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霍爾傳感器功能特點(diǎn)
1、霍爾傳感器可以對(duì)任意波形的電流電壓進(jìn)行測(cè)量,但是普通的傳感器就不具有這種功能,普通傳感器只是用于測(cè)量50Hz正弦波;
2、霍爾傳感器的原邊電路與副邊電路之間的電氣隔離是比較好的,隔離的電壓最高達(dá)到了9600Vrms;
3、霍爾傳感器是一款精度高傳感器,傳感器在工作溫度區(qū)內(nèi)精度優(yōu)于1%,這樣的測(cè)量精度無(wú)論對(duì)于什么波形的測(cè)量都是比較適合的。
4、霍爾傳感器的線性度優(yōu)于0.1%;并且霍爾傳感器是系列產(chǎn)品,電流測(cè)量可達(dá)50KA,電壓測(cè)量可達(dá)6400V。
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。
霍爾傳感器優(yōu)缺點(diǎn)分析
優(yōu)點(diǎn):
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(cè)量;霍爾開關(guān)器件無(wú)觸點(diǎn)、無(wú)磨損、輸出波形清晰、無(wú)抖動(dòng)、無(wú)回跳、位置重復(fù)精度高(可達(dá)μm級(jí))。
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。
測(cè)量范圍廣泛:電流測(cè)量可達(dá)50KA,電壓測(cè)量可達(dá)6400V。
結(jié)構(gòu)牢固,體積小,重量輕,壽命長(zhǎng),安裝方便,功耗小,頻率高(可達(dá)1MHZ),耐震動(dòng),不怕灰塵、油污、水汽及鹽霧等的污染或腐蝕。
缺點(diǎn):
互換性比較差,信號(hào)隨溫度變化,非線性輸出,最好用單片機(jī)進(jìn)行非線性和溫度校正。
霍爾傳感器的檢測(cè)方法
1、開關(guān)型霍爾傳感器的檢測(cè)
開關(guān)型霍爾傳感器的測(cè)試方法如下:首先,找一只2kQ的電阻ILL接于①、③腳之間,并將12V直流電源的正極接于開關(guān)型霍爾傳感器的①腳、負(fù)極接于開關(guān)型霍爾傳感器的②腳(如圖1a所示)。將萬(wàn)用表置于直流50V擋,紅表筆接⑧腳、黑表筆接②腳,觀察萬(wàn)用表的指針變化當(dāng)用磁鐵N極接近傳感器的測(cè)試點(diǎn)時(shí),萬(wàn)用表的指針由高電平端向低電平端偏轉(zhuǎn);當(dāng)磁鐵N極遠(yuǎn)離傳感器的測(cè)試點(diǎn)時(shí),萬(wàn)用表指針由低電平端向高電平端偏轉(zhuǎn)。如果磁鐵N極接近或遠(yuǎn)離傳感器的測(cè)試點(diǎn)時(shí)萬(wàn)用表的指針均不偏轉(zhuǎn),則說(shuō)明該開關(guān)型霍爾傳感器已損壞,應(yīng)及時(shí)更換。
2.線性型霍爾傳感器的檢測(cè)
線性型霍爾傳感器測(cè)試方法如下:首先,將圖1a中電阻ILL換接于②、③腳之間,并將12V直流電源的正極接于線性型霍爾傳感器的①腳、負(fù)極接于線性型霍爾傳感器的②腳。將萬(wàn)用表置于直流50V擋,萬(wàn)用表的紅表捧接③腳、黑表棒接②腳。觀察萬(wàn)用表的指針變化,當(dāng)用磁鐵N極逐漸接近傳感器的測(cè)試點(diǎn)時(shí),萬(wàn)用表所測(cè)電壓應(yīng)成線性變化,否則,說(shuō)明該線性型霍爾傳感器已損壞,應(yīng)及時(shí)更換
霍爾傳感器雖然有著非常廣泛的運(yùn)用和很長(zhǎng)的使用壽命,但是霍爾傳感器也是存在一些缺點(diǎn)的,為了讓大家更好的了解霍爾傳感器,下面?zhèn)鞲衅髂切┦陆o大家講講霍爾傳感器應(yīng)用特點(diǎn)和優(yōu)缺點(diǎn)是什么。
霍爾傳感器應(yīng)用特點(diǎn)
霍爾傳感器應(yīng)用特點(diǎn)和優(yōu)缺點(diǎn)分析
1、霍爾傳感器可以對(duì)任意波形的電流電壓進(jìn)行測(cè)量,但是普通的傳感器就不具有這種功能,普通傳感器只是用于測(cè)量50Hz正弦波;
2、霍爾傳感器的原邊電路與副邊電路之間的電氣隔離是比較好的,隔離的電壓最高達(dá)到了9600Vrms;
3、霍爾傳感器是一款精度高傳感器,傳感器在工作溫度區(qū)內(nèi)精度優(yōu)于1%,這樣的測(cè)量精度無(wú)論對(duì)于什么波形的測(cè)量都是比較適合的。
4、霍爾傳感器的線性度優(yōu)于0.1%;并且霍爾傳感器是系列產(chǎn)品,電流測(cè)量可達(dá)50KA,電壓測(cè)量可達(dá)6400V。
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。
霍爾傳感器優(yōu)缺點(diǎn)分析
優(yōu)點(diǎn):
