霍爾傳感器的分類及優(yōu)缺點(diǎn)

今天還是先說下霍爾傳感器的原理。

這篇日記不長(zhǎng)，讀起來也很輕松。

花5分鐘時(shí)間，我們來了解一下霍爾傳感器。

開始吧。

1. 霍爾傳感器的原理

說起霍爾傳感器，其實(shí)它的基本原理，還得從我們中學(xué)時(shí)學(xué)過的洛倫茲力說起。

左圖：電子受到的洛倫茲力向右。右圖，霍爾感應(yīng)：薄板左右兩側(cè)因電勢(shì)差，形成電壓，稱為霍爾感應(yīng)電壓。

我們知道，電子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)，會(huì)受到洛倫茲力（Lorentz force）的作用。

如上，我們先看左邊這幅圖，當(dāng)電子向上運(yùn)動(dòng)時(shí)，其產(chǎn)生的電流向下。

好了，我們使用 左手定則 ，讓磁場(chǎng)B的磁感線（射入屏幕）穿入手心，也就是手心向外，并用四指指向電流方向，也就是四指向下，那么，大拇指的方向就是電子的受力方向。

在這幅圖中，電子受力向右。

所以在外磁場(chǎng)的作用下，薄板中的電荷會(huì)向一側(cè)傾斜。

在上面的例子中，電子向右側(cè)傾斜，那么就會(huì)在左右兩邊形成電勢(shì)差。

如右圖，如果用電壓表接在左右兩側(cè)，那么會(huì)檢測(cè)到電壓。

這就是霍爾感應(yīng)的基本原理。

檢測(cè)到的電壓叫霍爾感應(yīng)電壓。

如果取走外磁場(chǎng)，那么霍爾電壓消失。

如果用形象的圖來表示，霍爾感應(yīng)就像下面這張圖。

i表示電流方向，B表示外磁場(chǎng)方向，V表示霍爾電壓，盒子中的小圓點(diǎn)可以看作是電子。

這張圖也不錯(cuò)，我保存一下

當(dāng)然，實(shí)際的霍爾傳感器，其實(shí)很小。

下面是一個(gè)霍爾傳感器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。

霍爾傳感器工作示意圖：外部旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)經(jīng)霍爾感器，產(chǎn)生周期變化的信號(hào)，再通過傳感器內(nèi)部電路處理，輸出數(shù)字信號(hào)，或者模擬信號(hào)。

其核心就是感應(yīng)外部磁場(chǎng)（輸入），產(chǎn)生電壓（輸出）。

這就是霍爾傳感器的工作原理。

是不是很簡(jiǎn)單。

2. 霍爾傳感器的分類

按照輸出量是數(shù)字量還是模擬量，霍爾傳感器分為數(shù)字式和模擬式兩種。

根據(jù)激活和關(guān)閉工作特性，霍爾傳感器又分為單極式和雙極式兩種。

數(shù)字式霍爾傳感器電路圖

數(shù)字式霍爾傳感器輸出量

模擬式霍爾傳感器電路圖

模擬式霍爾傳感器輸出量

雙極式霍爾傳感器：分別用磁鐵的兩極來觸發(fā)和釋放霍爾傳感器

單極式霍爾傳感器：僅用磁鐵的S極來觸發(fā)和釋放霍爾傳感器

3. 霍爾傳感器的應(yīng)用

上面，我們對(duì)霍爾傳感器的原理和基本類型有了大體的認(rèn)識(shí)。

那么，接下來，我們看看霍爾傳感器有哪些應(yīng)用。

當(dāng)然，首先就是用在直流無刷電機(jī)上。

示意圖如下，具體工作原理我們下一篇再講，這里不過多解釋。

霍爾傳感器在無刷直流電機(jī)中的應(yīng)用：霍爾傳感器感應(yīng)轉(zhuǎn)子的位置，然后告訴控制器怎么改變線圈通電次序。

用作近傳感器

探測(cè)紙的存在

作為互鎖感應(yīng)

作為速度傳感器

當(dāng)然，實(shí)際上，霍爾傳感器還有更多的應(yīng)用，以上只是部分例子（大部分例子來自Honeywell）。

到這里，我們說了霍爾傳感器的一些應(yīng)用。

那么霍爾傳感器有什么優(yōu)缺點(diǎn)呢？

4. 霍爾傳感器的優(yōu)缺點(diǎn)

因?yàn)槭抢么鸥性?，所以霍爾傳感器有如下?strong>優(yōu)點(diǎn)：

（1）可用于探測(cè)多種物理量，例如位置感應(yīng)，速度以及運(yùn)動(dòng)方向的感應(yīng)。

（2）因?yàn)槭枪虘B(tài)設(shè)備，而且沒有活動(dòng)部件，所以不會(huì)出現(xiàn)摩擦及磨損，理論上有無限壽命。

（3）穩(wěn)固，高重復(fù)性，幾乎免維護(hù)。

（4）不受振動(dòng)，灰塵和水的影響。

（5）可應(yīng)用于高速測(cè)量，例如大于100KHz，而電容和電感式傳感器在如此高速應(yīng)用時(shí)，輸出信號(hào)就會(huì)變得扭曲。

（6）低成本。

（7）體積小，可用于表面貼裝。

當(dāng)然，也正因?yàn)槿绱?，它也有一?strong>缺點(diǎn)：

（1）線性霍爾傳感器，測(cè)量距離受限。

（2）因?yàn)槔么判?，所以外部磁?chǎng)可能會(huì)影響測(cè)量值。

（3）因?yàn)楦邷貢?huì)影響導(dǎo)體電阻，反過來，會(huì)影響載流子的遷移率和霍爾傳感器的靈敏度。

好了，讓我們回顧一下，今天說了哪些東西。

霍爾傳感器的原理，霍爾傳感器的分類，霍爾傳感器的應(yīng)用，霍爾傳感器的優(yōu)缺點(diǎn)。

差不多了，今天就到這里吧。