8霍尔传感器讲解
霍尔传感器教学课件
磁编码器
用于测量物体的旋转或线性位 置。
霍尔传感器在电子、汽车行业中的应用
电子
智能手机、电视机、电脑、数字相机
汽车
转向传感器、刹车传感器、车速传感器、燃油 传感器
霍尔传感器的优缺点
优点
灵敏度高、响应速度快、可靠性高、无机械磨损
缺点
价格较高、受环境影响大、精度受限制
霍尔传感器的维护
1 定磁干扰，确保霍尔传感器的正常工作和长寿命。
3 应用场景
霍尔传感器常用于电子 设备中，如智能手机、 电视机、电脑、数字相 机。
霍尔传感器的分类
根据输出信号分类
线性霍尔传感器、开关型霍尔传感器
根据工作原理分类
电流感应型霍尔传感器、磁感应型霍尔传感器
常见的霍尔传感器
电子流量计
用于测量液体或气体的流速和 体积。
位置传感器
用于检测物体的位置或位置变 化。
定期清洁霍尔传感器，防止灰尘和杂质堆积。
2 避免电磁干扰
将霍尔传感器安装在远离电磁源的位置，避免干扰。
3 遵循正确的使用方式
遵循使用手册中的指导，正确使用和维护霍尔传感器。
结论
1 霍尔传感器是一种重要的传感器
它通过测量磁场变化实现非接触式测量，广泛应用于电子和汽车行业。
2 有广泛的应用场景
霍尔传感器在智能手机、电视机、电脑、汽车等设备中发挥重要作用。
霍尔传感器教学课件PPT
# 霍尔传感器教学课件PPT 霍尔传感器是一种广泛应用于电子设备中的传感器。本教学课件将全面介绍 霍尔传感器的定义、工作原理，以及在电子和汽车行业的应用。
什么是霍尔传感器
1 定义
霍尔传感器是利用霍尔 效应来测量电磁场强度 变化的一种传感器。
第八章 检测技术的基础——霍尔传感器
施密特触发器,输出电路所 构成。 放大器采用差分式，利于
抗干扰； 施密特触发器是常用的限位
电平翻转的电路； 输出电路采用集电极开路方式(2,
3脚）。
2.线性集成块
放大器采用三运放组成精密电桥放大器，具有强大的抗干扰 能力。考虑到需要线性输出，有的器件内部安排了线性补偿电路。
角位移
3
2
1
7—14 角位移测量仪结构示意图
1—极靴 2—霍尔器件 3—励磁线圈
角度和电势变化正比，但不是线性，必须采用特定形状的磁极
位移
在磁场强度相同而极性相反的两个磁铁气隙中放置一 个霍尔元件。当元件的控制电流I恒定不变时，霍尔电 势方V 向H的与变磁化感梯应度强d度B dBx成为正一比常。数若则磁当场霍在尔一元定件范沿围x内方沿向x 移动时，VH 的变化为:
三.霍尔片的电路补偿
1.不等位电势的补偿:
不对称电路简单，而对称补偿的温度稳定性要好些
2.温度补偿
霍尔元件一般为半导体材料制成,许多参数都会受到温度的影响.例如迁移率、电 阻率都受到温度变化而明显变化。由此引起灵敏度,输入电阻,输出电阻都发 生相应变化.为了保证测量精度,有必要采取补偿措施。
（1）恒流源分压电阻法:
霍尔元件是半导体四端薄片，一般做成正方形，在薄片的相对两侧对称的悍上两对电极 引出线（一对称激励电流端，另一对称霍尔电势输出端）
霍尔元件实测
演示视频
二、霍尔片的主要技术指标
1.额定激励电流IH:
霍尔元件温升10C所焦耳热W.
