什么是霍尔效应传感器？霍尔效应传感器是如何工作的？

一、引言

霍尔效应是测量磁场最常用的方法，并且霍尔效应传感器在现代得到了广泛的应用和广泛的应用。例如，它们在汽车上用作车轮转速传感器和曲轴或凸轮轴位置传感器。它们通常被用作开关、MEMS罗盘、接近传感器和其他应用。现在我们来看看这些传感器是如何工作的，但是首先，让我们来定义霍尔效应。

二、什么是霍尔效应

描述霍尔效应如下所示：如果我们有一个像图中所示的导电板并向其施加电流，则电荷载流子将沿直线从一侧流向另一侧。

现在，如果我们在极板附近施加一个磁场，我们可以在洛伦兹力的作用下破坏载流子的直线流。电子会偏向极板的一边，而正空穴则会偏向另一边。这意味着如果我们现在用电表连接另两个侧面，我们就可以得到一个可以测量的电压。

如前所述，获得可测量电压的效果被称为霍尔效应，这是1879年埃德温·霍尔发现的。

三、什么是霍尔效应传感器

霍尔效应传感器检测磁场功率的变化。这种传感器为机器人传感器的应用提供了广泛的可能性。

它们可用于接近、定位、速度和电流传感等应用。它们通常用于气动气缸上，用于将气缸的位置与PLC或机器人控制器进行通信。

汽车、个人电子和机器人只是使用霍尔效应传感器的少数行业。根据应用的不同，它们比其他传感器有一些优势。

它们被完全包裹起来，因为它们在磁场中工作，使它们不易受到肮脏或潮湿环境的损害。它们比机械系统在大量循环后磨损或倾斜读数的可能性更小。

由于霍尔效应传感器不需要物理接触就可以正常工作，因此其可靠性和使用寿命在广泛的应用中非常有用。它们可以提供比机械单位更高的重复性和准确性，因为它们不会对机械或工具产生物理干扰。

四、霍尔效应传感器是如何工作的

最好从霍尔效应的基本知识开始理解霍尔效应传感器。当电流在磁场中流过导体时，电子被磁场推向导体的一侧。

霍尔效应可以用来测量导体中的电流，这些导体是由特定的参数构成的。例如，一个扁平金属导体上的电压比一个导体周围的电压更能揭示霍尔效应。

当磁场作用于平板上时，在导体上移动的电子被迫向一边移动。由于可以计算挠度之和，因此该装置有着广泛的应用。

用平板导体计算霍尔效应传感器的磁场强度。当磁铁靠近传感器时，传感器检测到并将信息发送给控制器。

当磁铁靠近传感器时，穿过极板的电荷转移到一边，一边产生正电荷，另一边产生负电荷。确定了极板两侧的电压差，可以用来计算磁强度或传感器的接近度。

五、霍尔效应传感器类型

霍尔效应传感器有两种基本类型：

5.1阈值

当磁场强度达到一定的振幅和/或极性时，阈值（也称为数字或开关）产生恒定的霍尔电压。有几种不同的阈值设备配置，例如锁存设备在正电场强度达到阈值时开启，但仅在相同强度的负电场达到阈值时关闭，在只有正电场达到阈值时开启，但在其他情况下关闭，以及当正负电场达到阈值时开启的设备。阈值也可以在一些计算机中编程。

5.2线性

线性（模拟输出传感器）产生与周围磁场强度成比例的霍尔电压。电压摆动的极性由周围磁场的方向决定。当表达性的动作必须被感知为位置的微小变化时，线性装置在音乐应用中更为常用。

六、霍尔效应传感器的用途

霍尔效应传感器是由磁场驱动的，在许多应用中，连接到运动轴或装置的单个永久磁铁可以控制装置。有许多不同形式的磁感应运动，包括“头朝上”、“侧向”、“推拉”和“推-推”等。为了保证磁力线的敏感度和磁通的最佳配置，必须保证磁力线的灵敏度始终处于正确的位置。

