霍尔式加速度传感器

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传感器与检测技术霍尔式传感器

传感器与检测技术霍尔式传感器

13霍尔压力变送器

霍尔式传感器的测试

项目描述

•图13-1是我国自主研发、生产的YSH-1型霍尔压力变送器。该变送器适用于测量对铜及铜合金不起腐蚀作用的、非结晶和非凝固的液体或蒸汽的压力及负压,由于变送器能将各种被测压力转换成0~20mV的信号,因此变送器与二次仪表配套使用可以对冶金、电力、石油、化工工业部门实现远程控制和集中检测的目的,和调节器配套使用可以实现对系统的自动调节目的。

一、霍尔效应及霍尔元件

»1.霍尔效应

•将金属或半导体薄片置于磁感应强度为B的磁场(磁场方

向垂直与薄片)中,如图13-2所示,当有电流I通过时,在

垂直于电流和磁场的方向上将产生电动势U,这种物理现

H

象成为霍尔效应。该电势U称为霍尔电势。

H

霍尔效应演示

d

a

b

c

当磁场垂直于薄片时,电子受到洛仑兹力的作用,向内侧偏移,在半导体薄片c、d方向的端面之间建立起霍尔电势。

2022/2/64

•位于磁感应强度为B的磁场中,B垂直于L-W平面,沿L通电流I,N型半导体的载流体—电子将受到B产生的洛仑兹的作用

力F

L

•在力F的作用下,电子向半导体片的一个侧面偏转,在该L

侧面上形成电子的积累,而在相对的另一侧面上因缺少电子而出现等量的正电荷。在这两个侧面上产生霍尔电场E

H 。该电场使运动电子受有电场力F

E

•电场力阻止电子继续向原侧面积累,当电子所受电场力和洛仑兹力相等时,电荷的积累达到动态平衡,由于存在E

H

,称为霍尔电势

,半导体片两侧面间出现电位差U

H

•如果磁场与薄片法线夹角为,那么

•又因R=μρ,即霍尔系数等于霍尔片材料的电阻率ρ与电子H

霍尔传感器测速原理

霍尔传感器测速原理

霍尔传感器测速原理

霍尔传感器测速原理是利用霍尔效应来实现的。霍尔效应是指当通过一段导电材料的电流受到磁场的影响时,材料两侧产生的电势差会发生变化的现象。基于这个原理,霍尔传感器通常由霍尔元件、磁场源和信号处理电路组成。

在测速应用中,霍尔传感器通常被安装在待测物体的周围,例如发动机的曲轴或车轮上。当待测物体运动时,霍尔传感器感知到磁场变化,从而产生一个与物体运动速度成正比的电压信号。

具体测速原理如下:

1. 磁场源: 磁场源通常是一个永磁体,它会产生一个稳定的磁场。待测物体经过磁场源时,磁场的强度会发生变化。

2. 霍尔元件: 霍尔元件是一种特殊的半导体元件,它具有灵敏的磁场感知能力。当霍尔元件周围的磁场强度发生变化时,霍尔元件内部会产生电势差。

3. 信号处理电路: 霍尔元件的电势差会通过信号处理电路进行放大、过滤和转换。最终,信号处理电路将电势差转换为与待测物体速度成正比的电压信号。

通过测量输出电压的变化,我们可以计算出待测物体的速度。通常,这个电压信号会通过连接到微控制器或其他外部设备的输出引脚进行进一步处理和使用。

需要注意的是,为了确保准确的测速结果,霍尔传感器的位置和磁场源的设置需要仔细考虑和校准。此外,在实际应用中,还需要考虑到可能存在的电磁干扰和其他因素对测速结果的影响。因此,在使用霍尔传感器进行测速时,需要进行适当的验证和校准工作,以确保测量结果的准确性。

简要叙述霍尔式传感器的工作原理

简要叙述霍尔式传感器的工作原理

简要叙述霍尔式传感器的工作原理

霍尔式传感器作为一种常用的传感器,它为工程应用提供了优良的精确度和可靠性。霍尔式传感器可以有效地测量电流、电压和功率,以及进行位置测量。它由一个带有强磁场的环形磁铁和一个称为传感器位置检测器的特殊磁芯组件组成。霍尔式传感器的工作原理如下:当磁铁和磁芯组件的相对位置发生变化时,将产生强磁场,随着磁芯移动,磁场也会随之发生变化。因此当位置发生变化时,磁芯将在磁场中产生一种力,这种力被称为霍尔力,它将改变磁芯的方向,从而改变电流的方向。当磁芯受到外力影响时,其磁场分布也会随之改变,从而对流过的电流的方向及强度产生影响。