Wj
I 2R
I 2
的测量以及自动控制。归纳起来，霍尔传感器主要有下列三 个方面的用途：
①维持I、a不变，则E=f(B)，在这方面的应用有：测量
普及一下基础知识——霍尔传感器工作原理
普及一下基础知识——霍尔传感器工作原理霍尔传感器是一种基于霍尔效应工作的传感器，可用于检测磁场的存在和强度。
这种传感器通常由霍尔元件、运放放大电路和输出电路组成。
在本文中，我们将详细介绍霍尔传感器的工作原理及其应用领域。
首先，让我们了解一下霍尔效应。
霍尔效应是指当一个导电体横跨于外磁场时，在导电体两侧产生一种电势差。
这个效应是由洛伦兹力产生的，洛伦兹力是磁场施加在流经导体上的电荷所产生的力。
洛伦兹力的大小与电荷的速度、电荷的量以及磁场的强度和方向有关。
基于霍尔效应，霍尔传感器利用霍尔元件来产生电势差的变化来检测磁场。
霍尔元件通常是一个薄薄的半导体片，其上有一个沿片厚方向施加的电场。
当磁场作用于元件上的电荷载流子时，根据洛伦兹力的作用，载流子会偏转，从而产生一个电势差。
这个电势差可以通过连接在霍尔元件上的电路进行放大和测量。
霍尔元件中的电场是由一种叫做霍尔电位的电势差产生的。
霍尔电位可以通过在芯片中施加一个电场来产生，这个电场由芯片两侧的金属层产生。
当没有磁场存在时，电势差为零。
但是当磁场作用于元件时，车载流子会偏转并堆积到芯片的一侧，从而引起霍尔电位的变化，进而产生一个电压信号。
为了提高霍尔传感器的灵敏度和稳定性，通常将元件的输出信号输入到一个运放放大电路中。
运放放大电路可以将微弱的电信号放大到可以被测量和处理的水平。
运放放大电路通常由一个差动放大器组成，其中一个输入端连接到霍尔元件的输出端，另一个输入端连接到一个反馈电阻。
运放放大电路可以提供一个稳定、线性，并且相对高的增益，以确保传感器的精度和可靠性。
最后，输出电路将放大的信号转换成适合应用的形式，例如模拟电压信号或数字信号。
根据具体的应用需求，输出电路可以采用不同的设计方案，如振荡电路、比较器电路或模数转换器等。
霍尔传感器具有广泛的应用领域。
它们可以用于测量电流、转速、位置和磁场强度等方面。
在汽车领域，霍尔传感器常用于测量车速、转速和引擎位置等。
霍尔传感器工作原理
霍尔传感器工作原理
霍尔传感器（Halleffectsensor）是一种特殊的电子传感器，用于检测电磁场的强度和电流的流向，它可以实现无接触的电流测量，使用十分方便，非常节约能源。
本文将介绍霍尔传感器的工作原理以及其在实际应用中的优势。
一、霍尔传感器的工作原理
霍尔传感器是由半导体制作而成，其内部由两个p-n接合组成，中间有一个电流路径，即霍尔效应电路。
当这样的电路放置在外部磁场中时，在其中间的电流路径会随着外部的磁场强度发生变化，从而产生电动势，通过测量电动势可以获得外部磁场的强度。
霍尔传感器可以将切场电流检测内部电阻变化，产生霍尔效应，由此得到电流方向和磁场强度。
此外，它还可以通过检测滞后电流换向量或检测外磁场振荡来测量电流方向和磁场强度。
二、霍尔传感器的优势
霍尔传感器与普通电流传感器相比，最大的优势在于它可以无接触地测量电流。
这意味着它可以对电流的变化作出快速的响应，而且无须拆开电路，从而减少了检测故障时的时间和维护成本。
此外，霍尔传感器的测量精度也非常高，可以检测复杂的电流信号，并可以长时间可靠运行。
它可以适用于室温至高温，大多数情况下不需要冷却，因而非常节省能源。
三、结论
霍尔传感器是一种广泛应用的电子传感器，它具有无接触测量电
流、高精度、长时间可靠运行、节省能源等优势，因此被广泛应用于工业自动化，汽车控制，航空电子等领域。
本文介绍了霍尔传感器的工作原理和优势，希望能为读者提供一些建议，以便他们在实际应用中更好地使用霍尔传感器。
霍尔传感器工作原理
霍尔传感器工作原理霍尔传感器是一种常见的电磁传感器，利用霍尔效应来测量或者检测磁场的存在和强度。
它通常由霍尔元件、电源、信号处理电路和输出接口组成。
