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霍尔传感器介绍（可下载）
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
一、霍尔效应 霍尔元件 霍尔传感器
（一）霍尔效应
如图 1 所示，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，它们之间的关系为：
式中 d 为薄片的厚度，k 称为霍尔系数，它的大小与薄片的材料有关。 上述效应称为霍尔效应，它是德国物理学家霍尔于 1879 年研究载流导体在磁场中受力的性质时发现的
（二）霍尔元件
根据霍尔效应，人们用半导体材料制成的元件叫霍尔元件。它具有对磁场敏感、结构简单、体积小、 频率响应宽、输出电压变化大和使用寿命长等优点，因此，在测量、自动化、计算机和信息技术等领域 得到广泛的应用
（三）霍尔传感器
由于霍尔元件产生的电势差很小，故通常将霍尔元件与放大器电路、温度补偿电路及稳压电源电路 等集成在一个芯片上，称之为霍尔传感器
霍尔传感器也称为霍尔集成电路，其外形较小，如图 2 所示，是其中一种型号的外形图。
二、霍尔传感器的分类
霍尔传感器分为线性型霍尔传感器和开关型霍尔传感器两种
（一）线性型霍尔传感器由霍尔元件、线性放大器和射极跟随器组成，它输出模拟量。
（二）开关型霍尔传感器由稳压器、霍尔元件、差分放大器，斯密特触发器和输出级组成，它输出数字 量
三、霍尔传感器的特性
（一）线性型霍尔传感器的特性
输出电压与外加磁场强度呈线性关系，如图 3 所示，可见，在 B1～B2 的磁感应强度范围内有较好 的线性度，磁感应强度超出此范围时则呈现饱和状态
（二）开关型霍尔传感器的特性
如图 4 所示，其中 BOP 为工作点“开”的磁感应强度，BRP 为释放点“关”的磁感应强度
当外加的磁感应强度超过动作点 Bop 时，传感器输出低电平，当磁感应强度降到动作点 Bop 以下时， 传感器输出电平不变，一直要降到释放点 BRP 时，传感器才由低电平跃变为高电平。Bop 与 BRP 之间的 滞后使开关动作更为可靠
另外还有一种“锁键型”（或称“锁存型”）开关型霍尔传感器，其特性如图 5 所示
当磁感应强度超过动作点 Bop 时，传感器输出由高电平跃变为低电平，而在外磁场撤消后，其输出 状态保持不变（即锁存状态），必须施加反向磁感应强度达到 BRP 时，才能使电平产生变化
四、霍尔传感器的应用
按被检测对象的性质可将它们的应用分为：直接应用和间接应用。前者是直接检测受检对象本身的 磁场或磁特性，后者是检测受检对象上人为设置的磁场，这个磁场是被检测的信息的载体，通过它，将 许多非电、非磁的物理量，例如速度、加速度、角度、角速度、转数、转速以及工作状态发生变化的时 间等，转变成电学量来进行检测和控制
（一）线性型霍尔传感器主要用于一些物理量的测量。例如：
1、电流传感器
由于通电螺线管内部存在磁场，其大小与导线中的电流成正比，故可以利用霍尔传感器测量出磁场， 从而确定导线中电流的大小。利用这一原理可以设计制成霍尔电流传感器。其优点是不与被测电路发生 电接触，不影响被测电路，不消耗被测电源的功率，特别适合于高电压、大电流传感
霍尔电流传感器工作原理如图 6 所示，标准圆环铁芯有一个缺口，将霍尔传感器插入缺口中，圆环 上绕有线圈，当电流通过线圈时产生磁场，则霍尔传感器有信号输出
2、位移测量
如图 7 所示，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
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，如图 8 所示，是按这一原理制成 的力传感器
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