7霍尔传感器及其应用.ppt

当磁性物件移近霍尔开关时，开关检测面上的霍尔元件因产生霍尔效应而使开关内部电路状态发生变化，由此识别附近有磁性物体存在，进而控制开关的通或断。这种接近开关的检测对象必须是磁性物体。 霍尔接近开关主要用于各种自动控制装置，完成所需的位置控制，加工尺寸控制、自动计数、各种计数、各种流程的自动衔接、液位控制、转速检测等等。霍尔开关具有无触电、低功耗、长使用寿命、响应频率高等特点，内部采用环氧树脂封灌成一体化，所以能在各类恶劣环境下可靠的工作。 这是最常用的霍尔开关，它的直径为12毫米，固定时只要在设备外壳上打一个12毫米的园孔就能轻松固定，长度约30毫米，背后有工作指示灯，当检测到物体时红色LED点亮，平时处于熄灭状态。 * * 电子信息及自动化学院 贺晓蓉 电气测试技术 第七章 磁电式传感器及其应用 磁电式传感器包括磁感应电式传感器、霍耳式传感器和磁栅等。 7.1磁感应电式传感器 磁感应电式传感器简称感应式传感器，也称电动式传感器。它把被测物理量的变化转变为感应电动势，是一种机-电能量变换型传感器，不需要外部供电电源，电路简单，性能稳定，输出阻抗小，又具有一定的频率响应范围(一般为10～1000Hz)，适用于振动、转速、扭矩等测量。但这种传感器的尺寸和重量都较大。 一.特点 二.变换原理 磁电式传感器是把被测量的物理量转换为感应电动势的一种转换器。 感应线圈的感应电动势e为 磁通变化率与磁场强度、磁阻、线圈运动速度有关，改变其中一个因素，都会改变感应电动势。 按工作原理不同，磁电感应式传感器可分为恒定磁通式和变磁通式（变磁阻式）。 磁电感应式 动圈式 变磁通式 线速度型 角速度型 N 三.分类 动铁式 恒定磁通式 当线圈在垂直于磁场方向作直线运动或旋转运动时，若以线圈相对磁场运动的速度v或角速度ω表示，则所产生的感应电动势e为 式中l—每匝线圈的平均长度 B—线圈所在磁场的磁感应强度S—每匝线圈的平均截面积 在传感器中当结构参数确定后，B、l、N、S均为定值，感应电动势e与线圈相对磁场的运动速度(v或ω)成正比，所以这类传感器的基本形式是速度传感器，能直接测量线速度或角速度。如果在其测量电路中接入积分电路或微分电路，那么还可以用来测量位移或加速度。但由上述工作原理可知，磁电感应式传感器只适用于动态测量。 1）动圈式传感器 1.恒定磁通式传感器 线速度型 角速度型 测速电机 2）动铁式结构类型的磁电感应式传感器 2.变磁通式传感器 变磁通式又称(变)磁阻式或变气隙式，常用来测量旋转物体的角速度。 （动画） 磁电式测速传感器 线圈3和磁铁5静止不动，测量齿轮1（导磁材料制成）每转过一个齿，传感器磁路磁阻变化一次，线圈3产生的感应电动势的变化频率等于测量齿轮1上齿轮的齿数和转速的乘积。 变磁通式传感器对环境条件要求不高，能在-150～＋90℃的温度下工作，不影响测量精度，也能在油、水雾、灰尘等条件下工作。但它的工作频率下限较高，约为50Hz，上限可达100Hz。 四. 应用 测频数 测转速 偏心测量 振动测量 N S 案例：鼠笼电机转子断细条检测 7.2 霍尔式传感器（磁敏传感器） 霍尔元件是一种基于霍尔效应的磁传感器，已发展成一个品种多样的磁传感器产品族，并已得到广泛的应用。霍尔器件是一种磁传感器。用它们可以检测磁场及其变化，可在各种与磁场有关的场合中使用。霍尔器件以霍尔效应为其工作基础。 霍尔器件具有许多优点，它们的结构牢固，体积小，重量轻，寿命长，安装方便，功耗小，频率高（可达1MHZ），耐震动，不怕灰尘、油污、水汽及盐雾等的污染或腐蚀。 霍尔线性器件的精度高、线性度好；霍尔开关器件无触点、无磨损、输出波形清晰、无抖动、无回跳、位置重复精度高（可达μm级）。采用了各种补偿和保护措施的霍尔器件的工作温度范围宽，可达－55℃～150℃。 金属或半导体薄片置于磁场中，当有电流流过时，在垂直于电流和磁场的方向上将产生电动势，这种物理现象称为霍尔效应。这是由科学家爱德文·霍尔在1879年发现的。产生的电势差称为霍尔电压。利用霍尔效应制成的元件称为霍尔传感器。 一.霍尔元件 KH表示一个霍尔元件在单位控制电流和单位磁感应强度时产生的霍尔电压的大小。它不仅决定于载流体材料，而且取决于它的几何尺寸 。愈大愈好。 KH为霍尔灵敏度 霍尔元件由霍尔片、四根引线和壳体组成，如图示。 基于霍尔效应工作的半导体器件称为霍尔元件，霍尔元件多采用N型半导体材料。霍尔元件越薄(d越小)，kH 就越大，薄膜霍尔元件厚度只有1μm左右 。目前最常用的霍尔元件材料有锗(Ge)、硅(Si)、锑化铟(InSb)、砷化铟(InAs)等半导体材料。 霍尔元件的基本电路 二. 集成霍尔传感器 集成霍尔传感器