線性霍爾效應(yīng)傳感器IC

..線性霍爾效應(yīng)傳感器IC線性傳感器芯片-特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)線性傳感器擁有很寬的磁場(chǎng)工作范圍,關(guān)鍵性指標(biāo)是在其規(guī)定的工作溫度范圍的靈敏度和線性度。線性霍爾器件幾乎不受環(huán)境因素的影響,例如振動(dòng),潮濕,灰塵或油膜,環(huán)境照明等。一些應(yīng)用領(lǐng)域?電流傳感

?電源感應(yīng)〔電能計(jì)量

?磁〔偏傳感應(yīng)用

?黑色金屬探測(cè)器

?接近傳感器

?液體位置傳感器

?溫度/壓力/真空感應(yīng)器

?油門或空氣閥門位置傳感器

?非接觸式電位器比值定義大多數(shù)的線性霍爾器件是有具體比例的,靜態(tài)時(shí)候的輸出電壓〔典型值是二分之一的電源電壓,靈敏度與電源電壓成正比。例如,一個(gè)霍爾器件的電源電壓為5V,在沒有外加磁場(chǎng)的情況下,器件的靜態(tài)輸出為2.5V,并且以1.5mV/GS的比率變化。如果電源電壓變?yōu)?.5V,靜態(tài)輸出變?yōu)?.75V,并且以1.75mV/GS的比率變化。線性器件特性早期的線性比例式裝置的

使用單校準(zhǔn)線性霍爾元件電流感應(yīng)線性霍爾效應(yīng)器件對(duì)電流檢測(cè)來說是理想的,可以精確的測(cè)量由幾毫安到幾千安培的電流值。

電流通過導(dǎo)體將產(chǎn)生一個(gè)大約每6.9GS/mA的自由空間磁場(chǎng)。因?yàn)橐粋€(gè)霍爾器件的測(cè)量范圍是有限的,所以,需要配置檢測(cè)電路使被測(cè)量的電流強(qiáng)度范圍是在器件允許的范圍內(nèi)。大電流測(cè)量對(duì)于大電流的產(chǎn)品來說,線性霍爾能夠在不使用加強(qiáng)外部電場(chǎng)和不加磁環(huán)和線圈的情況下,通過感應(yīng)總磁場(chǎng)產(chǎn)生的一個(gè)分信號(hào),來提供一個(gè)可用的輸出。對(duì)于低電流的產(chǎn)品,需要外加一個(gè)環(huán)形線圈來增加可檢測(cè)磁場(chǎng)的范圍。理想情況下,考慮了信號(hào)與噪聲的比例問題,磁場(chǎng)強(qiáng)度要在100GS以上。在芯片表面的磁通量密度可以計(jì)算為：

B≈I/4πr

或者I≈4πrB

B：磁場(chǎng)強(qiáng)度,單位：高斯；

I：電流強(qiáng)度,單位：安培

r：由導(dǎo)線的中心到器件芯片的距離,單位：英寸

例1：導(dǎo)線的半徑0.25英寸,加上0.1英寸空氣間隙,2000安培的電流。B≈2000/4.40≈445G。

例2：導(dǎo)線的半徑0.15英寸,加上0.1英寸空氣間隙,300安培的電流。B≈300/3.14≈95G。請(qǐng)注意,霍爾元件對(duì)于經(jīng)過它的垂直磁場(chǎng)是最敏感的,與器件成某一角度的磁感線,將在余弦方向上降低霍爾電壓的值,在90度位置的磁感線產(chǎn)生的有效磁場(chǎng)為0。使用線圈提高靈敏度磁通密度可隨線圈的使用變大,由器件到線圈到空氣的距離共為0.06英寸,增加的磁場(chǎng)強(qiáng)度可以由下列公式計(jì)算：

B≈6.9nI

或者n≈B/6.9I

n：線圈匝數(shù)

