第7章-霍尔式传感器及应用.ppt

* * 磁转子的转速检测电路 * * 3.无触点开关 霍尔式无触点开关的每个键上都有两小块永久磁铁，当按钮未按下，通过霍尔传感器的磁力线是由上向下的。 当按下按钮时，通过霍尔传感器的磁力线是由下向上的。 霍尔传感器输出不同的状态，将此输出的开关信号直接与后面的逻辑门电路连接使用。 这类键盘开关工作十分稳定可靠，功耗很低，动作过程中传感器与机械部件之间没有机械接触，使用寿命特别长。 * * 集成霍尔传感器构成的按钮 1—按钮 2—外壳 3—导磁材料 4—集成传感器 * * 4.霍尔齿轮传感器 差动霍尔电路制成的霍尔齿轮转速传感器广泛用于新一代汽车智能发动机。作为点火定时用的速度传感器，用于ABS（汽车防抱死制动系统）作为车速传感器等。 * * 霍尔转速传感器在汽车防抱死装置（ABS）中的应用 若汽车在刹车时车轮被抱死，将产生危险。用霍尔转速传感器来检测车轮的转动状态有助于控制刹车力的大小。 带有微型磁铁的霍尔传感器 钢质 霍尔 * * ABS的工作原理 1—车速齿轮传感器 2—压力调节器 3—控制器 * * 5.霍尔式转速传感器 磁性转盘的输入轴与被测转轴相连，当被测转轴转动时，磁性转盘随之转动，固定在磁性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，检测出单位时间的脉冲数，便可知被测转速。磁性转盘上小磁铁数目的多少决定了传感器测量转速的分辨率。 * * 霍尔转速表 在被测转速的转轴上安装一个齿盘，也可选取机械系统中的一个齿轮，将线性型霍尔器件及磁路系统靠近齿盘。齿盘的转动使磁路的磁阻随气隙的改变而周期性地变化，霍尔器件输出的微小脉冲信号经隔直、放大、整形后可以确定被测物的转速。 S N 线性霍尔 磁铁 * * 几种霍尔式转速传感器的结构 1—输入轴 2—转盘 3—小磁铁 4—霍尔传感器 * * 霍尔式接近开关 当磁铁的有效磁极接近、并达到动作距离时，霍尔式接近开关动作。霍尔接近开关一般还配一块钕铁硼磁铁。 * * 霍尔电流传感器演示 铁心 线性霍尔IC EH=KH IB 所实现的多媒体界面： * * 霍尔钳形电流表（交直流两用） 压舌 豁口 * * 第7章 霍尔式传感器及应用 * * 引言 霍尔传感器是基于霍尔效应的一种传感器。 1879年美国物理学家霍尔首先在金属材料中发现了霍尔效应，但由于金属材料的霍尔效应太弱而没有得到应用。 随着半导体技术的发展，开始用半导体材料制成霍尔元件，由于它的霍尔效应显著而得到应用和发展。 霍尔传感器广泛用于电磁测量、压力、加速度、振动等方面的测量。 * * 主要章节 7.1霍尔效应及霍尔元件 7.2霍尔传感器实用电路 * * 7.1霍尔效应及霍尔元件 金属或半导体薄片置于磁感应强度B的磁场（磁场方向垂直与薄片）中，当有电流I通过时，在垂直于电流和磁场的方向上将产生电动势UH，这种物理现象称为霍尔效应。该电势UH 称霍尔电势。 7.1.1 霍 尔 效 应 * * 霍尔效应原理 一块长为L、宽为W、厚为d的N型半导体薄片，位于磁感应强度为B的磁场中，B垂直于L-W平面，沿L通电流I，N型半导体的载流体-电子将受到B产生的洛仑兹力FB的作用 * * 在力FB的作用下，电子向半导体片的一个侧面偏转，在该侧面上形成电子的积累，而在相对的另一侧面上因缺少电子而出现等量的正电荷。在这两个侧面上产生霍尔电场EH。该电场使运动电子受有电场力FE * * 电场力阻止电子继续向原侧面积累，当电子所受电场力和洛仑兹力相等时，电荷的积累达到动态平衡，由于存在EH，半导体片两侧面间出现电位差UH ，称为霍尔电势 * * 磁场与薄片法线夹角为? * * 常用的霍尔元件材料 锗、硅、砷化铟、锑化铟等半导体材料。其中N型锗容易加工制造，其霍尔系数、温度性能和线性度都较好。N型硅的线性度最好，其霍尔系数、温度性能同N型锗相近。锑化铟对温度最敏感，尤其在低温范围内温度系数大，但在室温时其霍尔系数较大。砷化铟的霍尔系数较小，温度系数也较小，输出特性线性度好。 * * 常用国产霍尔元件的技术参数 参 数 名 称 符号 单位 HZ-1型 HZ-2型 HZ-3型 HZ-4型 HT-1型 HT-2型 HS-1型 材料（N）型 Ge（111） Ge（111） Ge（111） Ge（100） InSb InSb InAS 电阻率 ? ?·cm 0.8～1.2 0.8～1.2 0.8～1.2 0.4～0.5 0.003～0.01 0.003～0.05 0.01 几何尺寸 L×b×d mm3 8×4×0.2 4×2×0.2 8×4×0.2 8×4×0.2 6×3×0.2 8×4×0.2 8×4×0.2 输入电阻 Ri ? 11