傳感器應(yīng)用技術(shù) 課件 6-5霍爾傳感器結(jié)構(gòu)與原理

《傳感器應(yīng)用技術(shù)》課程Hallsensorstructureandprinciple霍爾傳感器結(jié)構(gòu)與原理Sensorsapplicationtechnology1.

基礎(chǔ)知識2.基本特性3.霍爾傳感器4.應(yīng)用分析課程內(nèi)容CourseContents1.

基礎(chǔ)知識2.

基本特性3.霍爾傳感器4.應(yīng)用分析課程內(nèi)容CourseContents1.

基礎(chǔ)知識霍爾效應(yīng)在金屬或半導(dǎo)體薄片兩端通以電流I，并在薄片的垂直方向上施加磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的磁場，那么，在垂直于電流和磁場的方向上將產(chǎn)生電勢UH（稱為霍爾電動勢或霍爾電壓）。這種現(xiàn)象稱為霍爾效應(yīng)。1.

基礎(chǔ)知識霍爾效應(yīng)霍爾效應(yīng)的產(chǎn)生是由于運(yùn)動電荷受到磁場中洛倫茲力作用的結(jié)果?；魻栯妱軺H可用下式表示：

UH=RHIB/d(V)

式中RH——霍爾常數(shù)

I——控制電流，

B——磁感應(yīng)強(qiáng)度

d——霍爾元件的厚度令KH=RH/d，則得到UH=KHIB

可見，霍爾電勢的大小正比于控制電流I和磁感應(yīng)強(qiáng)度B。KH稱為霍爾元件的靈敏度，它與元件材料的性質(zhì)與幾何尺寸有關(guān)。1.

基礎(chǔ)知識2.

基本特性3.霍爾傳感器4.

應(yīng)用分析課程內(nèi)容CourseContents2.

基本特性霍爾元件特點霍爾器件結(jié)構(gòu)簡單，性能優(yōu)良，能檢測從10-7T~25T的磁場，有效工作容積?。蛇_(dá)1μmx1μmx1μm），空間分辨率和時間分辯率極高。2.

基本特性霍爾元件特性霍爾元件的輸出電動勢分別與I、B成線性關(guān)系線性特性2.

基本特性霍爾元件特性霍爾元件輸出電勢在一定區(qū)域內(nèi)隨B增加迅速減小的特性開關(guān)特性1.

基礎(chǔ)知識2.

基本特性3.霍爾傳感器4.

應(yīng)用分析課程內(nèi)容CourseContents113.

霍爾傳感器霍爾元件根據(jù)霍爾效應(yīng)，人們用半導(dǎo)體材料制成的元件叫霍爾元件?；魻栐皇歉鶕?jù)霍爾效應(yīng)集成的一個敏感元件，是復(fù)合材料；它具有對磁場敏感、結(jié)構(gòu)簡單、體積小、頻率響應(yīng)寬、輸出電壓變化大和使用壽命長等優(yōu)點，因此，在測量、自動化、計算機(jī)和信息技術(shù)等領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。12霍爾傳感器由于霍爾元件產(chǎn)生的電勢差很小，故通常將霍爾元件與放大器電路、溫度補(bǔ)償電路及穩(wěn)壓電源電路等集成在一個芯片上，稱之為霍爾傳感器。霍爾傳感器也稱為霍爾集成電路霍爾傳感器線性型霍爾傳感器開關(guān)型霍爾傳感器3.

霍爾傳感器13霍爾傳感器種類

線性型霍爾傳感器線性型霍爾傳感器由霍爾元件、線性放大器和射極跟隨器組成，它輸出模擬量。輸出電壓與外加磁場強(qiáng)度呈線性關(guān)系，在B1~B2的磁感應(yīng)強(qiáng)度范圍內(nèi)有較好的線性度，磁感應(yīng)強(qiáng)度超出此范圍時則呈現(xiàn)飽和狀態(tài)。3.

霍爾傳感器線性集成霍爾器件線性集成霍爾器件輸出特性14霍爾傳感器種類開關(guān)型霍爾傳感器

開關(guān)型霍爾傳感器由穩(wěn)壓器、霍爾元件、差分放大器，施密特觸發(fā)器和輸出級組成，它輸出數(shù)字量。3.

霍爾傳感器開關(guān)型集成霍爾器件開關(guān)型集成霍爾器件的施密特輸出特性1.

基礎(chǔ)知識2.

基本特性3.霍爾器件4.應(yīng)用分析課程內(nèi)容CourseContents4.應(yīng)用分析霍爾傳感器的應(yīng)用位移測量結(jié)構(gòu)輸出特性4.應(yīng)用分析霍爾傳感器的應(yīng)用力（壓力）測量如圖所示，剛力F作用在懸臂梁上時，梁將發(fā)生變形，霍爾元件將有與力成正比的電壓輸出，通過測試電壓即可測出力的大小。力與電壓輸出有一些非線性時，可采用電路或單片機(jī)軟件來補(bǔ)償。4.應(yīng)用分析霍爾傳感器的應(yīng)用角度測量將霍爾器件置于永久磁鐵的磁場中，其輸出的霍爾電勢UH為:4.應(yīng)用分析霍爾傳感器的應(yīng)用實訓(xùn)——霍爾測速系統(tǒng)調(diào)試與應(yīng)用

本項目的直流電機(jī)轉(zhuǎn)盤中帶有一個磁鋼，當(dāng)磁鋼經(jīng)過霍爾器件時，霍爾傳感器輸出低電平，可將輸出信號接入6位數(shù)字頻率計/轉(zhuǎn)速表中，或輸入單片機(jī)系統(tǒng)中顯示測量轉(zhuǎn)速。直流電機(jī)可通過旋動電位器來調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速，也可通過單片機(jī)輸出PWM信號來驅(qū)動?；魻枩y速系