《磁傳感器》課件

第5章磁傳感器5.2其他磁傳感器5.1霍爾傳感器5.3綜合應(yīng)用技能實訓(xùn)整理ppt

5.1

霍爾傳感器霍爾傳感器所依賴的物理基礎(chǔ)為霍爾效應(yīng)?；魻杺鞲衅鲬?yīng)用廣泛。廣泛用于無刷電動機(jī)、高斯計、接近開關(guān)、微位移測量等。它的最大特點是非接觸測量。

霍爾元件是一種四端元件整理ppt5.1.1霍爾元件的工作原理及特性

1、霍爾效應(yīng)金屬或半導(dǎo)體薄片置于磁感應(yīng)強度為B的磁場中，磁場方向垂直于薄片，當(dāng)有電流I流過薄片時，在垂直于電流和磁場的方向上將產(chǎn)生電動勢EH，這種現(xiàn)象稱為霍爾效應(yīng)。該電動勢稱為霍爾電動勢。磁感應(yīng)強度B為零時的情況整理ppt5.1.1霍爾元件的工作原理及特性

1、霍爾效應(yīng)磁感應(yīng)強度B較大時磁感應(yīng)強度B不為零時的情況作用在半導(dǎo)體薄片上的磁場強度B越強，霍爾電勢也就越高?；魻栯妱軪H可用下式表示：

EH=KHIB整理ppt5.1.1霍爾元件的工作原理及特性

1、霍爾效應(yīng)霍爾效應(yīng)動畫演示當(dāng)磁場垂直于薄片時，電子受到洛侖茲力的作用，向d側(cè)偏移，在半導(dǎo)體薄片c、d方向的端面之間建立起霍爾電勢。dc整理ppt5.1.1霍爾元件的工作原理及特性

2、主要特性參數(shù)（1）最大磁感應(yīng)強度BM線性區(qū)整理ppt5.1.1霍爾元件的工作原理及特性

2、主要特性參數(shù)（2）最大激勵電流IM

由于霍爾電勢隨激勵電流增大而增大，故在應(yīng)用中總希望選用較大的激勵電流。但激勵電流增大，霍爾元件的功耗增大，元件的溫度升高，從而引起霍爾電勢的溫漂增大，因此每種型號的元件均規(guī)定了相應(yīng)的最大激勵電流，它的數(shù)值從幾毫安至十幾毫安。

整理ppt5.1.2霍爾集成電路霍爾集成電路可分為線性型和開關(guān)型兩大類。（1）線性型線性型集成電路是將霍爾元件和恒流源、線性差動放大器等做在一個芯片上，輸出電壓為伏級，比直接使用霍爾元件方便得多。較典型的線性型霍爾器件如UGN3501等。

線性型三端霍爾集成電路整理ppt線性型霍爾元件輸出特性曲線

右圖示出了具有雙端差動輸出特性的線性霍爾器件的輸出特性曲線。當(dāng)磁場為零時，它的輸出電壓等于零；當(dāng)感受的磁場為正向（磁鋼的S極對準(zhǔn)霍爾器件的正面）時，輸出為正；磁場反向時，輸出為負(fù)。整理ppt（2）開關(guān)型

開關(guān)型霍爾集成電路是將霍爾元件、穩(wěn)壓電路、放大器、施密特觸發(fā)器、OC門（集電極開路輸出門）等電路做在同一個芯片上。當(dāng)外加磁場強度超過規(guī)定的工作點時，OC門由高阻態(tài)變?yōu)閷?dǎo)通狀態(tài)，輸出變?yōu)榈碗娖?；?dāng)外加磁場強度低于釋放點時，OC門重新變?yōu)楦咦钁B(tài)，輸出高電平。較典型的開關(guān)型霍爾器件如UGN3020等。5.1.2霍爾集成電路整理ppt開關(guān)型霍爾集成電路的外形及內(nèi)部電路OC門施密特觸發(fā)電路雙端輸入、單端輸出運放霍爾元件.Vcc整理ppt開關(guān)型霍爾集成電路（OC門輸出）的接線請按以下電路，將下一頁中的有關(guān)元件連接起來。整理ppt開關(guān)型霍爾集成電路的史密特輸出特性

