霍爾傳感器在各大領(lǐng)域的應用

按被檢測的對象的性質(zhì)可將它們的應用分為：直接應用和間接應用。前者是直接檢測出受檢測對象本身的磁場或磁特性，后者是檢測受檢對象上人為設置的磁場，用這個磁場來作被檢測的信息的載體，通過它，將許多非電、非磁的物理量。例如力、力矩、壓力、應力、位置、位移、速度、加速度、角度、角速度、轉(zhuǎn)數(shù)、轉(zhuǎn)速以及工作狀態(tài)發(fā)生變化的時間等，轉(zhuǎn)變成電量來進行檢測和控制。

（一）線性型霍爾傳感器主要用于一些物理量的測量。

1、電流傳感器：

由于通電螺線管內(nèi)部存在磁場，其大小與導線中的電流成正比，故可以利用霍爾傳感器測量出磁場，從而確定導線中電流的大小。利用這一原理可以設計制成霍爾電流傳感器。其優(yōu)點是不與被測電路發(fā)生電接觸，不影響被測電路，不消耗被測電源的功率，特別適合于大電流傳感。

霍爾電流傳感器工作原理如圖所示：

標準圓環(huán)鐵芯有一個缺口，將霍爾傳感器插入缺口中，圓環(huán)上繞有線圈，當電流通過線圈時產(chǎn)生磁場，則霍爾傳感器有信號輸出。

2、位移測量：

如圖所示：

兩塊永久磁鐵同極性相對放置，將線性型霍爾傳感器置于中間，其磁感應強度為零，這個點可作為位移的零點，當霍爾傳感器在Z軸上作△Z位移時，傳感器有一個電壓輸出，電壓大小與位移距離大小成正比。如果把拉力、壓力等參數(shù)變成位移距離，便可測出拉力及壓力的大小，如下圖所示，是按這一原理制成的力矩傳感器。

（二）開關(guān)型霍爾傳感器主要用于測轉(zhuǎn)數(shù)、轉(zhuǎn)速、風速、流速、接近開關(guān)、關(guān)門告知器、報警器、自動控制電路等。

1、測轉(zhuǎn)速或轉(zhuǎn)數(shù)

如下圖所示：

在非磁性材料的圓盤邊上粘一塊磁鋼，霍爾傳感器放在靠近圓盤邊緣處，圓盤旋轉(zhuǎn)一周，霍爾傳感器就輸出一個脈沖，從而可測出轉(zhuǎn)數(shù)（計數(shù)器），若接入頻率計，便可測出轉(zhuǎn)速。如果把開關(guān)型霍爾傳感器按預定位置有規(guī)律地布置在軌道上，當裝在運動車輛上的永磁體經(jīng)過它時，可以從測量電路上測得脈沖信號。根據(jù)脈沖信號的分布可以測出車輛的運動速度。

2、各種實用電路

開關(guān)型霍爾傳感器尺寸小、工作電壓范圍寬，工作可靠，價格便宜，因此獲得極為廣泛的應用。下面列舉一個實例說明：

汽車車門狀態(tài)顯示：

現(xiàn)在汽車一般都有該功能了。這里使用了霍爾傳感器，只要再配置一塊小永久磁鐵就很容易做成車門是否關(guān)好的指示器，配置電路示意如下：

三片開關(guān)型霍爾傳感器分別裝在汽車的四個門框上，在車門適當位置各固定一塊磁鋼，當車門開著時，磁鋼遠離霍爾開關(guān)，輸出端為高電平。若四個門中有一個未關(guān)好，則或非門輸出為低電平，紅燈亮，表示還有門未關(guān)好，若三個門都關(guān)好，則或非門輸出為高電平，綠燈亮，表示車門關(guān)好，司機可放心開車。

