一文解析霍尔效应感测的位置和水平感测

该技术文档对霍尔效应技术进行了介绍，并对应用进行了回顾，特别是在区分霍尔传感器IC的主要类型以及它们可以支持的各种传感行为方面。此外，它还探索了一些使能技术，例如信号处理方面的进步，这些技术使这种技术比起最初的日子更加强大。这使非接触式霍尔应用的应用具有极高的可靠性优势，其应用范围比以往任何时候都大。

除了支持技术方面的改进之外，霍尔效应设备本身也已经取得了进步，为完整解决方案的设计做出了贡献。这些进步包括功耗和空间的减少，以及诊断和保护功能的集成，这些功能使霍尔传感器IC能够提供先进的数据驱动功能，而这些功能在小型便携式消费电子产品，汽车和其他增长的行业中正变得越来越需要。

介绍

借助用于位置感测和液位感测的众多解决方案，设计人员可以选择最佳技术和封装，以满足其商业和工程目标。在这些解决方案中，霍尔效应技术及其非接触式磁感应技术的应用提供了卓越的价值和可靠性。本应用笔记探讨了霍尔效应技术的优势，以及这些器件的最新发展如何增强了位置和水平感测结果。

霍尔效应的好处

感测位置和水平的方法几乎与需要这些功能的应用程序一样多。仅举几个例子，电感，电容，机械，磁阻，霍尔效应和光学都是可行的感测选项，并且列表还在不断扩大。对于设计人员而言，始终存在需要解决的关键要素，这些要素不可避免地使应用程序的要求与适当的传感技术相匹配。

关键要求，例如：成本，行进距离（有效工作气隙），分辨率，准确性以及通常需要再次支付的成本，都需要确定，以便有效，高效地选择合适的传感技术。当然，为这些要素中的每一个构建答案并不总是一件容易的事。不过，这里的霍尔效应传感技术的灵活性是最有利的。霍尔效应感测技术具有高可靠性，小尺寸，可生产的成本，宽工作电压范围，多种输出选项以及易于实施的特点，可为大多数市场中的应用提供服务。

霍尔技术概述

首先，简要介绍霍尔效应技术的工作原理。简而言之，霍尔效应以爱德温·霍尔爵士的名字命名并于1879年发现，是指当电流流过导电材料时会在导电材料（例如硅（Si）或砷化镓（GaAs））上产生的可测量电压。导体会受到磁场的影响（见图1）。由磁场产生的这种横向力称为洛伦兹力。因此，霍尔效应设备需要磁场以致动该设备。

图1在霍尔效应中，垂直于电流流动的磁通量产生可测量的电压。

尽管霍尔效应技术在今天很普遍，但直到1980年代才真正开始获得大众认可。这是因为霍尔元件上的电势很小，并且很容易受到诸如温度和封装应力之类的外力的影响。如图2所示，更新的设备除了利用片上失调消除技术外，还结合了放大信号的能力，这些技术甚至允许在极端环境条件下采用霍尔效应感测技术，例如汽车引擎盖下的应用。此外，霍尔效应IC的“非接触式”操作为用户提供了几乎无限的驱动和开关寿命。

图2现代霍尔效应传感器IC集成了信号调理和放大技术，以制造出实用的器件。

霍尔设备选项

霍尔效应IC进一步研究了需要考虑位置或水平传感应用的元件之后，为设计人员提供了包括数字或模拟输出在内的众多功能和变化。前一个选项对于感测离散位置是最佳的，而后一个选项为用户提供了相对无限数量的位置，以实现更高的分辨率。需要离散位置或水平感测的一些应用示例包括：汽车换挡选择器，安全带带扣开关，座椅位置传感器，蜂窝式翻盖电话，无刷直流电动机换向，挡风玻璃刮水器储液罐和储气罐，仅举几例。由于其高可靠性，霍尔效应技术可用于替代这些应用中的磁簧开关和机械开关。

编辑：hfy