霍尔传感器实验报告.doc

霍尔传感器原理及其应用 年级：2009级 姓名：彭春华 学号：200908063093 专业：电子信息工程 指导老师：刘刚 2012年6月 摘要 20 世纪末,集成霍尔传感器技术得到了迅猛发展,各种性能的集成霍尔传感器不断涌现,它们已在汽车、纺织、化工、通讯、电机、电信、计算机等各个领域得到广泛的应用,特别是由集成开关型霍尔传感器制成的无刷直流电机(霍尔电机) 已经进入千家万户. 广泛应用于录音机、摄录像设备、VCD、DVD、及新型助力自行车等家用电器中. 笔者将集成开关型霍尔传感器及其计时装置应用于力学实验中,同时还可对该传感器的特性参数进行测量. 由于保留了传统的实验方法,所以使实验的内容更具综合性,它一方面能让学生从多角度地了解和掌握一些经典的测量手段和操作技能.另一方面由于加入了用集成开关型霍尔传感器来测量时间或周期的新方法,使学生对这种传感器的特性及在自动测量和自动控制中的作用有进一步的认识,从而真正领略这一必威体育精装版传感技术的风采. 传统实验与现代化技术相结合对推进素质教育,培养想象能力和创新能力是十分有用的. 而这类实验已在我校的中学物理实验研究课程中开设,教师和学生都很有兴趣,教学效果很好当一块通有电流的金属或半导体薄片垂直地放在磁场中时，薄片的两端就会产 生电位差，这种现象就称为霍尔效应。两端具有的电位差值称为霍尔电势U，其表达式为U= 其中K为霍尔系数，I为薄片中通过的电流，B为外加磁场（洛伦慈力Lorrentz）的磁感应强度，d是薄片的厚度。由此可见霍尔效应的灵敏度高低与外加磁场的磁感应强度成正比的关系。霍尔接近开关既有霍尔开关元件所具有的无触点，无开关瞬态抖动，高可靠和长寿命等特点，又有很强的负载能力和广泛的功能，特别是在恶劣环境下，它比目前使用的电感式，电容式，光电式等接近开关具有更强的抗干扰能力。 鉴于霍尔接近开关的诸多优点，目前市面上出售的接近开关中，霍尔式接近开关就占有了相当大的比例，它生产要求简单并广泛应用于转速，位移，位置，速度等物理量的测量上，也基于此，国内许多大大小小的企业公司都在生产、出售各类霍尔式接近开关，竞争的确相当厉害。 我们知道大公司近几年在霍尔接近开关上的技术发展相当迅速，他们除在霍尔接近开关内部采用了厚膜混合集成电路工艺制作外，外形方面也不拘一格，采用槽形，贯穿形，平面形，其技术含金量越来越高。这些功能优势无疑使得霍尔接近开关的应用变的越来越广泛，自然可以在国内外市场的竞争中立于不败之地霍尔开关的输入端是以磁感应强度B 来表征的，当B 值达到一定的程度（如B1）时，霍尔开关内部的触发器翻转，霍尔开关的输出电平状态也随之翻转 1、这步中我们主要是实现用一定的物体去挡住霍尔元件的磁路，从而实现霍尔元件的高低电平变化。 2、在这里我们主要是考虑到一个抗干扰的问题，防止前后级的信号交叉干扰，从而提高电路的抗干扰能力何在恶劣环境下的生存能力。 3、因为我们从霍尔元件中获得的信号是一个微弱的信号，我们需要把它放大到我们一般以期能够处理的标准信号，所以就必须把信号进行放大。但是在放大前我们必须要加一滤波器用来滤除不需要的杂波。 4、控制电路主要是通过555实现单稳电路从而实现了电路在一定时间内处于导通状态，然后控制继电器通断来达到供应饮料的目的。 5、整个电路当然还需要有电源供电，一般我们需要的是5—12V左右的直流电压，所以我们必须变压器变压，然后用整流桥将交流整成直流电源，之后为了减少信号的脉动系数，再外加一个稳压芯片。 实验原理图： 555构成的单稳模块： 电源部分： 原理图中的整流部分如上图（图8）所示，考虑到U1为220V，根据《模拟电子技术》中整流二极管的说明，我们可以得出Uo≥1.2U1 结合整流二极管参数表（表2）我们选用IN4001二极管。我们通过变压器将高电压变成我们所需要的电压，变压器的杂书必要达到一定的要求，同时我们通过二极管构成的桥路，将交流电压变成直流电压，即全波整流。图中的二极管取值要大一点好，这样就可以有效缓冲，从而使电压变化缓慢，从而减小了电压的脉动系数，但这还不够稳定，所以我们还在之后接了7805的稳压芯片，如图所示，从而使电压的稳定达到我们所需要的程度。 表2 二极管参数 霍尔传感器： 这样处理霍尔元件，可以使它实现过零比较器，起到电压放大的作用，同时实现单端输出的目的。同时也起到电气隔离的作用。 电路放大模块： 整个电路的放大倍数是A=10倍，主要是通过R2/R3的比例来实现电压放大倍数的，而R1主要是起到使输入电阻达到平衡。