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霍尔传感器的工作原理

  霍尔传感器是霍尔效应产生的磁场感应器,广泛用于工业自动化、发现、信息处理等。霍尔系数由霍尔效果测试确定,用于确定关键参数,例如半导体材料的传导性、载荷流量集中和流速。霍尔元件负荷不足,因此会将hall元件、放大电路、温度补偿电路和恒定电压电路整合到称为感测器霍尔的单一晶片中。霍尔传感器也称为霍尔ic。

霍尔原理.png

  应用领域:

     霍尔传感器是分为线性霍尔传感器和开关传感器。线性霍尔传感器主要用于测量电量、位移、压力等。开关型传感器主要用于速度、速度、风速、流速、近接开关、自动检查电路等。

 一、线性型霍尔传感器

霍尔电流传感器原理图.png

 1. 1霍尔电流传感器

      霍尔电流传感器根据hall原理分为磁平衡性和直线线性模式。霍尔的电流传感器通常由原边回路、集磁环、霍尔构件(子线圈)和放大回路组成。霍尔的电流传感器可以测量直流和交流,霍尔的电流传感器输出电压与流过一侧的当前电流大小成正比、原边电流方向的变化以及输出极性与当前电流一致,因此可以测量交流和直流,并且不需要特别的波形。频率广泛。 变频器只能检测交流频率必须是额定频率,例如50 Hz变频器中的60hz错误,输出信号不能直接连接到电子检测电路。

直放电式电流传感器(开环)

  如你所知,长条导线中流过电流时,在导线周围产生磁场,该磁场的大小与导线中流过的电流成正比,通过磁芯在霍尔元件中感应并输出信号。该信号被信号放大器放大并直接输出。


磁平衡式电流传感器(闭环)

  磁平衡式电流传感器也称为补偿式传感器,检测主电路可以通过辅助线圈检测组环中IP生成的磁场,并补偿电流产生的磁场,以便hall组件能够检测到零磁通的工作状态。

    磁平衡式电流传感器的详细动作是,在主电路中流过电流时,在导线中产生的磁场集磁,在霍尔元件中感应,其信号输出驱动动力管导通,从而得到补偿电流is。该电流再次通过多圈绕组产生磁场,该磁场与被测定电流产生磁场相反,因此补偿原来的磁场,逐渐减少霍尔元件的输出。如果通过IP与匝数乘法运算产生的磁场相等,则is不会增加,此时的霍尔元件发挥指示零磁通的作用,此时能够通过is进行平衡。 被测量电流发生变化的话,平衡会崩溃。当磁场平衡被破坏时,从霍尔元件输出信号。 功率放大后,立即流过与2次绕组对应的电流,补偿不平衡的磁场。从磁场的不平衡到再平衡的时间理论上小于1μs,这是动态平衡的过程。

1.2位移量测

     在位移测量中,在2片相对的同极性永久磁铁中间放置线性型霍尔传感器,这一点可视为位移零点,磁性强度为零。传感器在z轴上位移至△z时,传感器具有电压输出,此时位移的大小与电压的大小成正比。


1.3霍尔压力传感器  

     霍尔压力传感器由弹性元件、磁系统及霍尔元件等部分构成:膜盒、弹簧片、波纹管。 磁系统优选为能够构成均匀倾斜磁场的复合系统,也可以使用单一的磁铁。施加压力时,在磁系统和霍尔元件间产生相对位移,使作用于霍尔元件磁场变化,使其输出电压VH变化。根据预先校准的p~f ( VH )曲线可以得到被测量压力p的值。


 2 .霍尔开关传感器

2.1 速度传感器(转速)

      将磁铁粘贴到非磁性材料的磁盘边缘,并将感应器hall放置在磁盘边缘附近,然后当磁盘旋转一个圆时,霍尔感应器会发出脉冲与霍尔开关电路组合,形成各种旋转传感器。磁铁会在每次通过霍尔电路时检测出输出脉冲(计数器)的转数,并加入频率计时检测转速。将链轮和磁铁固定在旋转轴上,并通过流体(气体、流体)旋转它们,形成流动传感器和流动传感器。在旋转轴上安装磁铁,在磁铁附近安装霍尔开关回路,创建速度车数器、行程表等。

2.2霍尔接近开关

     垂直定位在磁场中流动的金属或半导体卡,从而导致电路板两端的电流形成电位差。这个现象叫做霍尔效应.。 两端之间的差值称为霍尔电位u,u = k I b/d,其中k是Hal系数,I通过材料的电流,b是应用场中磁性敏感度的磁感应强度( Lorenz Lorenzo human ),d是材料的厚度。  霍尔效果的效果与应用于磁场的电磁力强度成比例。霍尔接近开关基于霍尔效应的原理,并使用通过高级IC组件操作或软件包创建的活动电磁/电磁转换设备,轻松地将磁铁输入信号转换为需要操作和可靠性的实用电信号。霍尔接近开关输入端磁感应强度b,当值b达到某个程度(例如b1)时,开关内的触发器会反转,开关旁边的霍尔输出状态会反转。输出端子通常为晶体管输出、NPN、PNP、no、NC、闩锁型(双极)、2种信号输出类型.


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