霍爾傳感器演示文稿

霍爾傳感器ppt演示文稿目前一頁\總數(shù)二十一頁\編于二十點(diǎn)霍爾傳感器ppt目前二頁\總數(shù)二十一頁\編于二十點(diǎn)

概述霍爾傳感器是基于霍爾效應(yīng)的一種傳感器。1879年美國物理學(xué)霍爾首先在金屬材料中發(fā)現(xiàn)了霍爾效應(yīng)。隨著半導(dǎo)體技術(shù)的發(fā)展，用半導(dǎo)體材料制成霍爾元件，由于它的霍爾效應(yīng)顯著而得到應(yīng)用和發(fā)展?；魻杺鞲衅魇腔诨魻栃?yīng)將被測量（如電流、磁場、位移、壓力、壓差、轉(zhuǎn)速等）轉(zhuǎn)換成電動(dòng)勢輸出的傳感器?；魻柺絺鞲衅鹘Y(jié)構(gòu)簡單、體積小、堅(jiān)固、頻率響應(yīng)寬、動(dòng)態(tài)范圍大、非接觸、使用壽命長、可靠性高、易于微型化和集成化。在測量技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)和信息處理得到了廣泛的應(yīng)用。目前三頁\總數(shù)二十一頁\編于二十點(diǎn)現(xiàn)象——霍爾效應(yīng)

在長方形導(dǎo)體薄板上通以電流，沿電流的垂直方向施加磁場，就會(huì)在與電流和磁場兩者垂直的方向上產(chǎn)生電勢差，這種現(xiàn)象稱為霍爾效應(yīng)，所產(chǎn)生的電勢差稱為霍爾電壓。理論分析磁場中運(yùn)動(dòng)載流子受洛倫茲力作用電荷聚集形成電場電場力與洛倫茲力達(dá)到平衡，形成穩(wěn)定電壓UHmA-BmV目前四頁\總數(shù)二十一頁\編于二十點(diǎn)又考慮到(n為載流子濃度)即：KH=1/(nqd)稱為霍爾元件的靈敏度.IS為流過霍爾元件的電流，即其工作電流.目前五頁\總數(shù)二十一頁\編于二十點(diǎn)目前六頁\總數(shù)二十一頁\編于二十點(diǎn)1234實(shí)驗(yàn)?zāi)康膶?shí)驗(yàn)原理實(shí)驗(yàn)儀器、步驟分析與討論目前七頁\總數(shù)二十一頁\編于二十點(diǎn)實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/p>

