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1、主 編 劉 偉電 子 工 業(yè) 出 版 社傳 感 器 原 理 及 應(yīng) 用 技 術(shù)（ 第 2版 ）高等職業(yè)教育電子信息類貫通制教材（機(jī)電技術(shù)專業(yè)） 第6章 霍爾傳感器v 6.1霍爾傳感器及其集成電路v 6.2霍爾傳感器的應(yīng)用v小 結(jié) 6.1霍爾傳感器及其集成電路v 6.1.1 霍爾傳感器的工作原理v 6.1.2 霍爾集成電路 6.1.1 霍爾傳感器的工作原理v 1. 霍爾效應(yīng)v霍爾效應(yīng)的產(chǎn)生是由于運(yùn)動(dòng)電荷受到磁場中洛倫茲力作用的結(jié)果。 IBKU HH v 2. 霍爾元件的主要技術(shù)參數(shù)v（1） 輸入電阻()和輸出電阻(OUT)v（2） 額定控制電流Cv（3） 不等位電勢（也稱為非平衡電壓或殘留電壓）
2、0和不等位電阻0v（4） 靈敏度Hv（5） 寄生直流電勢0Dv（6） 霍爾電勢溫度系數(shù)v（7） 電阻溫度系數(shù) 6.1.2 霍爾集成電路v將霍爾元件、放大器、溫度補(bǔ)償電路、輸出電路及穩(wěn)壓電源等集成在一塊芯片上，稱為霍爾集成電路，常見的有線性型和開關(guān)型兩種。v 1. 線性型霍爾集成傳感器v在一定的控制電流條件下，線性型霍爾傳感器的輸出電壓與外加磁場強(qiáng)度呈線性關(guān)系。它有單端輸出型與雙端輸出型兩種。 v 2. 開關(guān)型霍爾集成傳感器v 常見的霍爾開關(guān)集成電路有UGN-3000系列，其外形與UGN3501T相同，內(nèi)部由霍爾元件、放大器、整形電路及輸出電路組成，如圖6.3所示。v v 3.霍爾IC的分類v
3、(1）按輸出級(jí)工藝分類 v BIPOLAR工藝：如EW-512、DN6851、A3172等。 v vCMOS工藝：如US1881、US5881系列等。此種工藝先進(jìn)，功耗小，輸出級(jí)飽和壓降Vsat小，更適合數(shù)字信號(hào)處理應(yīng)用。計(jì)算機(jī)芯片就是CMOS工藝，如內(nèi)存、CPU等。 v (2）按輸出級(jí)負(fù)載分類v OC輸出：無內(nèi)置上拉電阻，如US1881、US5881。使用時(shí)必須要外加上拉電阻。v RC輸出：內(nèi)置上拉電阻，如DN6851等。但是還是要外加上拉電阻，否則無法驅(qū)動(dòng)后面的負(fù)載。v (3）按磁特性（非常重要的參數(shù)）分類v單極開關(guān)型（SWITCH）：如DN6852、US5881等，它們的磁特性分別如圖所
4、示，由于它們的BOP、BRP極性相同，所以適用于單穩(wěn)態(tài)開關(guān)、摩托車點(diǎn)火開關(guān)以及出租車計(jì)價(jià)器等。v v（4）按溫度特性分類v溫度特性表明了IC的可靠性。民用品的可靠性低于工業(yè)品的可靠性；工業(yè)品的可靠性不如軍品的可靠性。通常軍品級(jí)的IC價(jià)位是民品級(jí)45倍。v通常劃分溫度等級(jí)如下：v民品級(jí) -2085，如DN6851。v工業(yè)級(jí) -4025，如US1881KUA、US1881KSO。v軍品級(jí) -40150，如MLX1881LUA、MLX1881LSO。 6.2霍爾傳感器的應(yīng)用v 6.2.1 霍爾計(jì)數(shù)與霍爾轉(zhuǎn)速表v 6.2.2 霍爾電流、電壓傳感器v 6.2.3 霍爾電機(jī)與霍爾汽車無觸點(diǎn)電子點(diǎn)火器v 6
5、.2.4 液位探測與報(bào)警v 6.2.5 位置傳感器 v 利用開關(guān)型霍爾集成電路可以對(duì)導(dǎo)磁性金屬產(chǎn)品計(jì)數(shù)或做轉(zhuǎn)速測量。下圖為轉(zhuǎn)速測量示意圖，霍爾元件輸出的信號(hào)經(jīng)放大、整形后送入電子計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)并顯示，或送入計(jì)算機(jī)處理后實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制。 v 由于通過導(dǎo)體的電流與加在導(dǎo)體兩端的電壓成正比，且在導(dǎo)體周圍產(chǎn)生的磁場與電流強(qiáng)度有關(guān)。因此，只要測量出導(dǎo)體周圍磁場強(qiáng)度的變化，就可以測出導(dǎo)體中的電流或?qū)w兩端的電壓。霍爾電流、電壓傳感器就是利用這種原理工作的。下圖為電流傳感器示意圖。利用霍爾電壓、電流傳感器可以測量常規(guī)電子儀器不宜測量的電壓或電流，并且可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)測量與控制。 v 1. 霍爾電機(jī)v 2. 霍爾汽車無
6、觸點(diǎn)電子點(diǎn)火器 v在容器的上部安裝上開關(guān)型霍爾集成電路，液體里放置一個(gè)安有磁極的浮子，當(dāng)容器內(nèi)液體的液位達(dá)到檢測位置時(shí)，霍爾集成電路就會(huì)輸出一個(gè)開關(guān)信號(hào)，控制其他設(shè)備的啟停。 v 一些數(shù)控設(shè)備，尤其是機(jī)器人中，需要精確地決定移動(dòng)部件的位置。下圖霍爾IC在位置檢測中的應(yīng)用。當(dāng)安有磁極的可動(dòng)部件移動(dòng)到指定位置時(shí)，霍爾IC就會(huì)輸出控制信號(hào)。 霍爾式曲軸位置傳感器 小 結(jié)v 霍爾傳感器是一種磁敏感元件，它是利用霍爾效應(yīng)工作的?；魻栃?yīng)產(chǎn)生的霍爾電勢與通過的控制電流以及垂直與霍爾元件的磁感應(yīng)強(qiáng)度有關(guān)。利用霍爾傳感器可以測量最終能夠轉(zhuǎn)換成電流、磁感應(yīng)強(qiáng)度的物理量。由于霍爾元件的材料屬于半導(dǎo)體，所以把測量電路集成在一塊芯片上，構(gòu)成霍爾集成電路。常見的霍爾集成電路有開關(guān)型和線性型。實(shí)際應(yīng)用中，常利用霍爾集成電路測量位移、磁場強(qiáng)度、轉(zhuǎn)速以及電流、電壓。
傳感器原理及應(yīng)用技術(shù) 第6章 霍爾傳感器
