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。

霍尔元件的位置摆放

霍尔元件的位置摆放

霍尔元件是检测转子磁钢与定子相线圈相对位置的一种重要零件，只有霍尔元件准确检测到磁钢与定子线圈换向边的位置，霍尔元件发出信号使控制器对相应的电动机相线圈电流进行换向，这样无刷电动机才会正常运行，霍尔元件在电动机中与线圈的相对位置非常重要。把霍尔元件放在相对线圈正确的位置是电动机设计人员的基本技能，因此必须对霍尔元件的位置的正确摆放进行分析和研究，使霍尔元件的位置摆放方便、准确。

电机线圈的同相位点

分数槽集中绕组无刷电动机同相线圈有多处同相位点

每相线圈的同相位点

如果电动机的分区电机形式相同，那么各个分区电机的各相的相应点的相位是相同的，这对霍尔元件放置的位置是有帮助的。

霍尔元件的放置位置与相线圈的换向边的关系

无刷电动机是靠控制器在适当时候给电动机的相线圈通电，产生旋转磁场，使电动机转子随旋转磁场而旋转。当霍尔元件在N极时和在S极时产生的电位是不同的，霍尔元件中心从磁钢的一个N极通过磁钢分界线进入到另外一个S极时，就在通过磁钢分界线的“瞬间”，霍尔元件输出相反的电位，用这个电位去控制控制器的电路，使无刷电动机通电线圈的通电方向改变从而达到电动机电子换向的目的。无刷电动机的线圈的换向条件是线圈的换向边应该在两块磁钢的分界线时换向，在换向时霍尔元件中心线与线圈换向边中心线的位置应该是重合的。

霍尔元件的分布和摆放

1、霍尔元件必须和每相的换向边相重合。下图△=0，霍尔元件与每相换向边重合并放在槽中心。图中A相换向边与霍尔元件中心的距离△=0，但是在画绕组图为了各相绕组分辨清楚，才习惯画成如下形式。

霍尔元件必须和每相换向边重合

可以把A相的霍尔元件放在不同的换向边的位置，其换向的效果是一样的。但是三个霍尔元件应该相隔120°电角度排列。

同理，B相、C相的霍尔元件也可以放在该相应的相同的换向边上，各相的霍尔元件相对应位置有多种变化，但是它们之间的电夹角应该不变。

霍尔元件最基本的摆放原则

1、霍尔元件必须和每相的换向边重合。

2、在确保1的条件下，在电动机圆周中，可以均匀地摆放霍尔元件。

3、在确保1的条件下，电动机的分区中可以均匀地摆放霍尔元件。

4、霍尔元件之间的电夹角应和相电夹角相等。

多相分数槽集中绕组无刷电动机每相线圈之间的电角度β=360°/m，如三相分数槽集中绕组无刷电动机线圈每相直接夹角为：β=360°/m=360°/3=120°。因此，该三相无刷电动机的霍尔元件的整个分布上应该是机械角度与电角度相等，都是120°。这就是霍尔元件最基本的摆放。

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