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霍尔磁感应传感器(霍尔磁感应传感器原理说明)

来源:www.haichao.net  时间:2023-01-14 04:55   点击:189  编辑:admin   手机版

1. 霍尔磁感应传感器原理说明

表示在单位磁感应强度和单位控制电流时的霍尔电势的大小。

UH=RH*IC*B/d(1),式中RH称为霍尔系数,它的单位是米的三次方每库仑。

霍尔元件应用的基本原理是霍尔效应。霍尔效应是一种磁敏效应,一般在半导体薄片的长度X方向上施加磁感应强度为B的磁场,则在宽度Y方向上会产生电动势UH,这种现象即称为霍尔效应。UH称为霍尔电势,其大小可表示为:

UH=RH*IC*B/d(1)

式中,RH称为霍尔系数,它的单位是米的三次方每库仑,由半导体材料的性质决定;d为半导体材料的厚度,IC 为电流,B为磁场强度

设RH/d=K,则式(1)可写为:

UH=K*IC*B (2)

可见,霍尔电压与控制电流及磁感应强度的乘积成正比,K称为乘积灵敏度。K值越大,灵敏度就越高;元件厚度越小,输出电压也越大。

在式(2)中,若控制电流IC,为常数,磁感应强度B与被测电流成反比,就可以做成霍尔电流传感器;另外,若仍固定IC为常数,B与被测电压成正比,又可制成霍尔电压传感器。

霍尔效应是磁电效应的一种,这一现象是美国物理学家霍尔(A.H.Hall,1855-1938)于1879年在研究金属的导电机构时发现的。

当电流垂直于外磁场通过导体时,在导体的垂直于磁场和电流方向的两个端面之间会出现电势差,这一现象便是霍尔效应。这个电势差也被叫做霍尔电势差。

2. 霍尔磁场传感器

1、插头线数量的区别霍尔传感器外接插头线有三根,其中两根为电源线,一根为信号线;感应式传感器外接插头线有两根都为信号线。

2、划分的区别:霍尔传感器为“有源”传感器,需要有电源外部供电;感应式传感器为“无源”传感器,无需电源外部供电。

3、工作原理的区别:磁电传感器是利用电磁感应原理,将输入运动速度变换成感应电势输出的传感器,不需要辅助电源,就能把被测对象的机械能转换成易于测量的电信号;霍尔传感器是利用霍尔效应原理,洛仑兹力的作用下,偏置电流I的电子流在通过霍尔半导体时向一侧偏移,使该片在CD方向上产生电位差,产生霍尔电压,需要辅助电源才能正常工作。

设计原则磁电感应式传感器有两个基本元件组成:一个是产生恒定直流磁场的磁路系统,为了减小传 感器体积,一般采用永久磁铁;另一个是线圈,由它与磁场中的磁通交链产生感应电动势。感应 电动势与磁通变化率或者线圈与磁场相对运动速度成正比,因此必须使它们之间有一个相对运 动。作为运动部件,可以是线圈,也可以是永久磁铁。

所以,必须合理地选择它们的结构形式、 材料和结构尺寸.以满足传感器的基本性能要求。对于惯性式传感器,具体计算时,一般是先根据使用场合、使用对象确定结构形式和体积大 小(即轮廓尺寸),然后根据结构大小初步确定磁路系统,计算磁路以便决定磁感应强度B。这样,由技术指标给定的灵敏度S值以及确定的B值,由S = e/v= BιN即可求得线圈的匝数N。

因为 在确定磁路系统时,气隙的尺寸已经确定了,线圈的尺寸也已确定,亦即 ι已经确定。

3. 霍尔传感器检测磁场的方法原理

必须使用霍尔元件的线性区,测量才比较准确。因为霍尔元件的输出电压=输入电流*磁场强度,也就是说:磁场强度的改变,必然反映到输出电压上。

依据霍尔效应原理,UH=KHISB 即:霍尔电势差UH与电流IS及磁感应强度B成正比。Is为激励电流,是直流电流。KH为灵敏度常数。注意,磁感应强度B是指与激励电流Is方向垂直的磁场分量。 霍尔电势可以实时反映交变磁场的磁感应强度的大小和极性。

4. 霍尔传感器与磁感应传感器的区别是什么

1、位移测量:

两块永久磁铁同极性相对放置,将线性型霍尔传感器置于中间,其磁感应强度为零,这个点可作为位移的零点,当霍尔传感器在Z轴上作△Z位移时,传感器有一个电压输出,电压大小与位移大小成正比。

2、角速度测量:

在非磁性材料的圆盘边上粘一块磁钢,霍尔传感器放在靠近圆盘边缘处,圆盘旋转一周,霍尔传感器就输出一个脉冲,从而可测出转数(计数器),若接入频率计,便可测出转速。

5. 霍尔磁性传感器原理图

编码器与霍尔传感器均是对电流进行分析,将信号(如比特流)或数据进行编制、转换为可用以通讯、传输和存储的信号。霍尔电流传感器基于磁平衡式霍尔原理,根据霍尔效应原理,从霍尔元件的控制电流端通入电流Ic;

并在霍尔 元件平面的法线方向上施加磁感应强度为B的磁场,那么在垂直于电流和磁场方向(即霍尔输出端 之间),将产生一个电势VH,称 其为霍尔电势,其大小正比于控 制电流。

编码器与霍尔传感器有3点不同:

一、两者的原理不同:

1、编码器的原理:由一个中心有轴的光电码盘,其上有环形通、暗的刻线,有光电发射和接收器件读取,获得四组正弦波信号组合成A、B、C、D,每个正弦波相差90度相位差(相对于一个周波为360度),将C、D信号反向,叠加在A、B两相上,可增强稳定信号;另每转输出一个Z相脉冲以代表零位参考位。

2、霍尔传感器的原理:磁场中有一个霍尔半导体片,恒定电流I从A到B通过该片。在洛仑兹力的作用下,I的电子流在通过霍尔半导体时向一侧偏移,使该片在CD方向上产生电位差,这就是所谓的霍尔电压。

霍尔电压随磁场强度的变化而变化,磁场越强,电压越高,磁场越弱,电压越低,霍尔电压值很小,通常只有几个毫伏,但经集成电路中的放大器放大,就能使该电压放大到足以输出较强的信号。

二、两者的概述不同:

1、编码器的概述:编码器是将信号(如比特流)或数据进行编制、转换为可用以通讯、传输和存储的信号形式的设备。编码器把角位移或直线位移转换成电信号,前者称为码盘,后者称为码尺。

2、霍尔传感器的概述:霍尔传感器是根据霍尔效应制作的一种磁场传感器。

三、两者的主要作用不同:

1、编码器的组要作用:

一种将旋转位移转换成一串数字脉冲信号的旋转式传感器,这些脉冲能用来控制角位移,如果编码器与齿轮条或螺旋丝杠结合在一起,也可用于测量直线位移。

2、霍尔传感器的主要作用:

(1)力测量:如果把拉力、压力等参数变成位移,便可测出拉力及压力的大小,按这一原理可制成的力传感器。

(2)角速度测量:在非磁性材料的圆盘边上粘一块磁钢,霍尔传感器放在靠近圆盘边缘处,圆盘旋转一周,霍尔传感器就输出一个脉冲,从而可测出转数(计数器),若接入频率计,便可测出转速。

(3)线速度测量:如果把开关型霍尔传感器按预定位置有规律地布置在轨道上,当装在运动车辆上的永磁体经过它时,可以从测量电路上测得脉冲信号。根据脉冲信号的分布可以测出车辆的运动速度。

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