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,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)器件對電流檢測來說是理想的,可以精確的測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。因?yàn)橐粋€(gè)霍爾器件的測量范圍是有限的,所以,需要配置檢測電路使被測量的電流強(qiáng)度范圍是在器件允許的范圍內(nèi)。大電流測量對于大電流的產(chǎn)品來說,線性霍爾能夠在不使用加強(qiáng)外部電場和不加磁環(huán)和線圈的情況下,通過感應(yīng)總磁場產(chǎn)生的一個(gè)分信號,來提供一個(gè)可用的輸出。對于低電流的產(chǎn)品,需要外加一個(gè)環(huán)形線圈來增加可檢測磁場的范圍。理想情況下,考慮了信號與噪聲的比例問題,磁場強(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。請注意,霍爾元件對于經(jīng)過它的垂直磁場是最敏感的,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)使靈敏度最大化對于一個(gè)低于120A的精確的電流測量來說,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。由于與內(nèi)部噪聲有關(guān)的固定器件和放大器的原因,1高斯以下的磁場是很難被測量的。為了測量低電流,被測產(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,電場強(qiáng)度的變化與所需的位移的比值必須要是理想的。對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。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。特點(diǎn)：

?器件的輸出和跟蹤磁場

?簡單的機(jī)械配置相對距離〔總有效氣隙滑動傳感器〔單極磁鐵滑動傳感器是一種可以獲得與滑動成比例的線性輸出電壓的簡單方式。把器件放到磁場的零場位置,南極和北極磁場的相應(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)相對距離較小的范圍內(nèi)

?磁場與輸出電壓的曲線斜率很大

?相對距離磁通量的變化很大

?輸出電壓接近0至Vcc。相對距離相對距離推拉方式器件在兩個(gè)相反的磁極之間運(yùn)動,互補(bǔ)的磁場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在0到附近的軌電壓之間變化。

特點(diǎn)：

?磁場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。相對距離推推方式器件位于兩個(gè)相同的磁極之間運(yùn)動,兩個(gè)相對的同磁場可以產(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。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