霍尔式传感器通常有两种类型:直流式和交流式。前者由一个单段磁铁和磁芯组件组成,当磁芯受到外力时,它会产生一个电流信号,这个信号可以用来测量磁芯的位置;而后者由两个段磁铁和磁芯组件组成,当磁芯受到外力时,它会产生一种交流电流信号,这个信号可以用来测量磁芯的位置。

另外,霍尔式传感器还可以用来测量功率。它通过测量电流的变化来测量功率的变化,以此检测功率的变化,从而实现机械设备的控制。此外,它还用于检测电压跌落,以检测电池电量变化。

霍尔式传感器在工业应用中非常常见,它可以有效地测量电流、电压、功率和位置。它具有很高的精度和可靠性,使用它可以实现机械系统的精确控制和诊断。由于高精度、可靠性和低成本,在电机控制和位置控制等工业应用中,霍尔式传感器被越来越多的使用。

总的来说,霍尔式传感器是一种非常有用的传感器,它能够测量电流、电压、功率和位置,有效地实现机械系统的精确控制和诊断,也是工业应用中不可缺少的传感器之一。

霍尔传感器测速原理

霍尔传感器测速原理

霍尔传感器测速原理

霍尔传感器的原理是利用霍尔效应与集成电路技术结合而制成的一种磁敏传感器,它能感知一切与磁信息有关的物理量。霍尔效应:在金属或半导体薄片的两端通过控制电流I,并在薄片的垂直方向施加磁感应强度为应强度为磁场那么,,在垂直于电流和磁场方向向上将产生电动势场UH(霍尔电压)霍尔元件:根据霍尔效应,人们用半导体材料制成的元件叫霍尔元件。它具有对磁场敏感、结构简单、体积小、频率响应宽、输出电压变化大和使用寿命长等优点,因此,在测量、自动化、计算机和信息技术等领域得到广泛的应用。霍尔传感器:由于霍尔元件产生的电势差很小,故通常将霍尔元件与放大器电路、温度补偿电路及稳压电源电路等集成在一个芯片上,称之为霍尔传感器。

霍尔式传感器的作用

霍尔式传感器的作用

霍尔式传感器的作用

霍尔式传感器是一种常用的电子元器件,其作用是检测磁场的大小和方向,将其转化为电信号,从而实现测量、控制等功能。霍尔式传感器可应用于许多领域,例如汽车、工业自动化、医疗设备等。

首先,霍尔式传感器在汽车行业中被广泛应用。利用这种传感器,可以检测车速、转速等参数,从而调整发动机的工作状态,提高燃油利用率和行车安全性。同时,霍尔式传感器可以测量车辆的行驶距离和位置,用于导航、防盗和监测车辆的运行情况。

其次,在工业自动化领域,霍尔式传感器也有着重要的作用。例如,在制造行业中,传感器可以被用于检测机器人的运动和位置,从而实现精确的机器人控制,提高生产效率和质量。此外,霍尔式传感器还可以用于检测工业设备中的磁场,帮助诊断设备故障和预防设备损坏。

最后,在医疗设备方面,霍尔式传感器也得到了广泛应用。例如,在心脏起搏器中,传感器可以检测心脏信号的强度和频率,控制起搏器的脉冲输出,维持心脏正常的跳动。此外,在外科手术中,传感器可以用于检测手术刀具和医疗器械的位置和动作,增强手术的准确性和安全性。

总之,霍尔式传感器具有广泛的应用前景和重要的作用,其在汽车、工业自动化、医疗设备等领域中得到了广泛运用。随着技术的不断进步和应用范围的不断扩大,相信霍尔式传感器将会在未来的发展中扮演更加重要的角色。

霍尔传感器 原理及应用

霍尔传感器 原理及应用

霍尔传感器原理及应用

霍尔传感器作为一种常用的传感器器件,其运作原理是基于霍尔效应。霍尔效应是指当通过导体的电流在垂直于电流方向上施加一个磁场时,会在导体的侧边产生一种电势差。

具体而言,霍尔传感器中通常包含一片装有霍尔元件(霍尔晶体)的芯片。当通过芯片中的引脚加上一定的电流时,霍尔元件内部产生一个与施加磁场相对应的电势差。电势差的大小与施加磁场的强度成正比,方向则取决于磁场的方向。

