今天電工小雨要和大家分享的是霍爾傳感器的原理與結構及作用相關信息,接下來我將從霍爾傳感器工作原理這幾個方面來介紹。

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霍爾傳感器的原理與結構

我們以半導體霍爾元件為例來說明它的工作過程。在下圖中我們給半導體霍爾元件通入電流I,然后把這個半導體薄片放在以磁場強度為B的磁場中,這時半導體內的電子將受到一種磁力(洛侖茲力)F的作用就會向內側移動,因此在內側就堆積了很多電子,隨著電子堆積的越來越多,此時就會形成一種電場。當電子既受到磁場力的作用,又受到電場力的作用,如果此時兩種力達到了一種平衡時,那么電子的堆積也就達到了一種動態平衡,這時候就建立起一種電壓,我們把這種電壓叫霍爾電動勢,一般用Eh表示,那么霍爾電動勢Eh可用Eh=KIB來表示。從這個式子可以看到,這個K是霍爾元件的靈敏度,這個I和B分別表示通入的電流和所在的磁場強度,因此我們知道,在通入電流一定的情況下,磁場強度越強,那么所感應的霍爾電動勢就越大。

我們通過實驗可以知道單單用霍爾元件本身它所輸出的電壓是非常小的,同時我們又知道,半導體器件容易受溫度影響。因此現在的霍爾傳感器一般都把霍爾元件、放大器、溫度補償電路以及穩壓電源等制作在一個芯片里,單就霍爾元件本身的結構來說,一般它是由半導體、薄膜、襯底以及引線等部分構成,如下圖所示。霍爾傳感器的作用

我們知道了霍爾傳感器的原理之后就能夠知道它的作用了,首先它可以用來檢測外界磁場的變化,還可以做成無觸點控制的傳感器,比如有一種接近開關就是用霍爾傳感器制作的,它可以檢測磁性物體。我們知道霍爾傳感器一般可以分為線性型和開關型兩類。對于線性霍爾傳感器它與外加磁場強度呈線性關系,比如我們的電瓶車轉把里的霍爾元件就是用的線性霍爾傳感器;對于開關型霍爾傳感器來說,它輸出類似開關的接通與斷開,也就是說它能夠輸出“1”和“0”,比如在數控車床刀架里所用的霍爾傳感器就是開關型的,它主要是用來檢測車刀是不是到位的。

另外在測量位移、壓力等方面也是可以用到霍爾傳感器的,一般我們比較常用的霍爾傳感器有CS-3000系列、SH-100系列、HK系列等。

霍爾傳感器檢測

我們知道霍爾傳感器在有磁場靠近時就會從輸出端輸出一個電壓信號,因此我們可以測量輸出端的電壓變化來判斷霍爾傳感器是不是正常。我們知道在集成的霍爾傳感器中,它通常為集電極開路輸出型的,因此我們在檢測它的質量好壞時要加一個限流電阻。在正常時,霍爾傳感器輸出端“3”腳應為高電平,一般會接近電源電壓Vcc。當我們用一個小磁鐵靠近霍爾傳感器印有數字的一面時,如果此時萬用表指示的電壓降到0.6V以下的話,說明霍爾傳感器是好的。如果當小磁鐵已接觸到霍爾傳感器印有數字的一面時,萬用表指示的電壓仍不下降,然后把磁鐵的磁極調換一下再試,如果這時萬用表指示下降為0.6V以下的話,也說明霍爾傳感器是好的,如果正反時,萬用表電壓都不下降,這就說明霍爾傳感器已經損壞不能用了,其測試方法如下圖所示。

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