自动检测技术教学课件ppt作者刘丽红第4章霍尔传感器PPT课件.pptVIP

霍尔传感器 本章主要内容 1、霍尔效应与霍尔元件的材料 2、霍尔集成电路 3、霍尔元件的温度误差补偿及不等位电势的补偿 4、霍尔元件的应用 需要掌握的知识 1、掌握霍尔效应和霍尔元件的材料 2、了解霍尔集成电路 3、掌握霍尔元件的温度补偿及不等位电势的补偿方法 4、学会应用霍尔元件进行非电量检测 导 入 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。 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。 下面是霍尔元件的一些图片： 4.1 霍尔效应与霍尔元件的材料 4.1.1 霍尔效应 4.1.2 霍尔元件的材料 锗、N型硅、锑化铟（InSb）、砷化铟（InAs）、砷化镓（GaAs）（新型霍尔元件材料，它的温漂很小，目前应用渐多）。 4.2 霍尔元件的的主要技术指标 在一定磁场强度和激励电流的作用下，温度每变化1°C时霍尔电动势变化的百分数称为霍尔电动势温度系数，它与霍尔元件的材料有关，一般约为0.1%/°C左右。在要求较高的场合，应选择低温漂的霍尔元件。 4.3 霍尔集成电路 霍尔集成电路可分为线性型和开关型两大类 线性型霍尔元件输出电压为伏级，比直接使用霍尔元件方便得多。较典型的线性霍尔器件如UGN3501等。 开关性霍尔集成电路当外加磁场强度超过规定的工作点时，OC门由高阻态变为导通态，输出变为低电平；当外加磁场强度低于释放点时，OC门重新变为高阻态，输出高电平。这类器件中较典型的有UGN3020、3022等。 当其感受的磁场为零时，第一脚相对于第八脚的输出电压等于零；当感受的磁场为正向时，输出为正；磁场为反向时，输出为负，它的第5、6、7脚外接一只微调电位器后，就可以微调并消除不等位电势引起的差动输出零点漂移。 霍尔集成电路（又称霍尔IC）有许多优点，如体积小、灵敏度高、输出幅度大、温漂小、对电源稳定性要求低等。 4.4 霍尔元件的温度误差及补偿 1、采用恒流激励源 2、采用温度补偿元件 4.5 霍尔元件不等位电势的补偿 4.6 霍尔元件的应用 三、霍尔转速表 四、霍尔式无触点汽车电子点火装置 五、霍尔式接近开关 六、霍尔式微压力传感器 * * 霍尔电流传感器A-CS300E系列 霍尔电流传感器CSM200AP系列 霍尔电流传感器CSM040GT系列 VSM600D型霍尔电压传感器 HA-P系列霍尔闭环电流传感器 霍尔电压传感器VSM025A系列 ──磁场的感应强度； 载流体的电流 ── 是霍尔元件灵敏度 ── 单位体积中的载流子数。 结构示意图 图形符号 外形图 一、输入、输出电阻 、 霍尔元件两激励电流端的直流电阻称为输入电阻； 霍尔元件霍尔电动势输出端之间得电阻称为输出电阻； 它们的数值从几十欧到几百欧，随温度的改变而改变。 温度升高，输入电阻变小，从而使输入电流变大，最终 引起霍尔电动势变化。 输入电流为恒流源以减少温漂。 和最大激励电流 二、额定激励电流 霍尔元件在空气中产生的温升为10℃时所对应的激励电流值称 为额定激励电流。 由于霍尔电动势随激励电流增大而增大，故在应用中总希望选用较大的激励电流。但激励电流增大，霍尔元件得功耗越大，元件得温度升高，从而引起霍尔电动势得温漂增大，因此每种型号的元件均规定了相应的最大激励电流，它的数值从几毫安至几十毫安。 在额定激励电流下，当外加磁场为零时，霍尔输出端之间的开路 电压 称为不等位电势，它是由于四个电极的几何尺寸不对称、霍尔元件材料的电阻率不均匀，基片厚度、宽度不一致，电极与基片的接触不良造成的，一般要求小于1 ，使用时多采用电桥法来补偿不等位电动势引起的误差 。 三、不等位电势 六、霍尔电动势温度系数 四、最大磁感应强度 磁感应强度超过 ，霍尔电动势的非线性误差时，将明显增大， 的数值一般小于零点几特斯拉。 五、灵敏度 图5-3 线性霍尔元件集成电路 a) 外形尺寸 b）内部电路图 图5-4 线性霍尔元件集成电路输出特性 开关型霍尔元件集成电路 a) 外形尺寸 b）内部电路图 开关型霍尔元件集成电路史密特输出特性 差动输出霍尔集成电路 a) 外形尺寸 b）内部电路图 输出特性曲线 一、机械振动传感器 二、角位移测量仪