霍爾傳感器的主要應(yīng)用

霍爾效應(yīng)是指當(dāng)電流通過一個位于磁場中的導(dǎo)體的時候，導(dǎo)體中會產(chǎn)生一個與電流方向及磁場方向均垂直的電勢差，且電勢差的大小與磁感應(yīng)強度的垂直分量及電流的大小成正比的一種現(xiàn)象。

根據(jù)霍爾效應(yīng)，人們用半導(dǎo)體材料制成霍爾元件。由于霍爾元件產(chǎn)生的電勢差很小，故通常將霍爾元件與放大器電路、溫度補償電路及穩(wěn)壓電源電路等集成在一個芯片上，稱之為霍爾傳感器。

由此可知，霍爾傳感器是基于霍爾效應(yīng)的霍爾元件與其他補充電路的集成，那么霍爾傳感器的主要應(yīng)用有哪些呢？

一、霍爾傳感器的分類

霍爾傳感器分為線性型霍爾傳感器和開關(guān)型霍爾傳感器兩種。

1、線性型霍爾傳感器由霍爾元件、線性放大器和射極跟隨器組成，它輸出模擬量。線性霍爾傳感器又可分為開環(huán)式和閉環(huán)式。閉環(huán)式霍爾傳感器又稱零磁通霍爾傳感器。線性霍爾傳感器主要用于交直流電流和電壓測量。

2、 開關(guān)型霍爾傳感器由穩(wěn)壓器、霍爾元件、差分放大器，斯密特觸發(fā)器和輸出級組成，它輸出數(shù)字量。開關(guān)型霍爾傳感器還有一種特殊的形式，稱為鎖鍵型霍爾傳感器。

二、線性型霍爾傳感器的主要應(yīng)用

線性型霍爾傳感器典型應(yīng)用就是電流測量和位移測量。

01

電流測量

由于通電螺線管內(nèi)部存在磁場，其大小與導(dǎo)線中的電流成正比，故可以利用霍爾傳感器測量出磁場，從而確定導(dǎo)線中電流的大小。

霍爾電流傳感器，可以測量任意波形的電流和電壓。輸出端能真實地反映輸入端電流或電壓的波形參數(shù)。針對霍爾效應(yīng)傳感器普遍存在溫度漂移大的缺點，采用補償電路進行控制，有效地減少了溫度對測量精度的影響，確保測量準(zhǔn)確;具有精度高、安裝方便、售價低的特點。

霍爾電流傳感器廣泛應(yīng)用于變頻調(diào)速裝置、逆變裝置、ups電源、通信電源、電焊機、電力機車、變電站、數(shù)控機床、電解電鍍、微機監(jiān)測、電網(wǎng)監(jiān)測等需要隔離檢測電流電壓的設(shè)施中。

02

電壓測量

利用霍爾效應(yīng)將原邊電壓轉(zhuǎn)化成副邊可測量信號的一種傳感器，也就是霍爾電壓傳感器。原邊電壓通過外置或內(nèi)置電阻，將電流限制在10mA,此電流經(jīng)過多匝繞組之后，經(jīng)過聚磁材料將原邊電流產(chǎn)生的磁場被氣隙中的霍爾元件檢測到，并感應(yīng)出相應(yīng)電動勢，該電動勢經(jīng)過電路調(diào)整后反饋給補償線圈進而補償，該補償線圈產(chǎn)生的磁通與原邊電流(被測電壓通過限流電阻產(chǎn)生)產(chǎn)生的磁通大小相等，方向相反，從而在磁芯中保持磁通為零。實際上霍爾電壓傳感器利用的是和磁平衡閉環(huán)霍爾電流傳感器一樣的技術(shù)，即零磁通霍爾電流傳感器。

03

位移測量

當(dāng)霍爾元件通以恒定電流時，在其垂直于磁場和電流的方向上就有霍爾電勢輸出?；魻栐谔荻却艌鲋猩稀⑾乱苿訒r，輸出的霍爾電勢V 取決于其在磁場中的位移量x。測得霍爾電勢的大小便可獲知霍爾元件的靜位移。

霍爾式位移傳感器主要由兩個半環(huán)形磁鋼組成的梯度磁場和位于磁場中心的鍺材料半導(dǎo)體霍爾片(敏感元件)裝置構(gòu)成。此外，還包括測量電路(電橋、差動放大器等)及顯示部分。

三、開關(guān)型霍爾傳感器的主要應(yīng)用

開關(guān)型霍爾傳感器主要用于測轉(zhuǎn)數(shù)、轉(zhuǎn)速、風(fēng)速、流速、接近開關(guān)、關(guān)門告知器、報警器、自動控制電路等。

01

測轉(zhuǎn)速或轉(zhuǎn)數(shù)

在非磁性材料的圓盤邊上粘一塊磁鋼，霍爾傳感器放在靠近圓盤邊緣處，圓盤旋轉(zhuǎn)一周，霍爾傳感器就輸出一個脈沖，從而可測出轉(zhuǎn)數(shù)(計數(shù)器)，若接入頻率計，便可測出轉(zhuǎn)速。

如果把開關(guān)型霍爾傳感器按預(yù)定位置有規(guī)律地布置在軌道上，當(dāng)裝在運動車輛上的永磁體經(jīng)過它時，可以從測量電路上測得脈沖信號。根據(jù)脈沖信號的分布可以測出車輛的運動速度。