回差越大，抗振動干擾能力就越強。

當(dāng)磁鐵從遠(yuǎn)到近地接近霍爾IC，到多少特斯拉時輸出翻轉(zhuǎn)？當(dāng)磁鐵從近到遠(yuǎn)地遠(yuǎn)離霍爾IC，到多少特斯拉時輸出再次翻轉(zhuǎn)？回差為多少特斯拉？相當(dāng)于多少高斯（Gs）？

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霍爾電勢是關(guān)于I、B、

三個變量的函數(shù)，即EH=KHIBcos

。利用這個關(guān)系可以使其中兩個量不變，將第三個量作為變量，或者固定其中一個量，其余兩個量都作為變量。這使得霍爾傳感器有許多用途?；魻杺鞲衅髦饕糜跍y量能夠轉(zhuǎn)換為磁場變化的其他物理量。5.1.2霍爾傳感器的應(yīng)用

整理ppt（1）霍爾式無觸點汽車電子點火裝置

采用霍爾式無觸點電子點火裝置能較好地克服汽車合金觸點點火時間不準(zhǔn)確、觸點易燒壞、高速時動力不足等缺點。

汽車點火線圈高壓輸出接頭12V低壓電源輸入接頭整理ppt霍爾式無觸點汽車電子點火裝置工作原理桑塔納汽車霍爾式分電器示意圖

1-觸發(fā)器葉片2-槽口3-分電器轉(zhuǎn)軸4-永久磁鐵

5-霍爾集成電路（PNP型霍爾IC）

a）帶缺口的觸發(fā)器葉片b）觸發(fā)器葉片與永久磁鐵及霍爾集成電路之間的安裝關(guān)系c）葉片位置與點火正時的關(guān)系

整理ppt霍爾式無觸點汽車電子點火裝置(續(xù)）

汽車電子點火電路及波形

1—點火開關(guān)2—達(dá)林頓晶體管功率開關(guān)3—點火線圈低壓側(cè)4—點火線圈鐵心5—點火線圈高壓側(cè)6—分火頭7—火花塞

a）電路b）霍爾IC及點火線圈高壓側(cè)輸出波形

整理ppt汽車電子點火裝置使用的點火控制器、霍爾傳感器及點火總成磁鐵點火總成整理ppt（2）霍爾式無刷電動機(jī)

霍爾式無刷電動機(jī)取消了換向器和電刷，而采用霍爾元件來檢測轉(zhuǎn)子和定子之間的相對位置，其輸出信號控制電樞電流的換向，維持電動機(jī)的正常運轉(zhuǎn)。由于無刷電動機(jī)不產(chǎn)生電火花及電刷磨損等問題，所以它在錄像機(jī)、CD唱機(jī)、光驅(qū)等家用電器中得到越來越廣泛的應(yīng)用。普通直流電動機(jī)使用的電刷和換向器整理ppt無刷電動機(jī)在電動自行車上的應(yīng)用電動自行車可充電電池組無刷電動機(jī)整理ppt無刷電動機(jī)在電動自行車上的應(yīng)用

無刷直流電動機(jī)的外轉(zhuǎn)子采用高性能釹鐵硼稀土永磁材料；三個霍爾位置傳感器產(chǎn)生六個狀態(tài)編碼信號，控制逆變橋各功率管通斷，使三相內(nèi)定子線圈與外轉(zhuǎn)子之間產(chǎn)生連續(xù)轉(zhuǎn)矩。具有效率高、無火花、可靠性強等特點。整理ppt電動自行車的無刷電動機(jī)及控制電路去速度控制器利用PWM調(diào)速整理ppt光驅(qū)用的無刷電動機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)整理ppt（3）霍爾式接近開關(guān)

當(dāng)磁鐵的有效磁極接近、并達(dá)到動作距離時，霍爾式接近開關(guān)動作?；魻柦咏_關(guān)一般還配一塊釹鐵硼磁鐵。整理ppt霍爾式接近開關(guān)應(yīng)用于限位用霍爾IC只能用于鐵磁材料的檢測，并且還需要建立一個較強的閉合磁場。