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(cè)量;霍爾開關(guān)器件無(wú)觸點(diǎn)、無(wú)磨損、輸出波形清晰、無(wú)抖動(dòng)、無(wú)回跳、位置重復(fù)精度高(可達(dá)μm級(jí))。
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。
測(cè)量范圍廣泛:電流測(cè)量可達(dá)50KA,電壓測(cè)量可達(dá)6400V。
結(jié)構(gòu)牢固,體積小,重量輕,壽命長(zhǎng),安裝方便,功耗小,頻率高(可達(dá)1MHZ),耐震動(dòng),不怕灰塵、油污、水汽及鹽霧等的污染或腐蝕。
缺點(diǎn):
互換性比較差,信號(hào)隨溫度變化,非線性輸出,最好用單片機(jī)進(jìn)行非線性和溫度校正。
霍爾傳感器應(yīng)用特點(diǎn)
相信大家都了解霍爾傳感器應(yīng)用特點(diǎn),那么對(duì)于優(yōu)缺點(diǎn)大家肯定不是非常了解,以上就是傳感器那些事為大家介紹的霍爾傳感器應(yīng)用特點(diǎn)和優(yōu)缺點(diǎn)分析。
原標(biāo)題:霍爾傳感器的功能特點(diǎn)和優(yōu)缺點(diǎn)分析
霍爾傳感器以霍爾效應(yīng)為其工作基礎(chǔ),是由霍爾元件和它的附屬電路組成的集成傳感器。霍爾傳感器作為三大傳感器之一,廣泛地應(yīng)用于工業(yè)自動(dòng)化技術(shù)在工業(yè)生產(chǎn)、交通運(yùn)輸和日常生活中有著非常廣泛的應(yīng)用。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。磁場(chǎng)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(chǎng)強(qiáng)度的變化而變化,磁場(chǎng)越強(qiáng),電壓越高,磁場(chǎng)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(lái)改變磁感應(yīng)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(chǎng)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(cè)轉(zhuǎn)速低的運(yùn)轉(zhuǎn)情況。
01
霍爾傳感器功能特點(diǎn)
1、霍爾傳感器可以對(duì)任意波形的電流電壓進(jìn)行測(cè)量,但是普通的傳感器就不具有這種功能,普通傳感器只是用于測(cè)量50Hz正弦波;
2、霍爾傳感器的原邊電路與副邊電路之間的電氣隔離是比較好的,隔離的電壓最高達(dá)到了9600Vrms;
3、霍爾傳感器是一款精度高傳感器,傳感器在工作溫度區(qū)內(nèi)精度優(yōu)于1%,這樣的測(cè)量精度無(wú)論對(duì)于什么波形的測(cè)量都是比較適合的。
4、霍爾傳感器的線性度優(yōu)于0.1%;并且霍爾傳感器是系列產(chǎn)品,電流測(cè)量可達(dá)50KA,電壓測(cè)量可達(dá)6400V。
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。
02
霍爾傳感器優(yōu)缺點(diǎn)分析
1、優(yōu)點(diǎn):
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(cè)量;霍爾開關(guān)器件無(wú)觸點(diǎn)、無(wú)磨損、輸出波形清晰、無(wú)抖動(dòng)、無(wú)回跳、位置重復(fù)精度高(可達(dá)μm級(jí))。
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。
測(cè)量范圍廣泛:電流測(cè)量可達(dá)50KA,電壓測(cè)量可達(dá)6400V。
結(jié)構(gòu)牢固,體積小,重量輕,壽命長(zhǎng),安裝方便,功耗小,頻率高(可達(dá)1MHZ),耐震動(dòng),不怕灰塵、油污、水汽及鹽霧等的污染或腐蝕。
2、缺點(diǎn):
互換性比較差,信號(hào)隨溫度變化,非線性輸出,最好用單片機(jī)進(jìn)行非線性和溫度校正。
因?yàn)榛魻杺鞲衅鞯倪@些特性,霍爾傳感器廣泛應(yīng)用在變頻調(diào)速裝置、逆變裝置、UPS電源、通信 電源、電焊機(jī)、電力機(jī)車、變電站、數(shù)控機(jī)床、電解電鍍、微機(jī)監(jiān)測(cè)、電網(wǎng)監(jiān)測(cè)等需要隔離檢測(cè)電流的設(shè)施中以及新興的太陽(yáng)能、風(fēng)能和地鐵軌道信號(hào)、汽車電子等領(lǐng)域。
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