下面将详细介绍霍尔传感器的工作原理。
1. 霍尔效应简介霍尔效应是指当电流通过一块导体时，若在该导体周围存在磁场，会在导体两侧产生一种电势差，这种现象被称为霍尔效应。
该电势差与电流、磁场强度以及导体材料的特性有关。
2. 霍尔元件霍尔元件是霍尔传感器的核心部件，通常由半导体材料制成。
它具有一个导电通道，电流沿着该通道流动。
当磁场作用于该通道时，电子将受到洛伦兹力的作用，导致电子在通道两侧产生不平衡的电荷分布，从而形成电势差。
3. 工作原理当霍尔传感器工作时，首先需要给霍尔元件供电。
普通情况下，霍尔元件需要直流电源进行工作。
电源的电压可以根据具体需求进行选择。
当电流通过霍尔元件的导电通道时，如果该通道周围存在磁场，就会在通道两侧产生电势差。
这个电势差可以通过信号处理电路进行放大和处理，最终输出一个与磁场强度相关的电压信号。
4. 信号处理电路信号处理电路对从霍尔元件输出的电势差进行放大和处理，以得到一个可用的电压信号。
处理电路通常包括放大器、滤波器和稳压电路等部份。
放大器负责放大霍尔元件输出的微弱电势差，以提高信号的灵敏度和稳定性。
滤波器用于去除噪声信号，确保输出信号的准确性和稳定性。
稳压电路则用于保持电源电压的稳定，以确保信号处理电路的正常工作。
5. 输出接口经过信号处理电路处理后，霍尔传感器将输出一个与磁场强度相关的电压信号。
这个信号可以通过输出接口连接到其他设备或者系统中，以实现相应的控制、测量或者检测功能。
常见的输出接口包括摹拟输出和数字输出。
摹拟输出通常是一个连续变化的电压信号，其幅度与磁场强度成正比。
数字输出则是一个离散的电平信号，通常用于表示磁场的存在与否或者判断磁场强度的高低。
6. 应用领域霍尔传感器在许多领域中得到广泛应用。
例如，它可以用于测量和检测磁场的强度和方向，用于电流和速度的测量，用于位置和位移的检测，以及用于接近开关和磁性编码器等。
第八章霍尔传感器
第八章霍尔传感器
图8-1 霍尔元件
a）霍尔效应原理图b）薄膜型霍尔元件结构示意图c）图形符号d）外形总结：
图8-2 线性型霍尔集成电路
a）外形尺寸b）内部电路框图c）双端差动输出型外观
图8-3 线性型霍尔集成电路输出特性
开关型霍尔集成电路将霍尔元件、稳压电路、放大器、施密特触发器
（集电极开路输出门）等电路做在同一个芯片上。
当外加磁场强度超过OC门由高阻态变为导通状态，输出变为低电平；当外加磁场强度低
门重新变为高阻态。
这类器件中较典型的有UGN3020
图8-4 开关型霍尔集成电路
a）外形尺寸b）内部电路框图
图8-8角位移测量仪结构示意图
1－极靴2－霍尔器件3－励磁线圈发散性思维：
图8-12霍尔接近开关应用示意图
a）外形b）接近式c）滑过式d）分流翼片式
1－运动部件2－软铁分流翼片
）接近式c）滑过式哪一种不易损坏？为什么？
8-12d中，磁铁和霍尔接近开关保持一定的间隙、均固定不动。
软铁制作的分流翼片与运动部件联动。
当它移动到磁铁与霍尔接近开关之间时，磁力线被屏蔽，无法到达霍尔接近开关，所以此时霍尔接近开关输出跳变为高电平。
改变分流翼片的宽度可以改变霍尔接近开关的高电平与低电平的占空比。
发散性思维：电梯“平层”如何利用分流翼片的原理？
霍尔传感器的其他用途：霍尔电压传感器、霍尔电流传感器、霍尔电能表、霍尔高斯计、霍尔液位计、霍尔加速度计等。
霍尔传感器工作原理
霍尔传感器工作原理霍尔传感器是一种常用的非接触式传感器，利用霍尔效应来检测磁场的变化。
它可以测量磁场的强度、方向和位置，并将其转换为电信号输出。
在本文中，将详细介绍霍尔传感器的工作原理及其应用。
一、工作原理霍尔效应是指当电流通过具有磁敏感材料的导体时，由于洛伦兹力的作用，导体两侧会产生电势差。
这种现象被称为霍尔效应。
基于这一效应，霍尔传感器利用半导体材料中的霍尔元件来检测磁场。
霍尔元件由P型和N型半导体材料构成，中间夹有一层非磁性金属。
