霍尔传感器是一种基于霍尔效应的磁场传感器。霍尔效应是一种磁电效应。霍尔电位的大小取决于霍尔效应的原理:RH为霍尔常数,与半导体材料有关;I是霍尔元件的偏置电流;B是磁场强度;d是半导体材料的厚度。对于给定的霍尔器件,当偏置电流I固定时,UH将完全取决于被测磁场强度B。
霍尔传感器的优点。
(1)可用于探测多种物理量,如位置感应、速度感应和运动方向感应。
(2)因为是固态设备,没有活动部件,理论上不会有摩擦和磨损,寿命无限。
(3)稳定,重复性高,几乎免维护。
(4)不受振动、灰尘和水的影响。
(5)可用于高速测量,如100kHz以上,而电容和电感传感器在如此高速应用时,输出信号会变得扭曲。
(6)低成本。
(7)体积小,可用于表面贴装。
简述霍尔传感器的优点和应用领域。
霍尔传感器在汽车工业中的应用。
霍尔传感器技术广泛应用于汽车工业,包括动力、车身控制、牵引控制和防抱死制动系统。霍尔传感器有三种形式:开关、模拟和数字传感器,以满足不同系统的需要。
霍尔传感器可以由金属和半导体制成。效应质量的变化取决于导体的材料,这将直接影响流过传感器的正离子和电子。在制造霍尔元件时,汽车工业通常使用三种半导体材料,即砷化镓、锑化镓和砷化镓。最常用的半导体材料是砷化镓。霍尔传感器的形式决定了放大电路的不同,其输出应适应控制装置。该输出可能是模拟的,如加速位置传感器或节气门位置传感器或数字传感器。如曲轴或凸轮轴位置传感器。
当霍尔元件用于模拟传感器时,该传感器可用于空调系统中的温度表或动力控制系统中的节气门位置传感器。霍尔元件与微分放大器连接,放大器与NPN晶体管连接。磁铁固定在旋转轴上。当轴旋转时,霍尔元件上的磁场增强。霍尔电压与磁场强度成比例。
当霍尔元件用于数字信号时,如曲轴位置传感器、凸轮轴位置传感器或速度传感器,必须首先改变电路。霍尔元件与微分放大器连接,微分放大器与施密特触发器连接。在这种配置中。传感器输出开关信号。在大多数汽车电路中,霍尔传感器是电流吸收器或接地信号电路。要完成这项工作,NPN晶体管需要与施密特触发器的输出连接。磁场穿过霍尔元件,触发器轮上的叶片通过磁场和霍尔元件。
霍尔传感器在出租车计价器中的应用。
安装在车轮上的霍尔传感器检测到的信号被送到单片机,经过处理和计算后送到显示单元,从而完成里程计算。车轮每转一圈,霍尔开关检测并输出信号,导致单片机中断和脉冲计数。例如,当计数达到1000次,即1公里时,单片机控制自动增加金额。
每当霍尔传感器输出低电平信号时,单片机就会中断一次。当里程计数器计算里程脉冲100次时,程序会累计当前总额,使微机进入里程计数中断服务程序。在此程序中,需要完成当前里程和总额的累计操作,并将结果存储在里程和总额寄存器中。
霍尔电流传感器在变频器上的应用。
磁场将在电流流过的导线周围产生,然后用霍尔设备检测电流感产生的磁场,以测量产生该磁场的电流值。这可以构成霍尔电流和电压传感器。由于霍尔设备的输出电压与加入其上的磁感应强度以及流过其中的工作电流的乘积比,它是一个具有乘法器功能的设备,可以直接与各种逻辑电路接口,也可以直接驱动各种性质的负载。由于霍尔设备的应用原理简单,信号处理方便,设备本身具有一系列独特的优点,因此在变频器中也起着非常重要的作用。
在变频器中,霍尔电流传感器的主要功能是保护昂贵的大功率晶体管。因为霍尔电流传感器的响应时间短于1μs。因此,当过载短路时,可以在晶体管达到极限温度之前切断电源,使晶体管得到可靠的保护。