磁电式霍尔温度补偿范例.ppt

 转盘的输入轴与被测转轴相连，当被测转轴转动时，转盘随之转动， 固定在转盘附近的霍尔传感器便可在每一个小磁铁通过时产生一个相应的脉冲， ? * 5. 霍尔元件温度补偿 霍尔元件是采用半导体材料制成的， 半导体的许多参数都具有较大的温度系数。 ? 当温度变化时，霍尔元件的下列参数发生变化： 载流子浓度 迁移率 电阻率 霍尔系数 从而使霍尔元件产生温度误差。 ? 为了减小霍尔元件的温度误差，可采用两项措施： 选用温度系数小的元件； 采用恒温措施。 ? 由 UH=KH I B 可看出： 采用恒流源供电是个有效措施。 但也只能是减小由于输入电阻随温度变化所引起的激励电流 I 的变化的影响。 ? 霍尔元件的灵敏系数KH 也是温度的函数， 它随温度变化将引起霍尔电势的变化。 ? 霍尔元件的灵敏度系数与温度的关系： KH=KH0(1+αΔT) KH0——温度T0时的KH值； α—霍尔电势温度系数。 ? 大多数霍尔元件的温度系数α是正值， 它们的霍尔电势随温度升高而增加αΔT 倍。 但如果同时让激励电流 Is 相应地减小，并能保持 KH· Is 乘积不变，也就抵消了灵敏系数 KH 增加的影响。 ? UH= KH I B ? 图7-14就是按此思路设计的一个既简单，补偿效果又较好的补偿电路。 图7-14 恒流温度补偿电路 电路中Is为恒流源，分流电阻Rp与霍尔元件的激励电极相并联。 当霍尔元件的输入电阻随温度升高而增加时，旁路分流电阻Rp自动地增大分流， 减小了霍尔元件的激励电流IH，从而达到补偿的目的。 ? 设初始温度为T0，霍尔元件输入电阻为Ri0，灵敏系数为KH0，分流电阻为Rp0， 当温度升至T时，电路中各参数变为 δ——霍尔元件输入电阻温度系数； β——分流电阻温度系数。 虽然温度升高了ΔT，为使霍尔电势不变，补偿电路必须满足温升前、 后的霍尔电势不变， 即UH0=UH，则 KH0 IH0 B=KH IH B 有 K H0 IH0= KH IH 经整理并略去αβ(ΔT)2 高次项后得 α—霍尔电势的温度系数； β——分流电阻的温度系数； δ——霍尔元件输入电阻的温度系数。 ? 当霍尔元件选定后，它的输入电阻Ri0和温度系数δ及霍尔电势温度系数α是确定值。 由前式可计算出分流电阻 Rp0 及所需的温度系数β值。 为了满足Rp0及β两个条件，分流电阻可取温度系数不同的两种电阻的串、并联组合，这样虽然麻烦但效果很好。 ? 7.2.2 霍尔传感器的应用 霍尔元件的特点： 结构简单 体积小 动态特性好 寿命长。 ? 可以测量： 磁感应强度 有功功率 电能 位移。 ? 图7-15 霍尔式位移传感器的工作原理图 (a) 磁场强度相同传感器； (b) 简单的位移传感器； (c) 结构相同的位移传感器 1. 霍尔式微位移传感器 磁场强度相同传感器 磁场强度相同的两块永久磁铁，同极性相对地放置，霍尔元件处在两块磁铁的中间。 由于磁铁中间的磁感应强度B=0，因此霍尔元件输出的霍尔电势UH也等于零，此时位移Δx=0。 若霍尔元件在两磁铁中产生相对位移，霍尔元件感受到的磁感应强度也随之改变，这时UH不为零， ? 其量值大小反映出霍尔元件与磁铁之间相对位置的