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初识霍尔传感器的常见应用

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  霍尔传感器是一种磁传感器。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。霍尔传感器以霍尔效应为其工作基础,是由霍尔元件和它的附属电路组成的集成传感器。霍尔传感器在工业生产、交通运输和日常生活中有着非常广泛的应用。
   目前,人类社会正逐渐由工业化时代向信息化时代迈进.作为感知、采集、转换、传输和处理各种信息必不可少的功能器件之传感器. 已成为与微机同等重要的技术工具, 特别是霍尔效应磁敏传感器一问世.就因它的高可靠性.高灵敏度和好的温度稳定性.在工业、军事和科学技术各领域得到广泛的应用, 显示了其强大的生命力。随着谢量技术和自动控制等技术的发展. 其研制、生产和应用已进入了一个新的发展阶段。
霍尔效应及霍尔效应磁敏传感器
  若有一厚度为d、宽为l的载电半导体薄片, 置于磁力线和电流方向垂直的磁场中.刚在薄片两侧与电流垂直的方向上特产生电压. 即霍尔电压uh,其大小正比于电流和磁场强度. 因1879年由美国物理学者e.h hall发现, 故称此现象为霍尔效应。
  那些对被测对象的某一确定的信息具有感受与检出功能, 并使之按照一定规律转换成与之对应的可用输出信号的元器件或装置为传感器。其通常由敏感元件和转换元{牛组成。霍尔效应磁敏传感器就是建立在霍尔效应基础上的磁电转换的传感器, 由霍尔元件(利用霍尔效应制成的元件)和转换电路组成。
霍尔元件的选择
  我们知道.霍尔效应磁敏传感器的选择最重要的就是霍尔元件的选择。首先根据被测信号的形式是线性、脉冲、高变、位移和函数等,选择性能与之相类似的霍尔元件,其次对应用环境和技术性能进行分析,在选择的几种霍尔元件中,进行第二次挑选,从技术条件和性能方面分析,哪一种更适合应用场合, 最后分析一下选择霍尔元件的价格和市场供应等情况, 选择成本低、市场供应量大的更合适。所有的霍尔集成片都具有基本相同的线路.在集成片的基底上除了霍尔元件外, 还有信号整定线路。霍尔元件的输出电平很小,是微伏级。低噪音、高输入阻抗放大器将信号放大到和系统电子线路相兼容的电平。电压调整器或参考电压源也是共有的, 为了使霍尔电压仅与磁场变化有关, 大部分传感器以恒流源供电。除片内的线路基本相同外.霍尔元件的封装也基本相同。大部分霍尔集成片采用单列直插式塑料封装,有3或4个脚。下面我们从几个方面叙述一下,霍尔元件在各种应用条件下所选用的原则。
  1、磁场测量。如果要求被测磁场精度较高,如优于±0.5% ,那么通常选用砷化镓霍尔元件,其灵敏度高,约为5—10mv/100mt.温度误差可 忽略不计,且材料性能好,可以做的体积较小。在被测磁场精度较低.体积要求不高. 如精度低于±0.5% 时, 最好选用硅和锗雹尔元件。
  2、电流测量。大部分霍尔元件可以用于电流测量,要求精度较高时.选用砷化镓霍尔元件,精度不高时, 可选用砷化镓、硅、锗等霍尔元件。
  3、转速和脉冲测量。测量转速和脉冲时,通常是选用集成霍尔开关和锑化铟霍尔元件。如在录像机和摄像机中采用了锑铟霍尔元件替代电机的电刷.提高了使用寿命。
  4、信号的运算和测量。通常利用霍尔电势与控制电流、被测磁场成正比,并与被测磁场同霍尔元件表面的夹角成正弦关系的特性,制造函数发生器。利用霍尔元件输出与控制电流和被测磁场乘积成正比的特性。制造功率表、电度表等。
  5、拉力和压力测量。选用霍尔件制成的传感器较其它材料制成的阵感器灵敏度和线性度更佳。
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