根据霍尔传感器的工作原理,它可以用于检测磁场的强度和方向。常见的应用包括磁力计、转速传感器、位置传感器等。以下是一些常见的应用示例:

1. 磁力计:霍尔传感器可以测量磁场的强度,因此被广泛用于磁力计中,用来检测和测量物体的磁性。

2. 转速传感器:霍尔传感器也可以用于测量物体的转速。通过将传感器安装在旋转物体附近,并将传感器上的电流引脚连接到适当的电路中,可以通过测量输出电势差的频率来计算旋转物体的转速。

3. 位置传感器:借助霍尔传感器,可以实现非接触式的位置检测。例如,将传感器安装在机械设备上,用来检测设备的位置并实时监控运动状况。

4. 电流测量:霍尔传感器也可用作电流传感器。通过将传感器

固定在电流导体附近,可以测量通过导体的电流,并将其转换为相应的电压信号。

总之,霍尔传感器是一种基于霍尔效应的传感器器件,其应用广泛,可以用于测量磁场的强度和方向,实现转速测量、位置检测和电流测量等功能。

霍尔传感器应用场景

霍尔传感器应用场景

霍尔传感器应用场景

一、汽车行业

在汽车行业中,霍尔传感器被广泛应用于转速测量和位置检测。例如,在发动机中,霍尔传感器可以用来检测曲轴的转速和位置,从而实现点火和喷油的精确控制。此外,霍尔传感器还可以用来检测车速、油门位置等信息,提供给车辆控制系统,从而实现智能化驾驶。

二、工业领域

在工业领域中,霍尔传感器可以用来监测电机的转速和位置,实现精确的控制。此外,霍尔传感器还可以用来检测磁场的强度和方向,应用于磁力计、磁力传感器等领域。另外,在工业生产中,霍尔传感器还可以用来检测物体的位置、速度等信息,实现自动化控制。

三、电子设备

在电子设备中,霍尔传感器可以应用于手机、平板电脑等移动设备中的指南针功能。霍尔传感器可以感知地球的磁场,并通过计算得出手机的朝向,提供给导航软件等应用。此外,霍尔传感器还可以用于检测电子设备中的磁盘驱动器、风扇等部件的转速,实现故障检测和控制。

四、医疗领域

在医疗领域中,霍尔传感器可以应用于磁共振成像(MRI)设备中。霍尔传感器可以检测磁场的强度和方向,从而帮助医生获取更准确的图像。此外,霍尔传感器还可以用来监测心率、血氧饱和度等生理参数,实现健康监测和医疗设备的控制。

五、能源领域

在能源领域中,霍尔传感器可以应用于风力发电机组中的转速检测和位置测量。霍尔传感器可以感知风力发电机组的转子位置和转速,从而实现对发电机组的控制和调整。此外,霍尔传感器还可以用来检测电流、电压等电力参数,实现能源的监测和控制。

六、安防领域

在安防领域中,霍尔传感器可以应用于门窗磁感应器中。通过在门窗上安装霍尔传感器,可以实现对门窗状态的监测,当门窗被打开或关闭时,传感器会发出信号,触发安防系统的警报。此外,霍尔传感器还可以用于磁卡锁、电子锁等安防设备中,实现对门锁状态的检测和控制。

霍尔式速度传感器工作原理

霍尔式速度传感器工作原理

霍尔式速度传感器工作原理

1. 介绍

速度传感器是一种用于测量物体运动速度的装置,而霍尔式速度传感器是其中一种常用的传感器类型。本文将详细讨论霍尔式速度传感器的工作原理及其应用。

2. 霍尔效应

为了理解霍尔式速度传感器的工作原理,首先需要了解霍尔效应。霍尔效应是一种基于电磁学原理的现象,它指出在通过具有电流的导体时,若垂直于电流方向施加一个磁场,将会在导体两侧产生一个电压差,这就是所谓的霍尔电压。

