霍爾傳感器
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霍爾傳感器是根據(jù)霍爾效應制作的一種磁場傳感器。霍爾效應是磁電效應的一種，這一現(xiàn)象是霍爾（A.H.Hall，1855—1938）于1879年在研究金屬的導電機構(gòu)時發(fā)現(xiàn)的。后來發(fā)現(xiàn)半導體、導電流體等也有這種效應，而半導體的霍爾效應比金屬強得多，利用這現(xiàn)象制成的各種霍爾元件，廣泛地應用于工業(yè)自動化技術(shù)、檢測技術(shù)及信息處理等方面。霍爾效應是研究半導體材料性能的基本方法。通過霍爾效應實驗測定的霍爾系數(shù)，能夠判斷半導體材料的導電類型、載流子濃度及載流子遷移率等重要參數(shù)。
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磁場中有一個霍爾半導體片，恒定電流I從A到B通過該片。在洛侖茲力的作用下，I的電子流在通過霍爾半導體時向一側(cè)偏移，使該片在CD方向上產(chǎn)生電位差，這就是所謂的霍爾電壓。
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霍爾電壓隨磁場強度的變化而變化，磁場越強，電壓越高，磁場越弱，電壓越低，霍爾電壓值很小，通常只有幾個毫伏，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的信號。若使霍爾集成電路起傳感作用，需要用機械的方法來改變磁感應強度。下圖所示的方法是用一個轉(zhuǎn)動的葉輪作為控制磁通量的開關(guān)，當葉輪葉片處于磁鐵和霍爾集成電路之間的氣隙中時，磁場偏離集成片，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火正時傳感器。霍爾效應傳感器屬于被動型傳感器，它要有外加電源才能工作，這一特點使它能檢測轉(zhuǎn)速低的運轉(zhuǎn)情況。
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霍爾效應
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霍爾效應從本質(zhì)上講是運動的帶電粒子在磁場中受洛侖茲力作用引起的偏轉(zhuǎn)。當帶電粒子（電子或空穴）被約束在固體材料中，這種偏轉(zhuǎn)就導致在垂直電流和磁場的方向上產(chǎn)生正負電荷的聚積，從而形成附加的橫向電場。對于圖一所示的半導體試樣，若在X方向通以電流Is，在Z方向加磁場B，則在Y方向即試樣A，A′電極兩側(cè)就開始聚積異號電荷而產(chǎn)生相應的附加電場。電場的指向取決定于測試樣品的電類型。顯然，該電場是阻止載流子繼續(xù)向側(cè)面偏移，
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當載流子所受的橫向電場力eEH與洛侖茲力相等時，樣品兩側(cè)電荷的積累就達到平衡，故有
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⑴
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其中EH為霍爾電場，V是載流子在電流方向上的平均漂移速度。設試樣的寬為b，厚度為d，載流子濃度為n，則
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⑵
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由⑴、⑵兩式可得
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⑶
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即霍爾電壓VH（A、A′電極之間的電壓）與ISB乘積正比與試樣厚度d成反比。比例系數(shù) 稱為霍爾系數(shù)，它是反映材料霍爾效應強弱的重要參數(shù)，只要測出 VH（伏）以及知道IIs（安）、B（高斯）和d（厘 米）可按下式計算RH（厘米3/庫侖）
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分類
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霍爾傳感器分為線型霍爾傳感器和開關(guān)型霍爾傳感器兩種。
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（一）開關(guān)型霍爾傳感器由穩(wěn)壓器、霍爾元件、差分放大器，斯密特觸發(fā)器和輸出級組成，它輸出數(shù)字量。開關(guān)型霍爾傳感器還有一種特殊的形式，稱為鎖鍵型霍爾傳感器。
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（二）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。
