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霍尔传感器

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  • 发布时间:2013/9/18 11:02:44
  • 作者:hb­_yinhe

霍尔传感器定义

  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。后来发现半导体、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。霍尔效应是研究半导体材料性能的基本方法。通过霍尔效应实验测定的霍尔系数,能够判断半导体材料的导电类型、载流子浓度及载流子迁移率等重要参数。

霍尔传感器原理

  由霍尔效应的原理知,霍尔电势的大小取决于:Rh为霍尔常数,它与半导体材质有关;IC为霍尔元件的偏置电流;B为磁场强度;d为半导体材料的厚度。

对于一个给定的霍尔器件,当偏置电流Ic固定时,Vh将完全取决于被测的磁场强度B。

 

  一个霍尔元件一般有四个引出端子,其中两根是霍尔元件的偏置电流IC的输入端,另两根是霍尔电压的输出端。如果两输出端构成外回路,就会产生霍尔电流。一般地说,偏置电流的设定通常由外部的基准电压源给出;若精度要求高,则基准电压源均用恒流源取代。为了达到高的灵敏度,有的霍尔元件的传感面上装有高导磁系数的坡莫合金;这类传感器的霍尔电势较大,但在0.05T左右出现饱和,仅适用在低量限、小量程下使用。

在半导体薄片两端通以控制电流I,并在薄片的垂直方向施加磁感应强度为B的匀强磁场,则在垂直于电流和磁场的方向上,将产生电势差为UH的霍尔电压。

霍尔传感器分类

  霍尔传感器分为线型霍尔传感器和开关型霍尔传感器两种。

  1、开关型霍尔传感器由稳压器、霍尔元件、差分放大器,斯密特触发器和输出级组成,它输出数字量。开关型霍尔传感器还有一种特殊的形式,称为锁键型霍尔传感器。

  2、线性型霍尔传感器由霍尔元件、线性放大器和射极跟随器组成,它输出模拟量。

  线性霍尔传感器又可分为开环式和闭环式。闭环式霍尔传感器又称零磁通霍尔传感器。线性霍尔传感器主要用于交直流电流和电压测量。

霍尔传感器的缺点

  1、霍尔传感器相位指标未明确,所以它不能用来准确测量功率,尤其是低功率因数下;

  2、霍尔电压传感器未见有高于6400V量程的型号,所以电压测量范围不够宽;

  3、霍尔电压传感器,尤其是高压传感器带宽很窄,约700Hz左右,所以不能测量含有谐波的交流信号;

  4、霍尔传感器普遍用于控制,绝大部分型号测量准确度不高,比如0.5级/1级,不能用作对准确度要求较高的能效评测或计量校准等领域;

霍尔传感器使用时注意事项

  1、为了得到较好的动态特性和灵敏度,必须注意原边线圈和副边线圈的耦合,要耦合得好,最好用单根导线且导线完全填满霍尔传感器模块孔径。

  2、使用中当大的直流电流流过传感器原边线圈,且次级电路没有接通电源|稳压器或副边开路,则其磁路被磁化,而产生剩磁,影响测量精度(故使用时要先接通电源和测量端M),发生这种情况时,要先进行退磁处理。其方法是次边电路不加电源,而在原边线圈中通一同样等级大小的交流电流并逐渐减小其值。

  3、霍尔传感器都具有较强的抗外磁场干扰能力,但是,为了获得较高的测量准确度,当有较强的磁场干扰时,要采取适当的措施来解决。

通常方法有:

  1、调整模块方向,使外磁场对模块的影响最小;

  2、 在模块上加罩一个抗磁场的金属屏蔽罩。

  3、测量的最佳精度是在额定值下得到的,当被测电流远低于额定值时,要获得最佳精度,原边可使用多匝,但是,需要注意导线的空间位置(参照第一条)。

 



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  罗氏线圈

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