3. 霍尔元件

霍尔式速度传感器中使用的关键部件是霍尔元件,它是一种基于霍尔效应的传感器元件。具体来说,霍尔元件由一个薄片状的半导体材料构成,两侧接上一个电源,而其中心区域则连接一个输出线路。当施加磁场垂直于薄片时,将会在两侧产生电压差,这个差值将作为输出信号传递到输出线路。

4. 工作原理

霍尔式速度传感器是通过检测旋转物体上的磁场变化来测量物体的速度。它通常与磁性码盘或磁性标记结合使用,而磁场的变化通过前面提到的霍尔元件来检测。

当物体移动时,磁性码盘或磁性标记上的磁场会随之改变。这些磁场变化会被霍尔元件感知,并产生相应的电压差。传感器输出的电压信号会随着物体运动的速度和方向发生变化,从而提供了物体的速度信息。

5. 优点与应用

5.1 优点

•霍尔式速度传感器具有较高的灵敏度和精确性,能够提供可靠的速度测量结果。

•它具有快速响应的特点,能够实时获取物体的速度变化。

•霍尔式速度传感器结构简单,体积小巧,易于安装和集成到各种设备中。

5.2 应用

•霍尔式速度传感器广泛应用于汽车行业,用于测量车辆的车速和转速,以提供给车辆控制系统使用。

霍尔传感器测速原理

霍尔传感器测速原理

霍尔传感器测速原理

霍尔传感器是一种常用的测速传感器,主要通过霍尔效应来实现测速功能。霍尔效应是指当通过一定方向上的电流通过一定方向上的金属或半导体材料时,在这个材料上会产生一个垂直于电流方向和磁场方向的电势差。在测速应用中,常用的霍尔传感器是基于半导体材料的霍尔元件。

测速原理是利用霍尔传感器通过感应磁场来检测转子的旋转速度。通常情况下,霍尔传感器的安装位置与转子有一定的距离,通过磁场感应,可以检测到转子上的磁铁或磁场的变化。当转子高速旋转时,磁场变化的速度也会随之增加,因此霍尔传感器可以通过检测到的磁场变化来计算出转子的转速。

具体实现时,霍尔传感器一般由霍尔元件、信号调理电路和输出接口组成。当转子上的磁铁或磁场靠近霍尔元件时,霍尔元件会产生一个与磁场强度相关的电压信号。信号调理电路会对这个电压信号进行放大和滤波处理,然后将处理后的信号通过输出接口传输给外部系统进行处理和计算。

需要注意的是,为了确保测速的准确性,霍尔传感器的安装位置和方向都需要严格控制。同时,测速系统的工作环境也会对测速精度产生一定的影响,因此在实际应用中需要进行适当的校准和调整。

总结起来,霍尔传感器测速原理主要是基于霍尔效应,在感应转子的磁场变化时产生电压信号,经过信号调理和处理后输出

转速信息。这种测速方法具有响应快速、精度高和稳定性好等优点,在各种工业和汽车应用中都得到了广泛应用。

简要叙述霍尔式传感器的工作原理

简要叙述霍尔式传感器的工作原理

简要叙述霍尔式传感器的工作原理

霍尔式传感器是一种被广泛应用的电机控制的传感器,它的工作原理是利用铁磁材料的一种特性:当它接近磁场时,它会发生磁力变化。霍尔传感器由一块有磁性的材料,一个磁芯,一个相位检测器和一个检测端口组成。磁芯是一块金属片,其中包含多个磁极,而相位检测器则可以观察来自磁芯的磁场读数。

首先,当霍尔传感器会靠近外部磁场时,磁芯上的磁场会随着外部磁场的变化而发生变化,而相位检测器则可以观测这种变化,并将其转换为数字信号。此外,相位检测器还可以用来检测磁芯上的不同磁极的速度。它们会测量每个磁极经过的速度,以及它们的绝对速度和方向。

当霍尔传感器感应到磁场时,它会产生一个数字响应,这个数字响应受到外部磁场的强度和方向的影响,同时它还受到磁芯上不同磁极的速度影响。所以,当外部磁场发生变化,霍尔传感器会产生一个数字响应,而当外部磁场不变时,霍尔传感器会产生一个不变的数字响应。

总之,霍尔传感器是一种利用外部磁场变化以及磁芯上不同磁极的速度来检测变化的传感器。它可以在许多不同的应用中使用,其中包括自动控制、流量检测、磁核检测、位置检测和速度检测等。它的主要优点是具有高精度、无需校准和耐高温等特点。同时,霍尔传感器也具有低成本和可编程等优点,可以说它在电机控制领域发挥了重要作用。

