霍尔传感器优缺点_霍尔传感器工作原理_霍尔传感器检测方法

　　霍尔传感器简介

　　霍尔传感器是根据霍尔效应制作的一种磁场传感器。霍尔效应是磁电效应的一种，这一现象是霍尔（A.H.Hall，1855—1938）于1879年在研究金属的导电机构时发现的。后来发现半导体、导电流体等也有这种效应，而半导体的霍尔效应比金属强得多，利用这现象制成的各种霍尔元件，广泛地应用于工业自动化技术、检测技术及信息处理等方面。霍尔效应是研究半导体材料性能的基本方法。通过霍尔效应实验测定的霍尔系数，能够判断半导体材料的导电类型、载流子浓度及载流子迁移率等重要参数。

　　霍尔传感器原理

　　由霍尔效应的原理知，霍尔电势的大小取决于：Rh为霍尔常数，它与半导体材质有关；I为霍尔元件的偏置电流；B为磁场强度；d为半导体材料的厚度。

　　

　　对于一个给定的霍尔器件，当偏置电流I固定时，UH将完全取决于被测的磁场强度B。

　　一个霍尔元件一般有四个引出端子，其中两根是霍尔元件的偏置电流I的输入端，另两根是霍尔电压的输出端。如果两输出端构成外回路，就会产生霍尔电流。一般地说，偏置电流的设定通常由外部的基准电压源给出；若精度要求高，则基准电压源均用恒流源取代。为了达到高的灵敏度，有的霍尔元件的传感面上装有高导磁系数的镀膜合金；这类传感器的霍尔电势较大，但在0.05T左右出现饱和，仅适用在低量限、小量程下使用。

　　在半导体薄片两端通以控制电流I，并在薄片的垂直方向施加磁感应强度为B的匀强磁场，则在垂直于电流和磁场的方向上，将产生电势差为UH的霍尔电压。

　　霍尔传感器工作原理

　　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。若使霍尔集成电路起传感作用，需要用机械的方法来改变磁感应强度。下图所示的方法是用一个转动的叶轮作为控制磁通量的开关，当叶轮叶片处于磁铁和霍尔集成电路之间的气隙中时，磁场偏离集成片，霍尔电压消失。这样，霍尔集成电路的输出电压的变化，就能表示出叶轮驱动轴的某一位置，利用这一工作原理，可将霍尔集成电路片用作用点火正时传感器。霍尔效应传感器属于被动型传感器，它要有外加电源才能工作，这一特点使它能检测转速低的运转情况。

　　霍尔传感器主要特性参数

　　（1）输入电阻R

　　霍尔传感器元件两激励电流端的直流电阻称为输入电阻。它的数值从几欧到儿百欧，视不同型号的元件而定。

　　温度升高，输入电阻变小，从而使输入电流变大，最终引起霍尔传感器电势变化。为了减少这种影响，最好采用恒流源作为激励源。

　　（2）输出电阻R

　　两个霍尔传感器电势输出端之间的电阻称为输出电阻，它的数位与输入电阻同一数量级。它也随温度改变顺改变。选择适当的负载电阻易与之匹配，可以使由温度引起的程水电势的漂移减至最小。

　　（3）最大激励电流I---霍尔传感器参数

　　由于霍尔传感器电势随激励电流的增大而增大，故在应用中总希望选用较大的激励电流1M但激励电流增大，程尔元件的功耗增大，元件的温皮升高，从而引起霍尔传感器屯势的温漂增大，因此每种型号的几件均规定了相应的最大激励电流，它的数值从几毫安至几百毫安。

　　（4）灵敏度K

　　灵敏度KH=EH/IB，它的数值约为10MV（MA.T）左右。

　　（5）最大磁感应强度BM---霍尔传感器参数

　　磁感应强度超过BM时，霍尔传感器电势的非线性误差将明显增大，特斯捡（T）成几千高斯（Gs）（1Gs=104T）。

　　（6）个等位电势

　　在额定激励电流F，当外加磁场为零时它是由于4个屯极的几何尺寸不对称引起的误差。

　　（7）霍尔传感器屯势温度系数

　　6M的数值一般为零点刀霍尔传感器输出端之间的开路电压称为不等位电势，使用时多采用电桥法来补偿不等位电势引起日在一定磁感应强度和激励电流的作用下，温度每变化1摄氏度时，霍尔传感器电势变化的百分数弱为霍尔传感器电势温度系数，它与霍尔传感器元件的材料有关。

　　霍尔传感器功能特点

　　1、霍尔传感器可以对任意波形的电流电压进行测量，但是普通的传感器就不具有这种功能，普通传感器只是用于测量50Hz正弦波;

　　2、霍尔传感器的原边电路与副边电路之间的电气隔离是比较好的，隔离的电压最高达到了9600Vrms;

　　3、霍尔传感器是一款精度高传感器，传感器在工作温度区内精度优于1%，这样的测量精度无论对于什么波形的测量都是比较适合的。

　　4、霍尔传感器的线性度优于0.1%;并且霍尔传感器是系列产品，电流测量可达50KA，电压测量可达6400V。

　　5、宽带宽：高带宽的电流传感器上升时间可小于1μs;但是电压传感器带宽较窄，一般在15kHz以内，6400Vrms的高压电压传感器上升时间约500uS，带宽约700Hz。

　　霍尔传感器优缺点分析

　　优点：

　　精度高：在工作温度区内精度优于1%，该精度适合于任何波形的测量；霍尔开关器件无触点、无磨损、输出波形清晰、无抖动、无回跳、位置重复精度高（可达μm级）。

　　宽带宽：高带宽的电流传感器上升时间可小于1μs；但是，电压传感器带宽较窄，一般在15kHz以内，6400Vrms的高压电压传感器上升时间约500uS，带宽约700Hz。

　　测量范围广泛：电流测量可达50KA，电压测量可达6400V。

　　结构牢固，体积小，重量轻，寿命长，安装方便，功耗小，频率高（可达1MHZ），耐震动，不怕灰尘、油污、水汽及盐雾等的污染或腐蚀。

　　缺点：

　　互换性比较差，信号随温度变化，非线性输出，最好用单片机进行非线性和温度校正。

　　霍尔传感器的检测方法

　　1、开关型霍尔传感器的检测

　　开关型霍尔传感器的测试方法如下：首先，找一只2kQ的电阻ILL接于①、③脚之间，并将12V直流电源的正极接于开关型霍尔传感器的①脚、负极接于开关型霍尔传感器的②脚（如图1a所示）。将万用表置于直流50V挡，红表笔接⑧脚、黑表笔接②脚，观察万用表的指针变化当用磁铁N极接近传感器的测试点时，万用表的指针由高电平端向低电平端偏转；当磁铁N极远离传感器的测试点时，万用表指针由低电平端向高电平端偏转。如果磁铁N极接近或远离传感器的测试点时万用表的指针均不偏转，则说明该开关型霍尔传感器已损坏，应及时更换。

　　

　　2．线性型霍尔传感器的检测

　　线性型霍尔传感器测试方法如下：首先，将图1a中电阻ILL换接于②、③脚之间，并将12V直流电源的正极接于线性型霍尔传感器的①脚、负极接于线性型霍尔传感器的②脚。将万用表置于直流50V挡，万用表的红表捧接③脚、黑表棒接②脚。观察万用表的指针变化，当用磁铁N极逐渐接近传感器的测试点时，万用表所测电压应成线性变化，否则，说明该线性型霍尔传感器已损坏，应及时更换