当没有外部磁场作用时，霍尔元件中的电子和空穴会以相等的速度运动，导致在霍尔元件两侧没有电势差。
但是，当有磁场垂直于霍尔元件的方向作用时，磁场会使电子和空穴的运动轨迹发生偏转，导致在霍尔元件两侧产生电势差。
霍尔传感器通常由霍尔元件、放大器和输出级组成。
霍尔元件用于检测磁场，放大器用于放大电势差信号，输出级用于将信号转换为可用的电压或电流输出。
二、应用领域1. 位置检测：霍尔传感器可以用于测量物体的位置，如汽车的刹车踏板位置、门窗的开关状态等。
2. 速度测量：通过检测旋转物体上的磁场变化，霍尔传感器可以测量物体的转速，如汽车发动机的转速、电机的转速等。
3. 磁场检测：霍尔传感器可以用于检测磁场的强度和方向，如地磁传感器、磁力计等。
4. 电流检测：霍尔传感器可以通过测量电流产生的磁场来检测电流的大小和方向，如电流互感器、电流表等。
5. 接近开关：霍尔传感器可以用于检测物体的接近或离开，如门禁系统、安全开关等。
三、优点和局限性霍尔传感器具有以下优点：1. 非接触式测量：霍尔传感器不需要与被测物体直接接触，减少了磨损和污染的可能性。
2. 高灵敏度：霍尔传感器对磁场的变化非常敏感，可以检测微弱的磁场变化。
3. 快速响应：霍尔传感器的响应时间非常短，可以实时检测磁场变化。
4. 宽工作温度范围：霍尔传感器可以在较宽的温度范围内工作，适用于各种环境条件。
然而，霍尔传感器也存在一些局限性：1. 受磁场方向限制：霍尔传感器只能检测垂直于元件的磁场，对于水平方向的磁场不敏感。
传感器与检测技术-ppt
2024/9/29
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霍尔转速传感器在汽车防抱死装置（ABS） 中旳应用
带有微
型磁铁
霍尔
旳霍尔
传感器
钢质
若汽车在刹车时车轮被抱死，将产生 危险。用霍尔转速传感器来检测车轮旳转 动状态有利于控制刹车力旳大小。
2024/9/29
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ABS旳工作原理
1—车速齿轮传感器 2—压力调整器 3—控制器
2024/9/29
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霍尔转速表
在被测转速旳转轴上安装一种齿盘，也可 选用机械系统中旳一种齿轮，将线性型霍尔器 件及磁路系统接近齿盘。齿盘旳转动使磁路旳 磁阻随气隙旳变化而周期性地变化，霍尔器件 输出旳微小脉冲信号经隔直、放大、整形后能 够拟定被测物旳转速。
线性霍尔
NS
磁铁
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霍尔式接近开关
当磁铁旳有效磁 极接近、并到达动作 距离时，霍尔式接近 开关动作。霍尔接近 开关一般还配一块钕 铁硼磁铁。
SL3501T
N
mA
DC
DC
VCC 12V
10mA
1
3
V
2
+
_
·
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8.2.2 线性集成霍尔传感器
2.线性集成霍尔传感器旳主要技术特征
输出电压UOUT（V）
2.5
2.0
R=0
1.5
R=15Ω
1.0
R=100Ω
0.5
0 0.04 0.08 0.12 0.16 0.20 0.24 0.28 0.32 磁感应强度B（T）
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8.2.1 开关型集成霍尔传感器
3. 开关型集成霍尔传感器旳工作特征
普及一下基础知识——霍尔传感器工作原理
普及一下基础知识——霍尔传感器工作原理霍尔传感器是一种常用的电子元件，用于检测磁场的存在和强度。
它的工作原理基于霍尔效应，即在一定条件下当电流通过一个导体时，垂直于电流方向的磁场会产生横向于电流和磁场方向的电压。