霍尔速度传感器原理

霍尔速度传感器原理

霍尔速度传感器原理

霍尔速度传感器是一种基于霍尔效应的传感器,用于测量物体的速度。该传感器利用霍尔元件的特性,在磁场的作用下产生电势差,并通过测量电势差的大小来确定物体的速度。

霍尔元件是一种半导体器件,由两个导电材料构成,并被放置在一个磁场中。当磁场与霍尔元件垂直时,通过霍尔元件的电流产生电势差。这是因为霍尔元件的两个导电材料具有不同的载流子类型,一个是带负电荷的电子,另一个是带正电荷的空穴。磁场的作用会导致电子和空穴在霍尔元件中沿着不同的方向移动,从而在导电材料之间产生电势差。

传感器通过测量霍尔元件之间的电势差来确定物体的速度。当物体运动时,磁场的变化会导致电势差的变化。传感器测量电势差的大小,并将其转换为与速度相关的电信号。这个电信号可以被处理器或其他设备用来计算物体的速度。

霍尔速度传感器具有精度高、响应快、寿命长等优点,并且可以测量各种类型的物体的速度。它广泛应用于汽车、工业自动化、航空航天等领域中的速度测量和控制。

霍尔式速度传感器工作原理

霍尔式速度传感器工作原理

霍尔式速度传感器工作原理

霍尔式速度传感器是一种常用的非接触式传感器,它可以测量物体的速度和位置。它的工作原理是基于霍尔效应,即当一个电流通过一个导体时,会在导体两侧产生一个电场,这个电场会影响导体内的电子运动,从而产生一个电势差。当导体移动时,电场的方向也会发生变化,从而导致电势差的变化。通过测量这个电势差的变化,可以确定物体的速度和位置。

霍尔式速度传感器通常由一个霍尔元件和一个磁场发生器组成。磁场发生器可以是一个永磁体或一个电磁体,它会产生一个恒定的磁场。当物体移动时,它会在霍尔元件上产生一个变化的磁场,从而引起电势差的变化。通过测量这个电势差的变化,可以确定物体的速度和位置。

霍尔式速度传感器具有以下优点:

1. 非接触式测量:霍尔式速度传感器不需要与物体接触,因此可以避免磨损和摩擦,从而提高传感器的寿命和精度。

2. 高精度:霍尔式速度传感器可以实现高精度的测量,可以达到微米级别的精度。

3. 高速度:霍尔式速度传感器可以实现高速度的测量,可以达到几千转每分钟的速度。

4. 可靠性高:霍尔式速度传感器具有较高的可靠性,可以在恶劣的环境下工作。

5. 体积小:霍尔式速度传感器体积小,可以方便地安装在狭小的空间内。

霍尔式速度传感器广泛应用于机械制造、汽车、航空航天、电子设备等领域。例如,在汽车中,霍尔式速度传感器可以用于测量车轮的转速和车速,从而实现车辆的稳定性控制和制动系统的控制。

总之,霍尔式速度传感器是一种非常重要的传感器,它具有高精度、高速度、可靠性高等优点,可以广泛应用于各种领域。

加速度传感器电路设计与数据处理算法

加速度传感器电路设计与数据处理算法

加速度传感器电路设计与数据处理算法

概述

随着科技的发展,加速度传感器广泛应用于可穿戴设备、汽车安全系统、智能手机等领域。本文将讨论加速度传感器电路设计与数据处理算法的相关内容,介绍加速度传感器的基本原理以及常用的电路设计方案和数据处理算法。

1. 加速度传感器基本原理

加速度传感器是一种测量物体加速度的装置。它通过测量由物体产生的惯性力来精确测量物体在三个方向上的加速度。常用的加速度传感器包括压电式、微机电系统(MEMS)式和霍尔式等。

压电式传感器基于压电效应,当物体受到外力作用时,引起压电材料产生电荷分布的变化。通过测量电荷的变化,可以推断物体的加速度。这种传感器具有较高的测量精度和频率响应,但成本较高。

MEMS式传感器基于微机电系统技术,通过微米级电极和敏感质量体的结构,测量感应质量体的微小变位。这种传感器具有小巧轻便、功耗低的优点,并广泛应用于移动设备和汽车等领域。

