霍爾傳感器的工作原理及主要作用

霍爾傳感器是根據(jù)霍爾效應(yīng)制作的一種磁場(chǎng)傳感器。霍爾效應(yīng)是磁電效應(yīng)的一種。霍爾效應(yīng)傳感器的主要作用是識(shí)別電機(jī)繞組相位位置信息轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，驅(qū)動(dòng)器通過(guò)讀取霍爾元件的輸出端電平信號(hào)，得到轉(zhuǎn)子的位置信息，邏輯開(kāi)關(guān)根據(jù)電機(jī)的轉(zhuǎn)子位置信息完成正確的換向，給電機(jī)對(duì)應(yīng)繞組通以電流，形成氣隙旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)使電機(jī)不停地運(yùn)轉(zhuǎn)。霍爾效應(yīng)傳感器廣泛用于識(shí)別電機(jī)定、轉(zhuǎn)子之間相對(duì)位置，實(shí)現(xiàn)電機(jī)的電子換相。

霍爾電壓隨磁場(chǎng)強(qiáng)度的變化而變化，磁場(chǎng)越強(qiáng)，電壓越高，磁場(chǎng)越弱，電壓越低。霍爾電壓值很小，通常只有幾個(gè)毫伏，但經(jīng)集成電路中的放大器放大，就能使該電壓放大到足以輸出較強(qiáng)的信號(hào)。若使霍爾集成電路起傳感作用，需要用機(jī)械的方法來(lái)改變磁場(chǎng)強(qiáng)度。如圖所示的方法是用一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)的葉輪作為控制磁通量的開(kāi)關(guān)，當(dāng)葉輪葉片處于磁鐵和霍爾集成電路之間的氣隙中時(shí)，磁場(chǎng)偏離集成片，霍爾電壓消失。這樣，霍爾集成電路的輸出電壓的變化，就能表示出葉輪驅(qū)動(dòng)軸的某一位置，利用這一工作原理，可將霍爾集成電路片用作用點(diǎn)火正時(shí)傳感器。霍爾效應(yīng)傳感器屬于被動(dòng)型傳感器，它要有外加電源才能工作，這一特點(diǎn)使它能檢測(cè)轉(zhuǎn)速低的運(yùn)轉(zhuǎn)情況。

霍爾傳感器的主要作用包括識(shí)別電機(jī)繞組相位位置信息并轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，以及用于測(cè)量電機(jī)轉(zhuǎn)速、位置及角度等。例如，驅(qū)動(dòng)器通過(guò)讀取霍爾元件的輸出端電平信號(hào)，得到轉(zhuǎn)子的位置信息，邏輯開(kāi)關(guān)根據(jù)電機(jī)的轉(zhuǎn)子位置信息完成正確的換向，給電機(jī)對(duì)應(yīng)繞組通以電流，形成氣隙旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)使電機(jī)不停地運(yùn)轉(zhuǎn)。此外，霍爾傳感器還廣泛用于接近開(kāi)關(guān)、霍爾位置測(cè)量、轉(zhuǎn)速測(cè)量和電流測(cè)量設(shè)備等領(lǐng)域。

下面小編給大家分享一些關(guān)于霍爾傳感器的電路圖及其原理分析。

線(xiàn)性霍爾傳感器電路圖

線(xiàn)性霍爾傳感器的工作原理

線(xiàn)性霍爾傳感器（Hall Effect-Based Linear Current Sensor）由霍爾元件、線(xiàn)性放大器和射極跟隨器組成，它輸出模擬量，精度高、線(xiàn)性度好，主要用于交直流電流和電壓測(cè)量。

線(xiàn)性霍爾傳感器可將一次大電流變換為二次微小電壓信號(hào)。以電流傳感器ACS712為例，該器件主要由靠近芯片表面的銅制的電流通路和精確的低偏置線(xiàn)性霍爾傳感器電路等組成，能輸出與檢測(cè)的交流或直流電流成比例的電壓。被測(cè)電流流經(jīng)的通路（引腳1和2，3和4之間的電路）的內(nèi)電阻通常是1.2mΩ，具有較低的功耗。被測(cè)電流通路與傳感器引腳（引腳5～8）的絕緣電壓>2.1kVRMS，幾乎是絕緣的。流經(jīng)銅制電流通路的電流所產(chǎn)生的磁場(chǎng)，能夠被片內(nèi)的霍爾IC感應(yīng)并將其轉(zhuǎn)化為成比例的電壓。

ACS712線(xiàn)性霍爾傳感器功能圖

ACS712低噪聲，響應(yīng)時(shí)間快（對(duì)應(yīng)步進(jìn)輸入電流，輸出上升時(shí)間為5μs），總輸出誤差最大為4%， 高輸出靈敏度（66mV/A～185mV/A），主要應(yīng)用于電動(dòng)機(jī)控制、載荷檢測(cè)和管理、開(kāi)關(guān)式電源和過(guò)電流故障保護(hù)等，特別是那些要求電氣絕緣卻未使用光電絕緣器或其它昂貴絕緣技術(shù)的應(yīng)用中。

ACS712線(xiàn)性霍爾傳感器典型應(yīng)用電路圖

霍爾電流電壓傳感器電路圖

磁平衡式霍爾電電壓傳感器的工作原理

原邊電壓Vp通過(guò)原邊電阻R1轉(zhuǎn)換為原邊電流Ip，Ip產(chǎn)生的磁通量與霍爾電壓經(jīng)放大產(chǎn)生的副邊電流Is通過(guò)副邊線(xiàn)圈所產(chǎn)生的磁通量相平衡。副邊電流Is精確地反映原邊電壓。

磁平衡式霍爾電流傳感器的工作原理

原邊電流Ip產(chǎn)生的磁通量與霍爾電壓經(jīng)放大產(chǎn)生的副邊電流Is通過(guò)副邊線(xiàn)圈所產(chǎn)生的磁通量相平衡。副邊電流Is精確地反映原邊電流。