霍尔传感器通常由霍尔元件、电源和输出电路组成。
霍尔元件是一个半导体器件，两侧有电极用于接收电流，一个导通超过特定值的电流，例如几十毫安甚至更高。
霍尔元件的适用磁场范围由其特定型号确定。
当电流通过霍尔元件时，如果有一个垂直于电流方向的磁场，就会产生横向于电流和磁场方向的电压。
这个电压被称为霍尔电压，其大小与电流和磁场强度成正比。
霍尔传感器可以工作在两种模式下：磁场传感模式和电流传感模式。
在磁场传感模式下，霍尔传感器通过测量霍尔电压来检测附近磁场的存在和强度。
在电流传感模式下，霍尔传感器通过控制经过它的电流以达到特定的电流值，从而实现对磁场的测量。
为了提高霍尔传感器的精确度和可靠性，常常需要对其进行校准。
校准可以通过调整电路参数和测量电路中其他元件的值来实现。
校准的目标是在给定磁场范围内获得准确的传感器输出，并消除因零偏和温度漂移而引起的误差。
霍尔传感器在很多领域得到了广泛的应用。
例如，它们可以用于测量转速、位置、电流和角度等物理量。
在汽车工业中，霍尔传感器可以用于测量发动机转速、车速和节气门位置等信息，从而提供给车辆控制系统。
在工业自动化中，霍尔传感器可以用于检测位置、速度和流量等参数，从而实现对生产过程的监测和控制。
总结一下，霍尔传感器是一种利用霍尔效应工作的电子元件，可以用于检测磁场的存在和强度。
它的工作原理基于电流通过一个导体时，垂直于电流方向的磁场会产生横向于电流和磁场方向的电压。
霍尔传感器在各个领域得到了广泛的应用，可以用于测量转速、位置、电流和角度等物理量。
霍尔传感器工作原理
霍尔传感器工作原理一、引言霍尔传感器是一种基于霍尔效应的传感器，用于检测磁场的存在和强度。
本文将详细介绍霍尔传感器的工作原理及其应用。
二、工作原理霍尔效应是指当电流通过导体时，如果该导体处于磁场中，那末导体两侧会产生电势差。
霍尔传感器利用这一效应来测量磁场的存在和强度。
1. 结构霍尔传感器通常由霍尔元件、放大器和输出级组成。
霍尔元件是传感器的核心部份，它是一种半导体器件，具有特殊的结构和材料，能够感受到磁场的变化。
放大器用于放大霍尔元件输出的微弱信号，以便进行后续处理。
输出级则将放大后的信号转换为数字信号或者摹拟信号输出。
2. 工作原理当磁场作用于霍尔元件时，霍尔元件的两侧会产生电势差。
这个电势差与磁场的强度成正比。
通过测量电势差的大小，我们可以确定磁场的存在和强度。
霍尔传感器的工作原理可以分为以下几个步骤：（1）电流输入：将电流输入到霍尔元件中。
（2）霍尔元件感受磁场：当磁场作用于霍尔元件时，霍尔元件的两侧产生电势差。
（3）放大器放大信号：放大器将霍尔元件输出的微弱信号放大到合适的范围。
（4）信号处理：根据应用的需要，对放大后的信号进行进一步处理，如滤波、放大、数字转换等。
（5）输出信号：将处理后的信号转换为数字信号或者摹拟信号输出，供其他设备或者系统使用。
三、应用领域霍尔传感器由于其灵敏度高、响应速度快、体积小等优点，在许多领域得到广泛应用。
1. 汽车行业霍尔传感器在汽车行业中被广泛应用于转向角度传感、车速传感、发动机控制、刹车系统、气囊系统等方面。
例如，霍尔传感器可以用于测量转向轴的转动角度，从而实现车辆的精确控制。
2. 工业自动化霍尔传感器在工业自动化领域中常用于位置检测、速度检测、物体计数等方面。
例如，霍尔传感器可以用于检测传送带上物体的位置和速度，从而实现自动化生产线的控制。
3. 电子设备霍尔传感器在电子设备中的应用也很广泛，如智能手机、平板电脑、游戏手柄等。
例如，霍尔传感器可以用于智能手机中的翻盖检测、屏幕旋转等功能。
霍尔传感器工作原理
霍尔传感器工作原理引言概述：霍尔传感器是一种常见的磁场传感器，它通过测量磁场的变化来实现对物理量的检测。
本文将详细介绍霍尔传感器的工作原理及其应用。
一、霍尔传感器的基本原理1.1 磁场感应原理霍尔传感器利用霍尔效应，即当导体中有电流流过时，若置于磁场中，会在导体两侧产生电势差。