为了确保线性度，还需要磁场强度发生显著变化的高场强磁体。有几种方法可以检测磁场，使用单个磁铁的两种最常见的传感配置如下所示：正面检测和侧面检测是两种类型的检测。

6.1正面检测

磁场必须垂直于霍尔效应传感系统，并直接接近传感器的主动面进行“正面探测”，顾名思义。从某种程度上说，这是一种“前沿”的方法。

这种直接的方法产生一个输出信号，VH，在线性器件中，它反映磁场功率或磁通密度，作为与霍尔效应传感器距离的函数。输出电压随着磁场的增大而增大，反之亦然。

正磁场和负磁场也可以用线性仪器区分。为了指示位置检测，可以制作非线性装置，在远离磁铁的预设气隙距离处触发输出“开”。

6.2侧向检测

“侧向探测”是第二种传感配置。这就需要在霍尔效应元件的表面上横向移动磁铁。例如，计数旋转磁铁或测量电机的旋转速度、侧向或滑动，对于在固定气隙距离内穿过霍尔元件表面时检测磁场的存在是有用的。

当磁场经过传感器的零磁场中心线时，根据磁场的方向，可以产生代表正输出和负输出的线性输出电压。这可以识别垂直和水平方向上的方向运动。

霍尔效应传感器有着广泛的应用，特别是作为近距离传感器。如果环境因素包括水、振动、灰尘或油，例如在汽车应用中，它们可以代替光学和光传感器。目前的感应也可以用霍尔效应仪器来实现。

6霍尔效应传感器和感应式传感器有什么区别？

霍尔效应传感器可以用来检测铁和钢等铁磁性材料，除了检测磁铁和磁场的存在与否之外，还可以在装置的活动区域后面放置一个小的永久“偏压”磁铁。由于引入铁质材料而引起的磁场的任何移动或中断都可以用低至mV/G的灵敏度进行检测。

根据器件的类型，无论是数字的还是线性的，有多种方法可以将霍尔效应传感器连接到电路和电子电路上。下面是一个发光二极管的例子，非常简单。

由于磁场运动的不同，霍尔效应传感器有多种用途。在工业和家庭环境中，这些仪器最常见的应用是测量物体的存在、位置和距离。

电流传感器、压力传感器和流体流量传感器都是霍尔效应传感器在工业和制造过程中的常用应用。在电流互感器中，霍尔效应传感器是一种廉价的、非接触式的直流磁通量测量方法。

七、霍尔效应传感器应用

7.1旋转应用中的霍尔效应传感器

速度传感器通过计算轴或盘在给定时间内旋转的次数来工作。一个连接在电机轴上的圆盘在霍尔效应传感器旁边旋转，周围有磁铁。

当磁铁穿过传感器时，传感器的状态会发生变化。根据这些数据，传感器计算转数。例如，如果磁轴每转四次，磁棒就会旋转四次。

这使传感器能够根据每转四个脉冲的已知参数测量转速。

该技术应用于无刷直流电机的速度跟踪和轴位检测。这使他们能够在特定的转速范围内运行，同时仍然允许他们随时改变电机转速。

这使得控制马达更加容易。它还允许他们监测轴在电机上的位置，使他们在机器人行业比没有霍尔效应传感器的电机更灵活。

7.2近距离应用中的霍尔效应传感器

基于磁场，霍尔效应传感器可以检测接近性。如果磁场强度恒定且已定义，则可以确定传感器相对于磁铁的位置。

当磁铁移动到其范围内时，传感器改变状态并向控制器发出警报。霍尔效应传感器有多种用途。机器人工具、机器人夹持器、气动和其他各种非机器人应用都使用它们。

7霍尔效应的起源是什么？

近距离霍尔效应传感器也可用于机器人技术。它们很适合探测磁场强度和磁场接近度。霍尔效应传感器可用于满足各种安全要求。它们通常用于工装中，以向控制装置提供夹紧确认。

夹紧确认锁定单元的操作，直到所有部分完全夹紧，使其安全工作。嵌入在工具中的磁铁在正确夹紧时属于霍尔效应传感器的感应范围内，通常指示零件确认。当所有传感器显示一个信号时，机器人控制器或可编程逻辑控制器（PLC）知道电池可以安全运行。

在机器人工业中，霍尔效应传感器非常有用。为了感知细胞的变化，大多数机器人细胞使用霍尔效应传感器。它们用于读取直流无刷电机的速度和位置。它们用于气缸中，以确定气缸是否伸出或缩回。