霍爾傳感器展望

霍爾傳感器在中國市場增長率為兩位數(shù)，在我們的日常生活中，霍爾傳感器被廣泛應用。例如，在翻蓋或是滑蓋的手機中，用來檢測手機蓋翻開或是滑動的器件就是霍爾傳感器；再如，在電腦鍵盤上，實現(xiàn)光標移動的滾動鍵就是由霍爾傳感器組成的；還有，在汽車變速箱、電動門窗等需要電機的部件中也有霍爾傳感器應用。我們在每天的生活中都在與霍爾傳感器打交道。

霍爾傳感器應用的領(lǐng)域不同，因此各個市場對它的要求也不盡相同。手機市場對霍爾傳感器的主要要求包括尺寸、功耗和可調(diào)節(jié)的閾值。在工業(yè)和汽車應用方面，霍爾傳感器首先要滿足工業(yè)或汽車認證對器件的要求，例如安全性、穩(wěn)定性和溫度范圍要達到相應的級別。隨著這些終端應用產(chǎn)品的不斷發(fā)展，霍爾傳感器也呈現(xiàn)微型化、高集成化、高靈敏度、耐溫性發(fā)展。

霍爾傳感器的特性與分類

一、霍爾傳感器的主要特性參數(shù)

前面介紹過了霍爾傳感器是一種根據(jù)霍爾效應制作的磁場傳感器，它的主要特性參數(shù)有以下幾類。

（1）輸入電阻R

霍爾傳感器元件兩激勵電流端的直流電阻稱為輸入電阻。它的數(shù)值從幾歐到兒百歐，視不同型號的元件而定。溫度升高，輸入電阻變小，從而使輸入電流變大，最終引起霍爾傳感器電勢變化。為了減少這種影響，最好采用恒流源作為激勵源。

（2）輸出電阻R

兩個霍爾傳感器電勢輸出端之間的電阻稱為輸出電阻，它的數(shù)位與輸入電阻同一數(shù)量級。它也隨溫度改變順改變。選擇適當?shù)呢撦d電阻易與之匹配，可以使由溫度引起的程水電勢的漂移減至最小。

（3）最大激勵電流I－－－霍爾傳感器參數(shù)

由于霍爾傳感器電勢隨激勵電流的增大而增大，故在應用中總希望選用較大的激勵電流1M但激勵電流增大，程爾元件的功耗增大，元件的溫皮升高，從而引起霍爾傳感器屯勢的溫漂增大，因此每種型號的幾件均規(guī)定了相應的最大激勵電流，它的數(shù)值從幾毫安至幾百毫安。

（4）靈敏度K

靈敏度KH＝EH／IB，它的數(shù)值約為10MV（MA．T）左右。

（5）最大磁感應強度BM－－－霍爾傳感器參數(shù)

磁感應強度超過BM時，霍爾傳感器電勢的非線性誤差將明顯增大，特斯撿（T）成幾千高斯（Gs）（1Gs＝104T）。

（6）個等位電勢

在額定激勵電流F，當外加磁場為零時它是由于4個屯極的幾何尺寸不對稱引起的誤差。

（7）霍爾傳感器屯勢溫度系數(shù)

6M的數(shù)值一般為零點刀霍爾傳感器輸出端之間的開路電壓稱為不等位電勢，使用時多采用電橋法來補償不等位電勢引起日在一定磁感應強度和激勵電流的作用下，溫度每變化1攝氏度時，霍爾傳感器電勢變化的百分數(shù)弱為霍爾傳感器電勢溫度系數(shù)，它與霍爾傳感器元件的材料有關(guān)。

二、霍爾傳感器的分類

霍爾傳感器分為線性型霍爾傳感器和開關(guān)型霍爾傳感器兩種。

（1）線性型霍爾傳感器由霍爾元件、線性放大器和射極跟隨器組成，它輸出模擬量。

（2）開關(guān)型霍爾傳感器由穩(wěn)壓器、霍爾元件、差分放大器，斯密特觸發(fā)器和輸出級組成，它輸出數(shù)字量。

按被檢測的對象的性質(zhì)可將它們的應用分為：直接應用和間接應用。前者是直接檢測出受檢測對象本身的磁場或磁特性，后者是檢測受檢對象上人為設置的磁場。