例如,在12安培的電流下,要顯示400高斯：n≈400/83=5圈。使用磁環(huán)使靈敏度最大化對(duì)于一個(gè)低于120A的精確的電流測(cè)量來說,使用與通電導(dǎo)體一起穿過空間定位裝置的磁環(huán),是最佳的方式。磁環(huán)將加強(qiáng)通過磁敏器件的磁場(chǎng)。由于與內(nèi)部噪聲有關(guān)的固定器件和放大器的原因,1高斯以下的磁場(chǎng)是很難被測(cè)量的。為了測(cè)量低電流,被測(cè)產(chǎn)品應(yīng)該使用磁環(huán)。磁環(huán)圈數(shù)n≈B/6.9I與永磁材料一起使用的線性霍爾器件的應(yīng)用在許多應(yīng)用中,線性設(shè)備與永久磁鐵一起使用。下面是幾種磁鐵的配置。為了最大限度地提高線性度,電場(chǎng)強(qiáng)度的變化與所需的位移的比值必須要是理想的。對(duì)磁鐵和傳感器件的合適選擇,能夠節(jié)省巨大的成本,一般來說,高品質(zhì),高場(chǎng)強(qiáng)磁體要用于最線性的傳感應(yīng)用。頭傳感器〔單極磁鐵雖然簡(jiǎn)單,但是一個(gè)單極磁鐵產(chǎn)生一個(gè)與空氣間隙成非線性的模擬輸出磁場(chǎng)。在空氣間隙很小的時(shí)候,在某些應(yīng)用領(lǐng)域,可以認(rèn)為,空氣間隙與輸出電壓成線性比例?？諝忾g隙很大的時(shí)候,認(rèn)為輸出有一個(gè)明顯的非線性特征。線性器件將精確的追蹤南極或者北極磁場(chǎng)。特點(diǎn)：

?器件的輸出和跟蹤磁場(chǎng)

?簡(jiǎn)單的機(jī)械配置相對(duì)距離〔總有效氣隙滑動(dòng)傳感器〔單極磁鐵滑動(dòng)傳感器是一種可以獲得與滑動(dòng)成比例的線性輸出電壓的簡(jiǎn)單方式。把器件放到磁場(chǎng)的零場(chǎng)位置,南極和北極磁場(chǎng)的相應(yīng)輸出便可以產(chǎn)生了。輸出的中心的線性度很好,可以應(yīng)用于電位器,空氣閥,油門位置等類型的領(lǐng)域。

特點(diǎn)：

?線性度好的輸出定位在一個(gè)相對(duì)距離較小的范圍內(nèi)

?磁場(chǎng)與輸出電壓的曲線斜率很大

?相對(duì)距離磁通量的變化很大

?輸出電壓接近0至Vcc。相對(duì)距離相對(duì)距離推拉方式器件在兩個(gè)相反的磁極之間運(yùn)動(dòng),互補(bǔ)的磁場(chǎng)可以使輸出曲線更加的線性,更加的陡峭傾斜。輸出電壓可以通過磁極的改變?cè)?到附近的軌電壓之間變化。

特點(diǎn)：

?磁場(chǎng)與輸出電壓的曲線斜率更加陡峭傾斜

?輸出數(shù)值隨磁鐵極性方向變化,數(shù)值接近0至Vcc,不能夠進(jìn)行精確定位。相對(duì)距離推推方式器件位于兩個(gè)相同的磁極之間運(yùn)動(dòng),兩個(gè)相對(duì)的同磁場(chǎng)可以產(chǎn)生一個(gè)非常線性的,中等斜度的輸出曲線。

特點(diǎn)：

?陡峭的磁場(chǎng)與輸出電壓曲線

?輸出接近0至Vcc,不能夠進(jìn)行準(zhǔn)確的定位相對(duì)距離復(fù)合磁體復(fù)合磁體可用于產(chǎn)生專門的產(chǎn)出,包括正弦波型的輸出。

磁偏線性傳感器

線性器件可用于檢測(cè)黑色金屬是否存在。這需要在器件上綁定一個(gè)偏置磁鐵。雖然專門的齒輪檢測(cè)可能需要更適合他們應(yīng)用的設(shè)計(jì),但是這個(gè)技術(shù)是可以用于齒輪檢測(cè)的。

優(yōu)化線性輸出

讓線性器件與幾種常見的電路結(jié)合使用,以此來優(yōu)化專業(yè)應(yīng)用的輸出。A/D轉(zhuǎn)換接口線性器件可以為模數(shù)轉(zhuǎn)換器提供輸入信號(hào)。線性器件由A/D轉(zhuǎn)換器的參考電壓提供電壓,可以追蹤A/D轉(zhuǎn)換器的LSB〔最低有效位的變化。隨著參考電壓的變化,LSB會(huì)有不同的比例。查找表如果數(shù)字輸出是提供給微處理器,那么該器件的輸出可以參考查找表,來校正任何的非線性。比較器雖然具