傳感器與檢測(cè)技術(shù) 第七章 霍爾傳感器

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1、Copyright 2004 WUT. All Rights Reserved. 傳 感 器 與 檢 測(cè) 技 術(shù) 第 七 章 霍 爾 傳 感 器 傳 感 器 與 檢 測(cè) 技 術(shù) 第 一 節(jié) 霍 爾 效 應(yīng) 傳 感 器 與 檢 測(cè) 技 術(shù) HH qEF 當(dāng)達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡時(shí)HHL EvB FF bUE HH qvBFL 傳 感 器 與 檢 測(cè) 技 術(shù) vBEH bdIjEH HxEv X為電荷的遷移率（m /vs） dBIxBbdIxbbvBbEU HH xRH dBIRU HH 傳 感 器 與 檢 測(cè) 技 術(shù) 傳 感 器 與 檢 測(cè) 技 術(shù) IBKU HH dRK HH 傳 感 器 與 檢 測(cè) 技

2、 術(shù) 第 二 節(jié) 霍 爾 元 件 的 基 本 特 性 傳 感 器 與 檢 測(cè) 技 術(shù) 傳 感 器 與 檢 測(cè) 技 術(shù) 傳 感 器 與 檢 測(cè) 技 術(shù) 傳 感 器 與 檢 測(cè) 技 術(shù) 當(dāng) 霍 爾 元 件 的 控 制 電 流 為 IN時(shí) ， 若 元 件 所 處位 置 磁 感 應(yīng) 強(qiáng) 度 為 零 ， 則 它 的 霍 爾 電 勢(shì) 應(yīng) 該 為 零 ，但 實(shí) 際 不 為 零 。 這 時(shí) 測(cè) 得 的 空 載 霍 爾 電 勢(shì) 稱(chēng) 不 等位 電 勢(shì) 。 產(chǎn) 生 這 一 現(xiàn) 象 的 原 因 有 ： （ 1） 霍 爾 電 極 安 裝 位 置 不 對(duì) 稱(chēng) 或 不 在 同 一 等 電 位 面 上 ；（ 2） 半 導(dǎo) 體

3、 材 料 不 均 勻 造 成 了 電 阻 率 不 均 勻 或 是 幾 何尺 寸 不 均 勻 。（ 3） 控 制 電 極 接 觸 不 良 造 成 控 制 電 流 不 均 勻 分 布 等 。 傳 感 器 與 檢 測(cè) 技 術(shù)不 等 位 電 勢(shì) 是 由 霍 爾 電 勢(shì) c和 d之 間 的 電 阻ro決 定 的 ， 稱(chēng) 為 不 等 位 電 阻 HIUr 00 傳 感 器 與 檢 測(cè) 技 術(shù) 其 產(chǎn) 生 的 原 因 有 ：（ 1） 控 制 電 極 和 霍 爾 電 極 與 基 片 的 連 接 屬于 金 屬 與 半 導(dǎo) 體 的 連 接 ， 這 種 連 接 是 非完 全 歐 姆 接 觸 時(shí) 。 會(huì) 產(chǎn) 生 整

4、流 效 應(yīng) ；（ 2） 控 制 電 流 和 霍 爾 電 勢(shì) 都 是 交 流 時(shí) ， 經(jīng)整 流 效 應(yīng) ， 它 們 各 自 都 在 霍 爾 電 極 之 間建 立 直 流 電 勢(shì) 。（ 3） 兩 個(gè) 霍 爾 電 極 焊 點(diǎn) 的 不 一 致 ， 造 成 兩焊 點(diǎn) 熱 容 量 、 散 熱 狀 態(tài) 的 不 一 致 ， 因 而引 起 兩 電 極 溫 度 不 同 產(chǎn) 生 溫 差 電 勢(shì) ， 也是 寄 生 直 流 電 勢(shì) 的 一 部 分 。 傳 感 器 與 檢 測(cè) 技 術(shù) 5. 寄 生 感 應(yīng) 電 勢(shì) 當(dāng) 控 制 電 流 I為 交 變 電 流 時(shí) ， 此 電 流 形 成的 交 變 磁 場(chǎng) 在 電 極 引 線