霍尔式传感器基于霍尔效应,通过测量磁场的变化来推断加速度。这种传感器具有高灵敏度和良好的温度稳定性,但受到外界磁场的干扰较大。

2. 加速度传感器电路设计

在加速度传感器的电路设计中,主要考虑传感器的功耗、噪声、输出电压范围和抗干扰性等因素。

为了减小功耗,可以采用低功耗的运放和电源管理电路,保证传感器的正常工作并延长电池寿命。

为了减小噪声,可以采用金属屏蔽以及滤波电路。金属屏蔽可以有效地减少传感器周围的电磁辐射干扰,而滤波电路可以滤除高频噪声。

为了保证输出电压范围,可以采用自适应增益控制电路和电流平衡电路。自适应增益控制电路能够根据实际情况调整传感器的增益,提高信号的动态范围。电流平衡电路能够减小由于工艺差异引起的零点漂移。

霍尔传感器测速原理

霍尔传感器测速原理

霍尔传感器测速原理

首先,我们需要了解一下霍尔效应。霍尔效应是指当导体中有电流通过时,放置在导体两侧的磁场会使导体产生电压。这个现象被称为霍尔效应,利用这一效应可以制造出霍尔传感器。

霍尔传感器通常由霍尔元件和磁场发生器组成。当被测物体移动时,磁场发生器会产生磁场,而霍尔元件则会受到磁场的影响产生电压信号。通过测量这个电压信号的变化,就可以得知物体的速度。

在实际应用中,霍尔传感器可以被广泛应用在汽车、电梯、工业设备等领域。比如在汽车中,霍尔传感器可以被用来测量车轮的转速,从而实现车速的测量。在电梯中,霍尔传感器可以被用来监测电梯的运行速度,确保电梯的安全运行。在工业设备中,霍尔传感器可以被用来监测机械设备的运行速度,从而实现对设备的控制和监测。

除了测速外,霍尔传感器还可以被用来检测物体的位置。通过对霍尔传感器的布置和信号处理,可以实现对物体位置的准确测量。这使得霍尔传感器在自动化控制系统中有着重要的应用。

总的来说,霍尔传感器测速原理是基于霍尔效应和磁场的变化来实现的。通过对磁场变化产生的电压信号进行测量,可以实现对物体速度的准确测量。霍尔传感器在汽车、电梯、工业设备等领域有着广泛的应用,不仅可以实现对物体速度的测量,还可以实现对物体位置的准确监测。这使得霍尔传感器成为了自动化控制系统中不可或缺的重要组成部分。