它们也可以通过通知控制机构工装夹具确认来保持员工健康。如果没有霍尔效应传感器，机器人行业将大相径庭。

八、如何测试霍尔效应传感器

凸轮轴和曲轴位置传感器是分别控制凸轮轴和曲轴位置的霍尔效应传感器。在传感器前面，一个小磁铁经过。当磁铁靠近传感器时，输出电压增加。当磁铁离开传感器时，电压下降。为了评估轴位置，电子控制模块跟踪这些传感器输出。由于凸轮轴和曲轴位置传感器以及其他电气传感器、电磁阀和喷油器，ECM可以保持精确的发动机控制。了解霍尔效应传感器的基本知识将帮助您正确测试有问题的传感器。

•步骤1

从发动机缸体上拆下传感器。清除传感器尖端上的所有油、污垢或金属屑。

•步骤2

检查发送至ECM的凸轮轴传感器或曲轴信号的发动机示意图。应拆下ECM的信号线。将信号线连接到跨接导线的一端。将跨接导线的另一端连接到乐观探头的边缘。将负极探针连接到稳定的底盘接地上。如有必要，用跨接导线和鳄鱼夹将负极探针连接至底盘接地。

要测试直流电压，请切换电压表。将钥匙开关转到“On”位置。理想情况下，电压应为0伏左右。缓慢旋转垂直于传感器前端的磁铁。当磁铁接近传感器时，电压应升高，当磁铁移开时，电压应下降。如果电压没有变化，则传感器或传感器的连接有故障。

九、常见问题

1霍尔效应传感器是如何工作的？

利用半导体（如硅），霍尔效应传感器的工作原理是测量器件置于磁场中时电压的变化。换句话说，一旦霍尔效应传感器检测到它现在处于磁场中，它就可以感应到物体的位置。

2什么触发霍尔效应装置？

霍尔效应传感器是由磁场激活的，在许多应用中，该装置可以由一个固定在移动轴或装置上的永久磁铁来操作。有许多不同类型的磁铁运动，如“头朝上”、“侧向”、“推-拉”或“推-推”等感应运动。

3霍尔效应传感器有什么用？

霍尔效应传感器通常用来计时车轮和轴的速度，例如内燃机点火正时、转速表和防抱死制动系统。它们用于无刷直流电动机中检测永磁体的位置。

4霍尔效应的原理是什么？

霍尔效应原理指出，当载流导体或半导体被引入垂直磁场时，可以在与电流路径成直角的位置测量电压。

5霍尔效应传感器有多灵敏？

这些比率测量装置的灵敏度分别为5 mV/高斯和2.5 mV/高斯，工作温度范围为-40°C至150°C，并在其整个工作范围内进行温度补偿。

6霍尔效应传感器和感应式传感器有什么区别？

感应式传感器检测金属物体，霍尔效应传感器检测磁场的存在。

7霍尔效应的起源是什么？

霍尔效应的历史始于1879年，当时埃德温H.霍尔发现，在外加磁场中，载流金属带上会出现一个小的横向电压。

8你怎么知道霍尔传感器坏了吗？

失去动力、噪音大和感觉马达被某种方式阻塞，这些都是控制器死机或马达内部霍尔传感器可能有问题的迹象。

9霍尔效应传感器内部是什么？

霍尔效应传感器是一种半导体材料的薄片，就像微型或RAM设备中的芯片一样。它是根据电磁原理工作的。当你移动一块足够靠近传感器的磁铁时，会产生一个小电压。这是一个放大器，它将电压提升到足够高的水平，以供其他电子设备使用。

最好的例子是车轮转速传感器。一个小磁铁附在汽车轮子的内侧。每次磁铁经过传感器时，即车轮旋转一圈。信息被传送到速度表和里程表单元，并在那里显示给驾驶员。

10什么是车辆上的霍尔效应传感器？

霍尔效应传感器靠磁场工作，也可称为曲柄位置传感器。它检查曲轴位置，以便发动机点燃火花塞。如果情况不好，发动机可能会失速，在没有霍尔效应传感器信号的情况下无法起动。

霍尔效应传感器也可用于确定速度、距离或发动机曲轴位置和凸轮轴位置。所有的霍尔效应传感器内部都有不同的电子元件，具有不同的程序测量值，不可互换。