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霍爾傳感器的工作原理與特性

職場更新时间:2025-01-19 06:01:05

霍爾傳感器是根據霍爾效應制作的一種磁電傳感器，是将變化磁場轉化為輸出電壓變化的一個能量轉換器，利用這現象制成了霍爾傳感器用于測量磁場、轉速和電流等物理量。霍爾傳感器分為開關型和線型兩種。主要特點是：工作時基本不會産生磨損；對傳感輪感應距離、和振動要求不高。

一、霍爾傳感器結構與工作原理

1、開關型霍爾傳感器由穩壓器、霍爾元件、差分放大器，斯密特觸發器和輸出級組成，它輸出數字量，主要用于測轉數、轉速、流速、接近開關、報警器等。

霍爾傳感器的工作原理與特性（霍爾傳感器工作原理及其應用）1

磁場不貫穿半導體

霍爾傳感器的工作原理與特性（霍爾傳感器工作原理及其應用）2

磁場穿過葉輪間隙貫穿半導體

當磁場作用在半導體上時，電子會垂直于電流方向發生側向偏轉，一側分布電子多，一側分布電子少，由此産生霍爾電壓，指針偏轉。如果磁場被中斷，電子會重新均勻分布，這時電壓表指針不偏轉。阈值開關以數字方式顯示霍爾電壓的模拟信号，阈值開關在一定電壓下閉合，低于某一電壓數值時則斷開。

2、線性型霍爾傳感器由霍爾元件、線性放大器和射極跟随器組成，它輸出模拟量，分開環式和閉環式兩種，主要用于交直流電流和電壓測量。

霍爾傳感器的工作原理與特性（霍爾傳感器工作原理及其應用）3

線型閉環式霍爾傳感器

當主回路中有電流Ip通過時，在導線上産生的磁場被磁環聚集并貫穿到霍爾器件上，所産生的信号輸出用于驅動功率管并使其導通，從而獲得一個補償電流Is。Is再通過多匝繞組産生磁場，該磁場與被測電流産生的磁場正好相反，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所産生的磁場相等時，Is不再增加，此時可以通過Is來測試Ip。

二、開關型霍爾傳感器線腳測量

霍爾傳感器的工作原理與特性（霍爾傳感器工作原理及其應用）4

内部差分放大器

霍爾傳感器的工作原理與特性（霍爾傳感器工作原理及其應用）5

霍爾傳感器在汽車上應用

霍爾傳感器的工作原理與特性（霍爾傳感器工作原理及其應用）6

霍爾傳感器電源電壓

霍爾傳感器的工作原理與特性（霍爾傳感器工作原理及其應用）7

續流二極管反向電阻很大

霍爾傳感器的工作原理與特性（霍爾傳感器工作原理及其應用）8

續流二極管正向電壓降

霍爾傳感器的工作原理與特性（霍爾傳感器工作原理及其應用）9

霍爾傳感器信号電壓

三、線型霍爾傳感器線腳測量

霍爾元件輸出電壓與外加磁場強度呈線性關系，如下圖所示，在B1～B2的磁感應強度範圍内有較好的線性度，磁感應強度超出範圍時則呈現飽和狀态。

霍爾傳感器的工作原理與特性（霍爾傳感器工作原理及其應用）10

四、霍爾傳感器的應用

霍爾傳感器的工作原理與特性（霍爾傳感器工作原理及其應用）11

電機内部霍爾元件

霍爾傳感器的工作原理與特性（霍爾傳感器工作原理及其應用）12

電機正反轉對調霍爾線

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