當(dāng)磁鐵隨運動部件移動到距霍爾接近開關(guān)幾毫米時，霍爾IC的輸出由高電平變?yōu)榈碗娖剑估^電器吸合或釋放，控制運動部件停止移動（否則將撞壞霍爾IC），起限位的作用。

整理ppt霍爾式接近開關(guān)應(yīng)用于轉(zhuǎn)速測量演示n=60f4(r/min)軟鐵分流翼片

開關(guān)型霍爾ICT整理ppt（5）霍爾電流傳感器

將被測電流的導(dǎo)線穿過霍爾電流傳感器的檢測孔。當(dāng)有電流通過導(dǎo)線時，在導(dǎo)線周圍將產(chǎn)生磁場，磁力線集中在鐵心內(nèi)，并在鐵心的缺口處穿過霍爾元件，從而產(chǎn)生與電流成正比的霍爾電壓。整理ppt霍爾電流傳感器應(yīng)用演示鐵心線性霍爾IC

EH=KI

I

II整理ppt其他霍爾電流傳感器整理ppt其他霍爾電流傳感器（續(xù)）整理ppt霍爾鉗形電流表（交直流兩用）壓舌豁口整理ppt霍爾鉗形電流表的使用被測電流的導(dǎo)線從此處穿入鉗形表的環(huán)形鐵心手指按下此處，將鉗形表的鐵心張開將被測電流導(dǎo)線逐根夾到鉗形表的環(huán)形鐵心中將空調(diào)電源的“三芯護(hù)套線”夾到鉗形表的環(huán)形鐵心中，鉗形表的示值為多少？為什么？整理ppt霍爾鉗形電流表的使用（續(xù)）叉形鉗形表漏磁稍大，但使用方便用鉗形表測量電動機(jī)的相電流整理ppt霍爾電流傳感器的技術(shù)指標(biāo)

某型號霍爾電流傳感器技術(shù)指標(biāo)額定輸入電流：300A

額定輸出電：4±1%V

電源電壓：±15±5%V

失調(diào)電壓：25mV

失調(diào)電壓漂移：≤±1mV/℃

線性度：≤1%FS

響應(yīng)時間：≤7μS

絕緣電壓：50HZ，1min，2.5KV

工作溫度：-10～+70℃

匝數(shù)比：1：2000

整理ppt閉環(huán)霍爾電流傳感器的原理電路整理ppt霍爾電流傳感器的技術(shù)指標(biāo)與計算

“匝數(shù)比”：

NP被定義為“一次測線圈”的匝數(shù)，一般取NP=1；NS為廠家所設(shè)定的“二次側(cè)線圈的匝數(shù)”整理ppt霍爾電流傳感器的計算設(shè)某型號霍爾電流傳感器的額定匝數(shù)比NP/NS=1/2000，標(biāo)準(zhǔn)額定電流值IPN=300A，二次側(cè)的負(fù)載電阻RS=30Ω。通電后，用電流表測得二次側(cè)電流IS=0.1A，求輸出到弱電回路的電壓US和被測電流IP。解：1）US=RS×IS=4.5V2）根據(jù)匝數(shù)比公式被測電流IP為：

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5.2

其他磁傳感器5.2.1磁敏電阻磁敏電阻又叫磁控電阻，是一種對磁場敏感的半導(dǎo)體元件，其電阻率對磁場“敏感”，因此可以將磁感應(yīng)信號轉(zhuǎn)換為電信號。磁敏電阻整理ppt1.磁敏電阻的基礎(chǔ)知識（1）圖形符號

用RM或R表示（2）結(jié)構(gòu)特點

電阻體做成彎彎曲曲的形狀提高靈敏度整理ppt1.磁敏電阻的基礎(chǔ)知識（3）磁敏電阻的原理

1）物理磁阻效應(yīng)

2）幾何磁阻效應(yīng)幾何磁阻效應(yīng)是指：半導(dǎo)體材料磁阻效應(yīng)與半導(dǎo)體片幾何形狀有關(guān)的物理現(xiàn)象。

整理ppt2.磁敏電阻的主要參數(shù)（1）磁阻比

磁阻比是指在某一規(guī)定的磁感應(yīng)強度下，磁敏電阻的電阻值與零磁感應(yīng)強度下的電阻值之比。

（2）磁阻系數(shù)（3）磁阻靈敏度（4）其他方面磁敏電阻在弱磁場時，磁阻比與磁感應(yīng)強度的平方成正比；在強磁場時，與磁感應(yīng)強度成正比。