5、上 要 產(chǎn) 生 寄 生 感應(yīng) 電 勢(shì) 。 為 了 減 小 寄 生 感 應(yīng) 電 勢(shì) ， 要 求各 電 極 引 線 盡 可 能 短 ， 且 布 線 合 理 以 減少 磁 交 鏈 。 6. 霍 爾 電 勢(shì) 溫 度 系 數(shù) 在 一 定 磁 感 應(yīng) 強(qiáng) 度 和 控 制 電 流 下 ， 溫 度 每變 化 1 時(shí) ， 霍 爾 電 勢(shì) 變 化 的 百 分 率 稱(chēng) 霍 爾電 勢(shì) 溫 度 系 數(shù) 。 傳 感 器 與 檢 測(cè) 技 術(shù) 三 、 誤 差 及 其 補(bǔ) 償 1、零位誤差及其補(bǔ)償 霍爾元件在控制電流I=0或磁場(chǎng)B=0時(shí)出現(xiàn)的霍爾電壓UH，稱(chēng)之為零位誤差。 （ 1） 直 流 寄 生 電 勢(shì) 霍 爾 元 件 控

6、制 電 流 或 霍 爾 電 壓 兩 引 線 電 極 焊 點(diǎn) 大小 不 等 、 熱 容 量 不 同 ， 或 接 觸 不 良 、 歐 姆 電 阻 大 小不 等 ， 因 而 引 起 溫 差 電 勢(shì) 。 提 高 電 極 焊 點(diǎn) 結(jié) 構(gòu) 上 的對(duì) 稱(chēng) 性 ， 保 持 電 極 引 線 接 觸 良 好 ， 且 散 熱 條 件 相 同 ，可 以 減 小 這 種 直 流 寄 生 電 勢(shì) 。 傳 感 器 與 檢 測(cè) 技 術(shù) （ 2） 寄 生 感 應(yīng) 電 勢(shì) 當(dāng) 控 制 電 流 I為 交 變 電 流 時(shí) ， 此 電 流 形 成 的交 變 磁 場(chǎng) 在 電 極 引 線 上 要 產(chǎn) 生 寄 生 感 應(yīng) 電 勢(shì) 。為 了

7、減 小 寄 生 感 應(yīng) 電 勢(shì) ， 要 求 各 電 極 引 線 盡可 能 短 ， 且 布 線 合 理 以 減 少 磁 交 鍵 。 （ 3） 不 等 位 電 勢(shì) 不 等 位 電 勢(shì) 與 霍 爾 電 勢(shì) 具 有 相 同 的 數(shù) 量 級(jí) ，有 時(shí) 甚 至 超 過(guò) 霍 爾 電 勢(shì) 。 實(shí) 用 中 ， 若 想 消除 不 等 位 電 勢(shì) 極 其 困 難 的 ， 因 而 只 有 采 用補(bǔ) 償 的 方 法 。 由 于 不 等 位 電 勢(shì) 由 不 等 位 電阻 產(chǎn) 生 ， 因 而 可 以 用 分 析 電 阻 的 方 法 找 到一 個(gè) 不 等 位 電 勢(shì) 的 補(bǔ) 償 方 法 。 傳 感 器 與 檢 測(cè) 技 術(shù) 霍

8、 爾 元 件 不 等 位 電 勢(shì) 原 理 圖 （ a） 不 對(duì) 稱(chēng) 電 極 （ b） 電 極 等 效 電 橋 傳 感 器 與 檢 測(cè) 技 術(shù) 不 等 位 電 勢(shì) 補(bǔ) 償 電 路 （ a） 是 電 阻 值 較 大 的 橋 臂 上 并 聯(lián) 電 阻（ b） 是 在 兩 相 鄰 橋 臂 上 并 聯(lián) 電 阻 ， 以 增 加電 極 等 效 電 橋 的 對(duì) 稱(chēng) 性 。 傳 感 器 與 檢 測(cè) 技 術(shù) 2、溫度誤差及其補(bǔ)償 電 路 中 用 一 個(gè) 分 流 電 阻 r T與 霍 爾 元 件 的 控 制 電 極相 并 聯(lián) 。 當(dāng) 霍 爾 元 件 的 輸 入 電 阻 隨 溫 度 升 高 而 增加 時(shí) ， 旁 路 分