在一定的工作電流I下，霍爾電壓U與外磁場磁感應(yīng)強(qiáng)度B成正比。這就是霍爾效應(yīng)檢測磁場的原理。在一定的外磁場中，霍爾電壓U與通過霍爾片的電流強(qiáng)度I（工作電流）成正比。這就霍爾效應(yīng)檢測電流的原理。基本測試電路基本測試電路目前八頁\總數(shù)二十一頁\編于二十點(diǎn)實(shí)驗(yàn)?zāi)康娜绻３只魻栐碾娏鱅不變而使其在一均勻梯度的磁場中移動(dòng)時(shí)，則輸出的霍爾電勢差變化量為上式中為位移量，為常數(shù)時(shí)，與成正比。如果工作電流是振幅與頻率一定的交變電流，與會(huì)有什么關(guān)系呢？目前九頁\總數(shù)二十一頁\編于二十點(diǎn)上圖是實(shí)驗(yàn)冊(cè)提供的測量電路圖，我工作的第一步是搞清楚電路圖中各部分的作用。實(shí)驗(yàn)原理目前十頁\總數(shù)二十一頁\編于二十點(diǎn)霍爾傳感器副效應(yīng)——不等位電勢U0不等位電勢示意圖U0r4r2r3r1霍爾元件的等效電路目前十一頁\總數(shù)二十一頁\編于二十點(diǎn)實(shí)驗(yàn)原理根據(jù)前面對(duì)霍爾效應(yīng)的副效應(yīng)——不等位電勢的介紹，這里電橋平衡網(wǎng)絡(luò)的作用是：消除不等位電勢的影響，即使U=0。驗(yàn)證方法：按上圖連接電路，但霍爾片不置于磁場中，霍爾電壓經(jīng)差動(dòng)放大器接入示波器，調(diào)節(jié)W1、W2觀察波形是否變化。目前十二頁\總數(shù)二十一頁\編于二十點(diǎn)實(shí)驗(yàn)步驟（1）將霍爾磁場固定在振動(dòng)盤上，調(diào)節(jié)振動(dòng)盤與霍爾片之間的位置，（不可有任何接觸，以免將霍爾傳感器損壞。）裝上并調(diào)節(jié)測微頭與振動(dòng)盤吸合，使霍爾片剛好處于磁場的中間位置；（2）差動(dòng)放大器調(diào)零：V+接至直流恒壓源的+15V,V-接至-15V,調(diào)零模塊的GND與差動(dòng)放大器模塊的GND相連，VREF與VREF相連，V+與V+相連，再用導(dǎo)線將差動(dòng)放大器的輸入端同相端VP（＋）、反相端VN（－）與地短接。用萬用表測差動(dòng)放大器輸出端的電壓；開啟直流恒壓源；調(diào)節(jié)調(diào)零旋鈕使萬用表顯示為零。目前十三頁\總數(shù)二十一頁\編于二十點(diǎn)實(shí)驗(yàn)步驟（3）按電路圖接線，霍爾片上的A、B、C、D與霍爾式上的一一對(duì)應(yīng)；打開直流恒壓源，將音頻振蕩器的輸出幅度調(diào)到5VP-P左右，差放增益置合適位置。利用示波器和萬用表調(diào)整好W1、W2、移相器及振動(dòng)盤與霍爾片之間的位置，再轉(zhuǎn)動(dòng)測微頭，使其在某個(gè)位置時(shí)萬用表顯示為0，也可以調(diào)節(jié)音頻幅度。萬用表置20V檔?！衾щy：由于對(duì)電路圖中的相敏檢波器等作用無法完全理解所以在調(diào)節(jié)W1、W2、移相器時(shí)無法判斷是否調(diào)節(jié)好。但調(diào)節(jié)過程中觀察到的現(xiàn)象是：1）一路信號(hào)是正弦波信號(hào)，二路信號(hào)也具有明顯周期。2）調(diào)節(jié)W1可以明顯看到二路信號(hào)幅度的改變及電壓表讀數(shù)的變化。3）調(diào)節(jié)W2與移相器兩波形變化都不明顯。反思：沒有及時(shí)解決問題，后來發(fā)現(xiàn)網(wǎng)上沒有想過的資料，才發(fā)現(xiàn)自己沒有及時(shí)向老師請(qǐng)教。目前十四頁\總數(shù)二十一頁\編于二十點(diǎn)實(shí)驗(yàn)步驟要點(diǎn)測位移使用測微頭時(shí)，當(dāng)來回調(diào)節(jié)微分筒使測桿產(chǎn)生位移的過程中本身存在機(jī)械回程差，為消除這種機(jī)械回差可用單行程位移方法實(shí)驗(yàn)：順時(shí)針調(diào)節(jié)測微頭的微分筒4周，記錄電壓表讀數(shù)作為位移起點(diǎn)。以后，反方向（逆時(shí)針方向）調(diào)節(jié)測微頭的微分筒（0.01mm/每小格），每隔X=0.1mm（總位移可取4mm）從電壓表上讀出輸出電壓V值，將讀數(shù)填入表中（這樣可以消除測微頭的機(jī)械回差）。實(shí)驗(yàn)電路圖中的相關(guān)元件有需要接DH-VC215V、接地的不要忘記。（4）旋動(dòng)測微頭，每隔0.1mm記下表頭讀數(shù)目前十五頁\總數(shù)二十一頁\編于二十點(diǎn)分析與討論根據(jù)測得的數(shù)據(jù)在matlab軟件中畫出U-X曲線如圖，其中直線為數(shù)據(jù)擬合曲線。靈敏度S是指傳感器的輸出量增量ΔU與引起輸出量增量ΔU的輸入量增量ΔX的比值,即

△S=△U/△X=-0.0021（v/mm）目前十六頁\總數(shù)二十一頁\編于二十點(diǎn)

霍爾式位移特性解釋①霍爾元件處于中間位置位移Δx=0時(shí)，由于B=0，所以UH=0②霍爾元件右移,Δx>0，合成磁感應(yīng)強(qiáng)度B向左,B≠0，UH>0③霍爾元件左移，Δx<0，合成磁感應(yīng)強(qiáng)度B向右,B≠0，UH<0。目前十七頁\總數(shù)二十一頁\編于二十點(diǎn)霍爾效應(yīng)建立的時(shí)間極短（10-12～10-14S），I即可以是直流，也可以是交流。但交流情況下輸出的信號(hào)也是一定頻率、振幅的交流信號(hào)。討論那么我們這里對(duì)交流激勵(lì)霍爾傳感器靜態(tài)位移特性研究的意義在哪呢？1）驗(yàn)證交流激勵(lì)下，霍爾片在磁場中的移動(dòng)仍符合靜態(tài)位移特性——△U與△X為線性關(guān)系。2）交流激勵(lì)下，輸出的霍爾電壓也是交流的，可以有不同于直流情況下的一些特性。當(dāng)我們改變交流信號(hào)就可以研究霍爾傳感器的動(dòng)態(tài)特性。目前十八頁\總數(shù)二十一頁\編于二十點(diǎn)測量電路部分：將實(shí)驗(yàn)冊(cè)提供的移相器與相敏檢波器的實(shí)驗(yàn)做一下，具體了解一下他們的原