霍尔传感器原理及检测

霍尔传感器原理及检测

霍尔传感器原理及检测

霍尔传感器通常由霍尔元件、调零电路和放大电路组成。霍尔元件是

较薄的半导体片,具有电极和霍尔层。当材料两侧的霍尔层感受到垂直方

向上的磁场时,会在霍尔层上产生电势差,即霍尔电压。通过调零电路可

以消除外界的磁场干扰,确保传感器的准确性和稳定性。放大电路则用于

放大霍尔电压,以便进行后续的处理和控制。

霍尔传感器的检测原理是基于磁场的特性。当感应到磁场时,霍尔元

件会产生霍尔电压。通过测量霍尔电压的大小和方向,可以判断磁场的强

度和方向。由于霍尔电压和磁场呈线性相关关系,因此可以通过测量霍尔

电压来确定磁场的变化。

1.高精度:由于霍尔电压与磁场的线性相关关系,因此可以实现高精

度的磁场检测和测量。

2.高灵敏度:霍尔传感器对小磁场变化的敏感度较高,可以检测到微

弱的磁场信号。

3.快速响应:由于霍尔元件的特性,霍尔传感器具有较快的响应速度。

4.无接触检测:霍尔传感器的工作原理不需要物理接触,只需要感受

磁场,因此不会受到物质表面的影响。

1.位置检测:可以用于检测物体的位置和运动状态,常用于机器人、

自动化生产线等领域。

2.速度测量:可以用于测量物体的转速和线速度,常用于汽车、电机

控制等领域。

3.磁场检测:可以用于检测磁场的存在和变化,常用于磁力计、地磁测量等领域。

4.电流检测:可以利用霍尔效应来测量电流的大小和方向,常用于电力系统、电机驱动等领域。

总之,霍尔传感器是一种基于霍尔效应原理的电子器件,可以用于检测、测量和控制磁场。其具有高精度、高灵敏度、快速响应和无接触检测等优点,在多个领域得到广泛应用。

传感器技术霍尔式传感器

传感器技术霍尔式传感器

1)保持元件的控制电流恒定,则元件的输出正比于磁感应强度。 因此,可以测定恒定和交变磁感应强度,如高斯计;同时凡是能转 化为磁感应强度变化的量都能进行测量,如位移、角度、转速和加 速度等。
2)保持元件感受的磁感应强度不变时,则元件的输出正比于控制电 流。因此,主要的应用有交、直流的电流表、电压表等;同时凡能 转换为电流变化的量,均能进行测量。
•传感器技术——霍尔式传感器
•12
为霍尔电场 E,H 相应的电势称为霍尔电势
U H
fL q0vB
fE
q0EH
q0
UH b
h
经过分析:
UH KHIB
N型半导体薄片
K H 为霍尔片的灵敏度系数
•传感器技术——霍尔式传感器
•1
2)霍尔元件的应用
UH KHIB
根据霍尔输出与控制电流和磁感应强度的乘积成正比的关系 可知,霍尔元件主要用在下述三个方面:
霍尔片是一块矩形半导体薄片。
控制电流端引线 (激励电极)
霍尔电势输出端引线 (霍尔电极)
基本电路形式
UH KHIB
•传感器技术——霍尔式传感器
•4
4)霍尔传感器的应用
霍尔元件及霍尔传感器的应用十分广泛。在测量领域,可 用于测量磁场、电流、位移、压力、振动、转速等;在通信领 域,可用于放大器、振荡器、相敏检波、混频、分频以及微波 功率测量等;在自动化技术领域,可用于无刷直流电机、速度 传感、位置传感、自动记数、接近开关、霍尔自整角机构成的 伺服系统和自动电力拖动系统等。
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湖南科技大学

课程设计

题目霍尔式加速度传感器

作者伍文斌

学院机电工程学院

专业测控技术与仪器

学号1403030104

指导教师杨淑仪、凌启辉

二零一七年六月二十日

目录

摘要 (3)

第一章霍尔传感器基本原理 (4)

1.1霍尔效应 (4)

1.2霍尔元件 (5)

第二章加速度传感器设计方案 (6)

2.1设计理念 (6)

2.2设计电路图 (6)

2.3电路图解析 (7)

第三章传感器结构参数 (10)

第四章参考文献

摘要

霍尔传感器是基于霍效应而将被测量转化成电动势输出的一种传感器。霍尔元件已发展成一个品种多样的磁传感器产品簇,并且得到广泛的应用。霍尔器件是一种磁传感器,用它可以检测磁场及其变化,可以在各种与磁有关的场合中使用。霍尔传感器以霍尔效应为其工作原理。本文的加速度传感器属于霍尔开关器件,当物体移动时,若使其表面带上一定磁场,当其接近传感器时,会输出高电平,通过计算一定时间内的转的圈数(如汽车轮胎的转动圈数),可以得到物体运动的加速度(如汽车行驶的加速度)。霍尔开关器件无触点、无磨损、输出波形清晰、无抖动、无回跳、位置重复精度高。取用了各种补偿和保护措施的霍尔器件的工作温度范围宽等特点,因此应用广泛。

关键字:霍尔效应;霍尔开关器件;转动;加速度

第一章霍尔传感器基本原理

1.1霍尔效应

所谓霍尔效应,是指磁场作用于载流金属导体、半导体中的载流子时,产生横向电位差的物理现象。金属的霍尔效应是1879年被美国物理学家霍尔发现的。当电流通过金属箔片时,若在垂直于电流的方向施加磁场,则金属箔片两侧面会出现横向电位差。半导体中的霍尔效应比金属箔片中更为明显,而铁磁金属在居里温度以下将呈现极强的霍尔效应。

利用霍尔效应可以设计制成多种传感器。霍尔电位差UH的基本关系为

UH=RHIB/d (18)

RH=1/nq(金属)(19)

式中RH——霍尔系数:

n——载流子浓度或自由电子浓度;

q——电子电量;

I——通过的电流;

