霍爾位置傳感器原理和應(yīng)用

1、霍爾位置傳感器原理和應(yīng)用一.霍爾位置傳感器的特點(diǎn)：霍爾位置傳感器是一種檢測(cè)物體位置的磁場(chǎng)傳感器。用它們可以檢測(cè)磁場(chǎng)及其變化，可在各種與磁場(chǎng)有關(guān)的場(chǎng)合中使用?；魻栁恢脗鞲衅饕曰魻栃?yīng)原理為 其工作基礎(chǔ)。霍爾位置傳感器具有許多優(yōu)點(diǎn)，它們的結(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?；魻栁恢脗鞲衅鏖_關(guān)型輸出的具有無觸點(diǎn)、無磨損、輸出波形清晰、無抖動(dòng)、無回跳、位置重復(fù)精度高（可達(dá)w m級(jí)）。采取了各種補(bǔ)償和保護(hù)措施的霍爾位置 傳感器的工作溫度范圍可達(dá)到55 C150C。按照霍爾位置傳感器的功能可將它們分為 ：霍爾線性

2、型傳感器和霍爾開關(guān)型傳 感器。前者輸出模擬量，后者輸出數(shù)字量。霍爾位置傳感器通過它對(duì)磁場(chǎng)變化的測(cè)量，將許多非電、非磁的物理量例如 力、力矩、壓力、應(yīng)力、位置、位移、速度、加速度、角度、角速度、轉(zhuǎn)數(shù)、轉(zhuǎn) 速以及工作狀態(tài)發(fā)生變化的時(shí)間等，轉(zhuǎn)變成電量來進(jìn)行檢測(cè)和控制，因而有著廣 泛的用途。二.霍爾位置傳感器的原理：霍爾效應(yīng)和霍爾元件在一塊通電的半導(dǎo)體薄片上，加上和片子表面垂直的磁場(chǎng)B,在一塊通電的半導(dǎo)體薄片上，加上和片子表面垂直的磁場(chǎng)B,在薄片的橫向兩側(cè)會(huì)出現(xiàn)一個(gè)電壓，如圖1中的VH ,這種現(xiàn)象就是霍爾效應(yīng)，是由科學(xué)家愛德文 霍 爾在1879年發(fā)現(xiàn)的。VH稱為霍爾電壓。這種現(xiàn)象的產(chǎn)生，是因?yàn)橥姲雽?dǎo)

3、體片中的載流子在磁場(chǎng)產(chǎn)生的洛侖茲力的作用下，分別向片子橫向兩側(cè)偏轉(zhuǎn)和積聚，因而形成一個(gè)電場(chǎng)，稱作霍爾電場(chǎng)?；魻栯妶?chǎng)產(chǎn)生的電場(chǎng)力和洛侖茲力相反，它阻礙載流子繼續(xù)堆積，直到霍爾電場(chǎng)力和洛侖茲力相等。這時(shí)，片子兩側(cè)建立起一個(gè)穩(wěn)定的電壓，這就是霍爾電壓，這個(gè)半導(dǎo)體薄片稱為霍爾元件。 霍爾元件可用多種半導(dǎo)體材料制作，如 Ge Si、InSb、GaAs、InAs、InAsP 等等?；魻柤呻娐坊魻柤呻娐肥菍⒁粋€(gè)霍爾元件 和電壓放大電路、信號(hào)處理電路集成在同一 個(gè)硅芯片上，生產(chǎn)出單片霍爾集成電路，它又分為霍爾線性電路和霍爾開關(guān)電路。5MJ5MJGND0GND 射極輸出 2.3霍爾位置傳感器霍爾位置傳感器采

4、用霍爾元件、霍爾開關(guān)電路、霍爾線性電路以及各種補(bǔ)償和保護(hù)電路和磁路組件組合成霍爾位置傳感器?；魻栁恢脗鞲衅靼ǎ夯魻栁恢没鶞?zhǔn)傳感器、霍爾零位傳感器、霍爾行程傳感器、 霍爾齒輪傳感器、霍爾接近開關(guān)等等。三.霍爾位置傳感器的應(yīng)用霍爾接近開關(guān)的應(yīng)用霍爾接近開關(guān)是由穩(wěn)壓器、霍爾元件、差分放大器，斯密特觸發(fā)器和輸出級(jí) 以及各種補(bǔ)償和保護(hù)電路組成。在外磁場(chǎng)的作用下，當(dāng)磁感應(yīng)強(qiáng)度超過導(dǎo)通閾值BOP時(shí)，霍爾接近開關(guān)輸出管導(dǎo)通，輸出低電平。之后，B再增加, 仍保持導(dǎo)通態(tài)。若外加磁場(chǎng)的 B值降低到BRP時(shí)，輸出管截止，輸出高電平。我們稱BOP為工作點(diǎn)，BRP為釋放點(diǎn)，BOPBRP=BH稱為回差?；夭畹拇嬖谑归_關(guān)電

5、路的抗干擾能力增強(qiáng)d而 產(chǎn)N-D “0 fr-r S也霍爾接近開關(guān)工作磁體的設(shè)置 方法:工作磁體和霍爾接近開關(guān)間的運(yùn)動(dòng)方式有：(a)對(duì)移；(b)側(cè)移；旋轉(zhuǎn)；(d)隔斷(e)鎖定。對(duì)移(b)側(cè)移;旋轉(zhuǎn)(d)隔斷隔斷鐵片可以做成不同的形狀，對(duì)應(yīng)的輸出有不同的脈沖信號(hào)(e)鎖定;霍爾接近開關(guān)的輸出接口a)NPN橋由同負(fù)或連接b)PNP汾出司負(fù)我連接NPN匹同數(shù)宇電路連接 d：NPN型同單向可找理庫接士)NPN型同雙向可拉也主接：霍爾位置基準(zhǔn)傳感器、霍爾零位傳感器原理與應(yīng)用霍爾零位傳感器的原理零位傳感器的方框圖:由于采用了過零點(diǎn)觸發(fā)，故傳感器定位精度高，溫度穩(wěn)定性能好，滿足了絕對(duì)零點(diǎn)高精度定位的要求；090 4WGAP W X090 4WGAP W X七巨肉(inches)中心各邊采用高斜率磁場(chǎng)強(qiáng)度變化曲線的磁路組件霍爾齒輪傳感器的應(yīng)用霍爾齒輪傳感器是一種直接測(cè)試導(dǎo)磁金屬磁輪的傳感器，用戶不需要在動(dòng)作部分安裝工作磁體，具有體積小、測(cè)速精度高，并可以測(cè)零”轉(zhuǎn)速，是一種測(cè)速的好方法?；魻桚X輪傳感器測(cè)速示意圖：霍爾齒輪傳感器磁路原理圖:齒輪傳感 器原境圖齒輪傳感 器原境圖齒輪隹息器霍爾齒輪傳感器線