霍爾傳感器是基于霍爾效應(yīng)的一種磁敏傳感器。將通有電流的物體放在磁場中,如果電流方向與磁場方向互相垂直,則在與磁場和電流方向都垂直的方向上會產(chǎn)生橫向電勢差,這個現(xiàn)象稱為霍爾效應(yīng),產(chǎn)生的電勢差稱為霍爾電壓。采用產(chǎn)生霍爾效應(yīng)顯著的半導(dǎo)體材料制成霍爾器件,作為霍爾傳感器中的磁電轉(zhuǎn)換元件,可以進(jìn)行電磁測量,如測量磁場、電流、電功率等磁物理量和電量。霍爾傳感器還可以利用磁場作為媒介,對很多物理量實現(xiàn)非接觸式測量,通過轉(zhuǎn)換測量力、位移、振動、加速度、轉(zhuǎn)速、流量等非電量,廣泛應(yīng)用于工業(yè)、交通、通信、自動控制、家用電器等各個領(lǐng)域。
霍爾傳感器是根據(jù)霍爾效應(yīng)制作的一種磁場傳感器,廣泛地應(yīng)用于工業(yè)自動化技術(shù)、檢測技術(shù)及信息處理等方面。?
通過霍爾效應(yīng)實驗測定的霍爾系數(shù),能夠判斷半導(dǎo)體材料的導(dǎo)電類型、載流子濃度及載流子遷移率等重要參數(shù)。?
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,其外形較小,如下圖所示:
霍爾傳感器的優(yōu)點及用途
許多人都知道,轎車的自動化程度越高,微電子電路越多,就越怕電磁干擾。而在汽車上有許多燈具和電器件,尤其是功率較大的前照燈、空調(diào)電機(jī)和雨刮器電機(jī)在開關(guān)時會產(chǎn)生浪涌電流,使機(jī)械式開關(guān)觸點產(chǎn)生電弧,產(chǎn)生較大的電磁干擾信號。
采用功率霍爾開關(guān)電路可以減小這些現(xiàn)象。霍爾器件通過檢測磁場變化,轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘栞敵觯捎糜诒O(jiān)視和測量汽車各部件運行參數(shù)的變化。
例如位置、位移、角度、角速度、轉(zhuǎn)速等等,并可將這些變量進(jìn)行二次變換;可測量壓力、質(zhì)量、液位、流速、流量等。霍爾器件輸出量直接與電控單元接口,可實現(xiàn)自動檢測。
目前的霍爾器件都可承受一定的振動,可在零下40℃到零上150℃范圍內(nèi)工作,全部密封不受水油污染,完全能夠適應(yīng)汽車的惡劣工作環(huán)境。
霍爾傳感器可以測量任意波形的電流和電壓,如:直流、交流、脈沖波形等,甚至對瞬態(tài)峰值的測量。副邊電流忠實地反應(yīng)原邊電流的波形。而普通互感器則是無法與其比擬的,它一般只適用于測量50Hz正弦波
原邊電路與副邊電路之間有良好的電氣隔離,隔離電壓可達(dá)9600Vrms;
精度高:在工作溫度區(qū)內(nèi)精度優(yōu)于1%,該精度適合于任何波形的測量;霍爾開關(guān)器件無觸點、無磨損、輸出波形清晰、無抖動、無回跳、位置重復(fù)精度高(可達(dá)μm級)。
寬帶寬:高帶寬的電流傳感器上升時間可小于1μs;但是,電壓傳感器帶寬較窄,一般在15kHz以內(nèi),6400Vrms的高壓電壓傳感器上升時間約500uS,帶寬約700Hz。
測量范圍廣泛:電流測量可達(dá)50KA,電壓測量可達(dá)6400V。
結(jié)構(gòu)牢固,體積小,重量輕,壽命長,安裝方便,功耗小,頻率高(可達(dá)1MHZ),耐震動,不怕灰塵、油污、水汽及鹽霧等的污染或腐蝕。
上圖即是一種典型的霍爾傳感器實現(xiàn)定位應(yīng)用---一個輪上的兩個磁鐵經(jīng)過霍爾效應(yīng)傳感器。圖示中的輪子,帶有兩個等距的磁鐵,傳感器上的電壓在一個周期內(nèi)將兩次達(dá)到峰值。
通常被用于計量車輪和軸的速度,例如在內(nèi)燃機(jī)點火定時(正時)或轉(zhuǎn)速表上。其在無刷直流電動機(jī)的使用,用來檢測永磁鐵的位置。
霍爾傳感器廣泛應(yīng)用在變頻調(diào)速裝置、逆變裝置、ups電源、通信 電源、電焊機(jī)、電力機(jī)車、變電站、數(shù)控機(jī)床、電解電鍍、微機(jī)監(jiān)測、電網(wǎng)監(jiān)測等需要隔離檢測電流的設(shè)施中以及新興的太陽能、風(fēng)能和地鐵軌道信號、汽車電子等領(lǐng)域。