9、 流 電 阻 自 動(dòng) 加 強(qiáng) 分 流 ， 減 小 了 霍 爾元 件 的 控 制 電 流 I， 從 而 達(dá) 到 補(bǔ) 償 的 目 的 。 選 擇 溫 度 系 數(shù) 小 的霍 爾 元 件 ；采 取 恒 溫 措 施 ；采 用 恒 流 源 供 電 。 傳 感 器 與 檢 測(cè) 技 術(shù) 四 、 測(cè) 量 電 路 1. 線 性 型 測(cè) 量 電 路 U 0正 比 于 磁 感 應(yīng) 強(qiáng) 度 ， 輸 出 電 壓 與外 加 磁 感 應(yīng) 強(qiáng) 度 呈 線 性 關(guān) 系 。 傳 感 器 與 檢 測(cè) 技 術(shù) 2. 開(kāi) 關(guān) 型 測(cè) 量 電 路 U0為 開(kāi) 關(guān) 量 ， 差 動(dòng) 放 大 器 工 作 在 開(kāi) 環(huán) 狀 態(tài) 。 傳 感 器 與

10、檢 測(cè) 技 術(shù) 第 三 節(jié) 集 成 霍 爾 傳 感 器 及 應(yīng) 用 傳 感 器 與 檢 測(cè) 技 術(shù) 一 、 開(kāi) 關(guān) 型 霍 爾 傳 感 器 的 組 成 傳 感 器 與 檢 測(cè) 技 術(shù) 輸 出 電 平 與 磁 感 應(yīng) 強(qiáng) 度 之 間 的 關(guān) 系開(kāi) 關(guān) 型 集 成 霍 爾 傳 感器 輸 出 電 平 具 有 遲 滯現(xiàn) 象 ， 其 回 差 寬 度 B=BH BL。 B越小 ， 電 平 轉(zhuǎn) 移 靈 敏 度就 越 高 ； 反 之 ， B越大 ， 輸 出 電 平 抗 干 擾能 力 越 強(qiáng) 。 傳 感 器 與 檢 測(cè) 技 術(shù) 二 、 應(yīng) 用 1.國(guó) 產(chǎn) CS835 霍 爾 無(wú) 觸 點(diǎn) 開(kāi) 關(guān) B 0， VT導(dǎo)

11、 通 ， V0=0B=0， VT截 止 ， V0=1可 作 安 保 設(shè) 備 用 。 集 成 器件 裝 在 門(mén) 框 上 ， 永 磁 體 裝門(mén) 上 。 門(mén) 打 開(kāi) 時(shí) ， 開(kāi) 關(guān) 輸出 高 電 平 ， 門(mén) 鈴 響 。 傳 感 器 與 檢 測(cè) 技 術(shù) 2.國(guó) 產(chǎn) CS3120高 溫 霍 爾 傳 感 器 的 外 型 結(jié) 構(gòu)面 對(duì)磁 場(chǎng) 傳 感 器 與 檢 測(cè) 技 術(shù) 傳 感 器 與 檢 測(cè) 技 術(shù) 思 考 題 ：用 開(kāi) 關(guān) 型 霍 爾 傳 感 器 測(cè) 量 電 動(dòng)小 汽 車(chē) 的 路 程 和 速 度 。 傳 感 器 與 檢 測(cè) 技 術(shù) 媽 媽 新 開(kāi) 了 個(gè) 淘 寶 店 ， 歡 迎 前 來(lái) 捧 場(chǎng) 媽 媽

12、 的 淘 寶 點(diǎn) 開(kāi) 了 快 半 年 了 ， 主 要 賣(mài) 的 是 毛 絨 玩 具 、 坐 墊 、 抱 枕 之 類(lèi) 的 ，但 生 意 一 直 不 是 很 好 ， 感 覺(jué) 媽 媽 還 是 很 用 心 的 ， 花 了 不 少 功 夫 ， 但 是 就 是 沒(méi)有 人 氣 ， 所 以 我 也 來(lái) 出 自 己 的 一 份 力 ， 幫 忙 宣 傳 一 下 。 并 且 媽 媽 總 是 去 五 亭 龍 挑 最 好 的 玩 具 整 理 、 發(fā) 貨 ， 質(zhì) 量 絕 對(duì) 有 保 證 。 另 外 我 家 就 在 揚(yáng) 州 五 亭 龍 玩 具 城 旁 邊 ， 貨 源 豐 富 ， 質(zhì) 量 可 靠 ， 價(jià) 格 便 宜 。 歡 迎 大 家 來(lái) 逛 逛 【 揚(yáng) 州 五 亭 龍 玩 具 總 動(dòng) 員 】 個(gè) 人 小 廣 告 ：