B——垂直于I的磁感应强度;

d——导体的厚度。

应该指出:霍尔效应对于一切导电体(导体、金属半导体)都成立。

图1 霍尔效应原理图

1.2霍尔元件

霍尔元件是应用霍尔效应的半导体。一般用于电机中测定转子转速,如录象机的磁鼓,电脑中的散热风扇等;是一种基于霍尔效应的磁传感器,已发展成一个品种多样的磁传感器产品族,并已得到广泛的应用。霍尔元件具有许多优点,它们的结构牢固,体积小,重量轻,寿命长,安装方便,功耗小,频率高(可达1MHZ),耐震动,不怕灰尘、油污、水汽及盐雾等的污染或腐蚀。

图2 霍尔元件示意图

1.3霍尔元件基本电路

第二章 加速度传感器设计方案

2.1设计理念

当有磁场靠近霍尔元件时,霍尔元件将产生电压,撤去磁场,又将恢复低电平。当汽车在马路上行驶时,其轮胎会一起转动,只要在转轴的圆周上粘上一粒磁钢,让霍尔开关靠近磁钢,就有信号输出,转轴旋转时,就会不断地产生脉冲信号输出。如果在圆周上粘上多粒磁钢,可以实现旋转一周,获得多个脉冲输出。在粘磁钢时要注意,霍尔传感器对磁场方向敏感,粘之前可以先手动接近一下传感器,如果没有信号输出,可以换一个方向再试。轮胎转动时,霍尔元件将产生脉冲,由此可得到固定时间内汽车轮胎的转动次数N 和转速n,汽车行驶速度nr r v πω2==,以及汽车加速度t v a ∆∆=/。为提高测量的灵敏度,在轮胎上等距离的安装多个永久磁铁。

2.2设计电路图

其中霍尔元件用其等效电路代替(其原理见2.3)

图3 电路图

2.3电路图解析

a霍尔元件的零位误差补偿电路

所谓零位误差,就是指在无外加磁场或无控制电流的情况下,霍尔元件产生输出电压并由此而产生的误差称为零位误差。它主要表现为以下几种具体形式:(1)不等位电动势(2)寄生直流电势(3)感应零电势(4)自激场零电势。

在实验中发现,对于霍尔元件来说,不等位电动势与不等位电阻是一致的,因此,可以将霍尔元件等效为一个电桥,并通过调整其电阻的方法来进行补偿图4为霍尔元件的结构,其中A、B为控制电极,C、D为霍尔电极,在极间分布的电阻用R1、R2、R3、R4表示,等效电路如图5所示。

在理想情况下,R1=R2=R3=R4,即可取得零位电动势为零(或零位电阻为零),从而消除不等位电动势。实际上,若存在零位电动势,则说明此4个电阻不完全相等即电桥不平衡。为使其达到平衡,可在阻值较大的桥臂上并联可调电阻RP或在两个臂上同时并联电阻RP和R。理论上可采用三种调整方案,第一种方案为单桥臂挂可调电阻,如图6所示;第二和第三种方案为双桥臂挂可调电阻,如图7、图8所示。

本次设计以图8所示电路作为霍尔元件的补偿电路,不但电路简单,而且测量精度高、容易操作,可作为霍尔元件补偿电路的首选。

b霍尔元件的温度补偿电路

霍尔元件受温度的影响较大,必须进行温度补偿,常见的温度补偿有(1)采用恒流源供

R的阻值(3)采用恒压源和输入回路串联电和输入回路并联电阻(2)合理选取负载电阻L

电阻(4)采用温度补偿元件(5)桥路补偿电路。

本次设计采用恒流源供电和输入回路并联电阻进行温度补偿。

图9 补偿电路

C放大电路

本次设计使用UA741集成放大器进行放大。

图10 放大电路

第三章传感器结构参数

图11

v .. . ..

第四章参考文献

[1]唐文彦.传感器.第5版[M].北京:机械工业出版社.2014,1:83-87

[2]李醒飞.测控电路.第5版[M].北京:机械工业出版社.2006,1.

[3]徐恕宏.传感器原理及其设计基础[M].北京:机械工业出版社.1989.

[4]李科杰.新编传感器技术手册[M].国防工业出版社.2002,1.

[5]刘迎春,叶湘滨.传感器原理设计与应用[M].国防科技大学出版社.2004.

[6]丁镇生.传感器及传感器技术应用[M].电子工业出版社.1997,10.

. . . 资料. .

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