無(wú)人機(jī)傳感器技術(shù) 10.霍爾式傳感器

霍爾式傳感器主講教師：《無(wú)人機(jī)傳感器技術(shù)》霍爾效應(yīng)1霍爾元件2目錄集成霍爾傳感器3霍爾傳感器的應(yīng)用4霍爾效應(yīng)01霍爾效應(yīng)概述半導(dǎo)體薄片置于磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)方向垂直于薄片，當(dāng)有電流I流過(guò)薄片時(shí)，在垂直于電流和磁場(chǎng)的方向上將產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)EH，這種現(xiàn)象稱為霍爾效應(yīng)。作用在半導(dǎo)體薄片上的磁場(chǎng)強(qiáng)度B越強(qiáng)，霍爾電勢(shì)也就越高?；魻栃?yīng)概述霍爾電勢(shì)UH可表示為：UH=KHIB霍爾元件02霍爾元件結(jié)構(gòu)霍爾元件由霍爾片、4根引線和殼體組成?；魻柶且粔K矩形半導(dǎo)體單晶薄片（一般為4mm×2mm×0.1mm），在它的長(zhǎng)度方向兩端面上焊有兩根引線，稱為控制電流端引線，通常用紅色導(dǎo)線。其焊接處稱為控制電流極（或稱激勵(lì)電流），要求焊接處接觸電阻很小，并呈純電阻，即歐姆接觸（無(wú)PN結(jié)特性）?；魻栐Y(jié)構(gòu)在薄片的另兩側(cè)端面的中間以點(diǎn)的形式對(duì)稱地焊有兩根霍爾輸出引線，通常用綠色導(dǎo)線。其焊接處稱為霍爾電極，要求歐姆接觸，且電極寬度與基片長(zhǎng)度之比小于0.1，否則影響輸出?；魻栐臍んw上用非導(dǎo)磁金屬、陶瓷或環(huán)氧樹脂封裝。集成霍爾傳感器03集成霍爾傳感器3.1開關(guān)型集成霍爾傳感器開關(guān)型集成霍爾傳感器線性型集成霍爾傳感器霍爾傳感器集成電路具有體積小、靈敏度高、輸出幅度較大溫漂小、對(duì)電源的穩(wěn)定性要求較低?；魻柤呻娐房煞譃榫€性型和開關(guān)型兩大類。集成霍爾傳感器3.1開關(guān)型集成霍爾傳感器開關(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(gè)芯片上。開關(guān)型集成霍爾傳感器外觀開關(guān)型集成霍爾傳感器結(jié)構(gòu)集成霍爾傳感器3.1開關(guān)型集成霍爾傳感器當(dāng)外加磁場(chǎng)強(qiáng)度超過(guò)規(guī)定的工作點(diǎn)時(shí)，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(chǎng)強(qiáng)度低于釋放點(diǎn)時(shí)，OC門重新變?yōu)楦咦钁B(tài)，輸出高電平。集成霍爾傳感器3.2線性型集成霍爾傳感器線性三端霍爾傳感器集成電路線性霍爾傳感器模組線性型集成電路是將霍爾元件和恒流源、線性差動(dòng)放大器等做在一個(gè)芯片上，輸出電壓為伏級(jí)，比直接使用霍爾元件方便?；魻杺鞲衅鞯膽?yīng)用04霍爾傳感器的應(yīng)用霍爾電勢(shì)是關(guān)于I、B、

三個(gè)變量的函數(shù)，即：EH=KHIBcos

使其中兩個(gè)量不變，將第三個(gè)量作為變量，或者固定其中一個(gè)量，其余兩個(gè)量都作為變量?；魻杺鞲衅髦饕糜跍y(cè)量能夠轉(zhuǎn)換為磁場(chǎng)變化的其他物理量。霍爾傳感器的應(yīng)用4.1測(cè)量磁場(chǎng)霍爾高斯計(jì)測(cè)量鐵心氣隙磁場(chǎng)強(qiáng)度霍爾元件根據(jù)EH=KHIBcos

?？梢允蛊渲蠭、B這兩個(gè)量不變，將B作為變量就可測(cè)出磁場(chǎng)?；魻杺鞲衅鞯膽?yīng)用4.2測(cè)量電流鐵心

線性霍爾ICII當(dāng)有電流通過(guò)導(dǎo)線時(shí)，在導(dǎo)線周圍將產(chǎn)生磁場(chǎng)，磁力線集中在鐵心內(nèi)，并在鐵心的缺口處穿過(guò)霍爾元件，從而產(chǎn)生與電流成正比的霍爾電壓?；魻杺鞲衅鞯膽?yīng)用4.3控制無(wú)刷電機(jī)霍爾式無(wú)刷電動(dòng)機(jī)取消了換向器和電刷，而采用霍爾元件來(lái)檢測(cè)轉(zhuǎn)子和定子之間的相對(duì)位置，其輸出信號(hào)控制電樞電流的換向，維持電動(dòng)機(jī)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)?；魻杺鞲衅鞯膽?yīng)用4.3控制無(wú)刷電機(jī)由于無(wú)刷電動(dòng)機(jī)不產(chǎn)生電火花及電刷磨損等問(wèn)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(lái)越廣泛的應(yīng)用。錄像機(jī)CD唱機(jī)光驅(qū)霍爾傳感器的應(yīng)用4.4測(cè)量位移

當(dāng)磁鐵的有效磁極接近、并達(dá)到動(dòng)作距離時(shí)，霍爾式接近開關(guān)動(dòng)作?；魻柦咏_關(guān)一般還配一塊釹鐵硼磁鐵。霍爾傳感器的應(yīng)用4.5測(cè)量轉(zhuǎn)速當(dāng)齒對(duì)準(zhǔn)霍爾元件時(shí)，磁力線集中穿過(guò)霍爾元件，可產(chǎn)生較大的霍爾電動(dòng)勢(shì)，放大、整形后輸出低電平；當(dāng)