整理ppt3.磁敏電阻的典型應(yīng)用

（1）敏感傳感器

由與構(gòu)成的三端式元件

（2）無觸點電位器整理ppt

5.2

其他磁傳感器5.2.2磁敏二極管磁敏二極管是利用載流子在磁場中運動會受到洛倫茲力作用的原理制成的。

特點：探測較弱的磁場

整理ppt1.磁敏二極管的基礎(chǔ)知識（1）圖形符號

（2）基本結(jié)構(gòu)

磁敏感面P+-I-N+結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體器件整理ppt1.磁敏二極管的基礎(chǔ)知識（3）工作原理

流過磁敏二極管的電流會隨磁場的強弱和方向變化，因此磁敏二極管是探測磁場的有效器件。整理ppt1.磁敏二極管的基礎(chǔ)知識（4）常用的磁敏二極管（2ACM系列和2DCM系列）

參數(shù)型號最大耗散功率（mW）工作電壓（V）工作電流（mA）負(fù)載電阻（kΩ）磁場輸出電壓/VΔV+溫度系數(shù)工作頻率（kHz）ΔV+ΔV—2DCM-2A4012.52.830.5~0.75≥0.250.6>1002DCM-2B4012.52.830.75~1.25≥0.350.6>1002DCM-2C4012.52.83≥1.25≥0.60.6>1002ACM-1A504~62~2.53<0.6≥0.41.5102ACM-1B504~62~2.53≥0.6≥0.41.5102ACM-1C504~62~2.53>0.8>0.61.5102ACM-2A506~81.5~23<0.6<0.41.5102ACM-2B506~81.5~23≥0.6≥0.41.5102ACM-2C506~81.5~23>0.8>0.61.5102ACM-3A507~91~1.53<0.6<0.41.5102ACM-3B507~91~1.53≥0.6≥0.41.5102ACM-3C507~91~1.53>0.8>0.61.510整理ppt1.磁敏二極管的基礎(chǔ)知識（5）磁敏二極管的溫度特性

整理ppt2.磁敏二極管的基礎(chǔ)知識（1）磁敏二極管的典型應(yīng)用電路

正常工作時，隨著磁場方向和大小的變化，負(fù)載兩端就可以得到極性相同而大小改變的電信號

整理ppt2.磁敏二極管的基礎(chǔ)知識（2）具有溫度補償作用的典型應(yīng)用電路

1）互補方式背靠背或面對面地重疊起來，再接成差動或互補連接方式，克服溫漂整理ppt2.磁敏二極管的基礎(chǔ)知識（2）具有溫度補償作用的典型應(yīng)用電路

2）加熱敏電阻補償方式整理ppt2.磁敏二極管的基礎(chǔ)知識（2）具有溫度補償作用的典型應(yīng)用電路

3）全橋連接補償

4只磁敏二極管每兩只重疊。這樣既可以補償因溫度特性造成的漂移，又可大大提高磁靈敏度。整理ppt2.磁敏二極管的基礎(chǔ)知識（2）具有溫度補償作用的典型應(yīng)用電路

4）雙管全橋連接補償方式

使用時，也必須將VDl與VD2背靠背地粘貼在一起安裝。R1、R2為固定阻值電阻

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5.2

其他磁傳感器5.2.3磁敏晶體管磁敏晶體管是在磁敏二極管的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的另一種磁電傳感器。整理ppt1.磁敏晶體管的基礎(chǔ)知識（1）3CCM系列磁敏晶體管整理ppt1.磁敏晶體管的基礎(chǔ)知識（2）4CCM系列磁敏晶體管整理ppt2.磁敏晶體管的主要參數(shù)3.磁敏晶體管的典型應(yīng)用（1）射極跟隨器式接口電路射極跟隨器式接口電路射極跟隨器，匹配后級電路VT1基極電壓穩(wěn)壓電路整理ppt3.磁敏晶體管的典型應(yīng)用（2）有源負(fù)載接口電路集電極恒流源負(fù)載整理ppt