什么是霍尔传感器，它是如何工作的，有什么应用？

霍尔效应传感器

霍尔效应传感器是用来测量磁场大小的线性传感器。这些传感器利用霍尔效应原理，在检测到磁场时产生霍尔电压，用于测量磁感应强度。

线性传感器可以测量大范围的磁场。除了磁场，这些传感器还用于检测位置，速度。对于这些传感器来说，输出电压与磁场大小成正比。

霍尔效应传感器的工作原理

利用霍尔电压原理作为霍尔效应传感器的工作原理。在导体的薄带上，通电时电子沿直线流动。当这个带电导体与与电子运动方向垂直的磁场接触时，电子就会发生偏转。

一些电子被收集到一边，而另一些则被收集到另一边。因此，导体的一个平面表现为负电荷，而另一个表现为正电荷。这就产生了电位差和电压。这个电压叫做霍尔电压。

电子继续从平面的一边移动到另一边，直到电场作用在带电粒子上的力和引起磁场变化的力之间达到平衡。当这种分离停止时，该瞬间的霍尔电压值就给出了磁通量密度的测量值。

根据霍尔电压与磁通密度的关系，霍尔效应传感器有两种类型。在线性传感器中，输出电压与磁通密度成线性关系。在门限传感器中，在每个磁通密度下，输出电压都会急剧下降。

霍尔效应传感器可以看作是线性传感器。为了处理传感器的输出，这些需要一个线性电路，可以为传感器提供恒定的驱动电流，也可以放大输出信号。

霍尔效应传感器的用途是什么?

霍尔效应传感器便宜、坚固、可靠、小巧、易于使用，所以你会在许多不同的机器和日常设备中发现它们，从汽车点火装置到电脑键盘、工厂机器人到健身自行车

这是一个很常见的例子，你可能正在用在你的电脑上。在一个无刷直流电机(用于诸如硬盘和软盘驱动器之类的东西)，你需要能够在任何时候准确地感觉到电机的位置。安装在转子(电机的旋转部分)附近的霍尔效应传感器将能够通过测量磁场的变化来非常精确地探测其方向。这样的传感器还可以用来测量速度(例如，计算车轮或汽车发动机凸轮或曲轴的旋转速度)。你经常会在电子速度计和风速计(风速计)中发现它们，它们可以以类似的方式用于簧管开关。

图片:这个旧软盘驱动器上的小型直流无刷电机有三个霍尔效应传感器(红色圆圈表示)，它们位于电机的边缘，检测电机转子(一个旋转的永磁体)的运动(在这张照片上没有显示)。传感器不是很多看，正如你可以看到从特写照片在右边!

埃德温·霍尔的革命性发现花了几十年才流行起来，但现在它被用于各种领域——甚至是电磁空间火箭发动机。毫不夸张地说，霍尔的开创性工作产生了相当大的影响!

插图:典型的霍尔传感器是如何包装的。磁场可以非常小，所以我们需要我们的探测器尽可能地敏感，这是一种实现这一点的方法。霍尔芯片本身(绿色，17)安装在一个铁载体板(灰色，16)，夹在两个成型的塑料部分(灰色，11,12)。芯片由引线(19)连接到终端引脚(蓝色)，通过它可以连接到一个电路。但真正重要的部分是两个软铁“通量集中器”(橙色，15,21)，这使得该设备非常敏感。当你在传感器附近放置一块磁铁(22)时，这些集中器允许磁通量(磁场产生的磁场的“密度”)沿着霍尔芯片的一个连续环路流动，产生正电压或负电压。如果磁铁滑到传感器的另一侧，就会产生相反的电压。

什么是霍尔传感器？

在磁性传感器中，利用霍尔效应的传感器称为霍尔传感器。霍尔传感器包括几个部分。首先，它包含一个霍尔元件，该霍尔元件输出通过霍尔效应产生的霍尔电压（HV）。其次，它包含一个霍尔IC，该霍尔IC使霍尔输出通过IC工艺变为高/低数字输出。第三，它包含一个线性霍尔IC，可放大并线性化霍尔输出。

霍尔元件

特点

霍尔元件是一个简单的传感器，其端子连接在半导体上，因此根据后续阶段的电路设计，它可以用于数字和模拟目的。输出电压可达几十到几百毫伏。

输出特性

输出电压与垂直施加到传感器的磁场强度成正比，并将根据磁场方向输出正电压和负电压。没有垂直磁场时的输出电压为0 V（* 1）。

* 1即使在实际情况下没有磁场，也存在偏移电压。

使用方法

霍尔元件用于智能电话和数码相机的无刷直流电动机和镜头致动器中。

霍尔IC

特点

霍尔IC将霍尔元件的输出与某个阈值进行比较，然后将其输出为高或低。由于输出电压范围由电源调节，因此可以将微型计算机轻松地连接到后续级。有可以检测磁场强度的开关类型和可以检测磁场极性的锁存类型。

输出特性

根据垂直施加到传感器的磁场强度，将输出电压确定为高或低。极点检测结果共有三种：S极，N极和双极。

当磁场的大小超过Bop时，输出电压变低；当磁场的强度低于Brp时，输出电压变高。在这种情况下，在Brp和Bop之间满足“ Brp ＜Bop（具有滞后）”。

使用方法

线性霍尔IC具有两个输入端子，即VCC和GND，以及一个输出端子。将如图4所示的IC连接到霍尔元件即可实现霍尔IC。通过恒压驱动进行操作。

应用

开关型霍尔IC用于家用电子产品的开/关开关，锁存型霍尔IC用于无刷电机或用于旋转检测。

线性霍尔IC

特点

线性霍尔IC将增益应用于霍尔元件的输出，从而产生线性输出（* 2）。由于输出电压范围由电源调节，因此MCU可以很容易地连接到下一级。

*2轨到轨输出。

输出特性

输出电压与垂直施加到传感器的磁场强度成正比。根据磁场的方向，其范围从0V至VCC。没有垂直磁场时的输出电压为VCC / 2（* 3）。

* 3即使在实际情况下没有磁场也存在偏移电压

使用方法

线性霍尔IC具有两个输入端子VCC和GND，以及一个输出端子。将如图6所示的IC连接到霍尔元件可实现线性霍尔IC。它由恒定电压操作。

应用

线性霍尔IC用于液位计，电流传感器和角度检测。

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