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線性霍爾傳感器又可分為開環(huán)式和閉環(huán)式。閉環(huán)式霍爾傳感器又稱零磁通霍爾傳感器。線性霍爾傳感器主要用于交直流電流和電壓測量。。
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開關(guān)型
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如圖4所示，其中Bnp為工作點“開”的磁感應強度，BRP為釋放點“關(guān)”的磁感應強度。當外加的磁感應強度超過動作點Bnp時，傳感器輸出低電平，當磁感應強度降到動作點Bnp以下時，傳感器輸出電平不變，一直要降到釋放點BRP時，傳感器才由低電平躍變?yōu)楦唠娖健np與BRP之間的滯后使開關(guān)動作更為可靠。
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鎖鍵型
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如圖5所示，當磁感應強度超過動作點Bnp時，傳感器輸出由高電平躍變?yōu)榈碗娖剑谕獯艌龀废螅漭敵鰻顟B(tài)保持不變（即鎖存狀態(tài)），必須施加反向磁感應強度達到BRP時，才能使電平產(chǎn)生變化。
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線性型
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輸出電壓與外加磁場強度呈線性關(guān)系，如圖3所示，可見，在B1～B2的磁感應強度范圍內(nèi)有較好的線性度，磁感應強度超出此范圍時則呈現(xiàn)飽和狀態(tài)。
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開環(huán)式電流傳感器
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由于通電螺線管內(nèi)部存在磁場，其大小與導線中的電流成正比，故可以利用霍爾傳感器測量出磁場，從而確定導線中電流的大小。利用這一原理可以設計制成霍爾電流傳感器。其優(yōu)點是不與被測電路發(fā)生電接觸，不影響被測電路，不消耗被測電源的功率，特別適合于大電流傳感。
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霍爾電流傳感器工作原理如圖6所示，標準圓環(huán)鐵芯有一個缺口，將霍爾傳感器插入缺口中，圓環(huán)上繞有線圈，當電流通過線圈時產(chǎn)生磁場，則霍爾傳感器有信號輸出。
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閉環(huán)式電流傳感器
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磁平衡式電流傳感器也叫霍爾閉環(huán)電流傳感器，也稱補償式傳感器，即主回路被測電流Ip在聚磁環(huán)處所產(chǎn)生的磁場通過一個次級線圈，電流所產(chǎn)生的磁場進行補償， 從而使霍爾器件處于檢測零磁通的工作狀態(tài)。
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磁平衡式電流傳感器的具體工作過程為：當主回路有一電流通過時，在導線上產(chǎn)生的磁場被聚磁環(huán)聚集并感應到霍爾器件上， 所產(chǎn)生的信號輸出用于驅(qū)動相應的功率管并使其導通，從而獲得一個補償電流Is。 這一電流再通過多匝繞組產(chǎn)生磁場 ，該磁場與被測電流產(chǎn)生的磁場正好相反，因而補償了原來的磁場， 使霍爾器件的輸出逐漸減小。當與Ip與匝數(shù)相乘 所產(chǎn)生的磁場相等時，Is不再增加，這時的霍爾器件起指示零磁通的作用 ，此時可以通過Is來平衡。被測電流的任何變化都會破壞這一平衡。 一旦磁場失去平衡，霍爾器件就有信號輸出。經(jīng)功率放大后，立即就有相應的電流流過次級繞組以對失衡的磁場進行補償。從磁場失衡到再次平衡，所需的時間理論上不到1μs，這是一個動態(tài)平衡的過程。
在一般的轉(zhuǎn)動部件中，可以用霍爾傳感器測量轉(zhuǎn)速，比如發(fā)動機的轉(zhuǎn)速。發(fā)動機的飛輪上有一圈齒，每個齒經(jīng)過霍爾傳感器時，會造成磁感應強度變化，這個磁感應強度變化能轉(zhuǎn)換成電壓的變化，計數(shù)器通過計數(shù)能夠測量轉(zhuǎn)速。
那么問題來了，計數(shù)器能夠告訴你轉(zhuǎn)速，但不能告訴你旋轉(zhuǎn)的方向，怎么測量飛輪的正反轉(zhuǎn)呢？
一個霍爾傳感器不行（其實一個霍爾傳感器也可以，只不過需要把齒進行處理成不對稱的），兩個行不行？
見下面的圖
這里有兩個霍爾傳感器，一個用于測量轉(zhuǎn)速，另一個用于測量轉(zhuǎn)向。測量轉(zhuǎn)速的霍爾傳感器用上升沿觸發(fā)，當轉(zhuǎn)速傳感器觸發(fā)中斷時，查看轉(zhuǎn)向傳感器的電位，如果轉(zhuǎn)向傳感器處于低電位，那么就判斷為順時針方向（根據(jù)實際情況確定）；如果轉(zhuǎn)速傳感器觸發(fā)中斷時，轉(zhuǎn)向傳感器處于高電位，則為逆時針方向。