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霍尔元件的工作原理
wxhxkj01 | 2021-02-22 13:14:43    阅读:9   发布文章

霍尔元件是一种基于霍尔效应的磁传感器,用它可以检测磁场及其变化,可在各种与磁场有关的场合中使用。霍尔元件具有许多优点,它结构牢固,体积小,重量轻,寿命长,安装方便,功耗小,频率高(可达1MHZ),耐震动,不怕灰尘、油污、水汽及盐雾等的污染或腐蚀。

霍尔元件应用范围极其广泛,如在汽车分电器上作信号传感器、ABS系统中的速度传感器、汽车速度表和里程表、液体物理量检测器、各种用电负载的电流检测及工作状态诊断、发动机转速及曲轴角度传感器、各种开关,等等。

常见的霍尔元件,图片来源于网络

霍尔效应

了解霍尔元件的工作原理让我们先从学习霍尔效应开始吧。

霍尔效应是电磁效应的一种,这一现象是美国物理学家霍尔于1879年在研究金属的导电机制时发现的。当电流垂直于外磁场通过半导体时,载流子发生偏转,垂直于电流和磁场的方向会产生一附加电场,从而在半导体的两端产生电势差,这一现象就是霍尔效应,这个电势差也被称为霍尔电势差。

霍尔元件

根据霍尔效应做成的霍尔器件,就是以磁场为工作媒介,将物体的运动参量转变为数字电压的形式输出,使之具备传感和开关的功能。按照霍尔元件的功能可将它分为霍尔线性元件和霍尔开关元件,前者输出模拟量,后者输出数字量。

01. 霍尔线性元件

线性型霍尔元件的内部构成主要包括:稳压电路、线性霍尔元件、运算放大器三大部分。其输入是磁感应强度,输出是和输入量成正比的电压。这类电路有很高的灵敏度和优良的线性度,适用于各种磁场检测。线性霍尔元件会根据磁场的强弱触发出抛物线式的行程,比如电动车的加速把就是用线性霍尔元件,可以根据磁场的变化使速度从0加到最大,但是磁场强度超过某区间最高点时,速度始终保持不变。

02. 霍尔开关

开关型霍尔传感器由稳压器、霍尔元件、放大器、斯密特触发器和输出级组成。

图片来源于网络

当磁性物件移近霍尔开关时,开关检测面上的霍尔元件因产生霍尔效应而使开关内部电路状态发生变化,由此识别附近有磁性物体存在,进而控制开关的通或断。这种接近开关的检测对象必须是磁性物体。

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