这是由于磁场对电子的偏转作用导致的。
1.2 霍尔元件的结构霍尔传感器通常由霍尔元件、电源和输出电路组成。
霍尔元件是关键部分，它一般由半导体材料制成，具有特殊的结构，如霍尔元件的两侧分别有N型和P型半导体层，中间是一层绝缘层。
1.3 霍尔元件的工作原理当霍尔元件中有电流流过时，若置于磁场中，磁场会对电子的运动轨迹产生影响，使电子在导体内部聚集或偏转，导致导体两侧产生电势差。
这个电势差可以通过输出电路转化为电压信号，从而实现对磁场的检测。
二、霍尔传感器的类型及特点2.1 线性霍尔传感器线性霍尔传感器输出的电压信号与磁场的强度成线性关系，适用于需要精确测量磁场的应用，如磁场强度测量、位置检测等。
2.2 开关霍尔传感器开关霍尔传感器输出的电压信号在磁场存在时为高电平，无磁场时为低电平，适用于需要检测磁场开关状态的应用，如磁性接近开关、磁性开关等。
2.3 优点和应用霍尔传感器具有灵敏度高、响应速度快、体积小、功耗低等优点。
因此，它广泛应用于汽车电子、工业自动化、电子设备等领域，如车速传感器、转向角传感器、电流检测等。
三、霍尔传感器的工作环境要求3.1 温度要求霍尔传感器对温度的变化比较敏感，因此在使用时要注意工作温度范围，避免超出其允许的温度范围。
3.2 磁场要求霍尔传感器对磁场的强度和方向都有要求，需要根据具体应用选择合适的霍尔传感器。
同时，要避免外部磁场对传感器的干扰，以确保测量结果的准确性。
3.3 电源要求霍尔传感器通常需要外部供电，电源的稳定性对传感器的工作影响较大，应选择稳定的电源，并注意电源电压的匹配。
四、霍尔传感器的优化设计4.1 磁场集中设计通过合理的磁场集中设计，可以提高传感器的灵敏度和精度。
第八章霍尔传感器-PPT课件
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温度误差及其补偿
温度误差产生原因： 霍尔元件的基片是半导体材料，因而对温
度的变化很敏感。其载流子浓度和载流子迁移 率、电阻率和霍尔系数都是温度的函数。 当温度变化时，霍尔元件的一些特性参数， 如霍尔电势、输入电阻和输出电阻等都要发生 变化，从而使霍尔式传感器产生温度误差。
恒流源及输入并联电阻温度补偿电路
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由补偿电路图知，在温度t0和t时
当温度影响完全补偿时，UH0=UHt，则 将式(9-8)~式(9-11)代入式(9-12)，可得
(9-8) (9-9) (9-10) (9-11)
(9-12)
(9-13,14)
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2．选取合适的负载电阻RL 霍尔元件的输出电阻R。和霍尔电势都是温度的函数
移动距离与输出关系
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2．霍尔开关集成器件 常用的霍尔开关集成器件有UGN3000系列，
其外形与UGN3501T相同。
+
霍尔开关集成器件 (a) 内部结构框图；（b）工作特性；（c）工作电路；（d）锁定型器件工作特性
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第三节 霍尔传感器应用
霍尔电势是关于I、B、θ 三个变量的函数，即 E=kIBcosθ ，人们利用这个关系可以使其中两个变量 不变，将第三个量作为变量，或者固定其中一个量、 其余两个量都作为变量。三个变量的多种组合使得霍 尔传感器具有非常广阔的应用领域。霍尔传感器由于 结构简单、尺寸小、无触点、动态特性好、寿命长等 特点，因而得到了广泛应用。如磁感应强度、电流、 电功率等参数的检测都可以选用霍尔器件。它特别适 合于大电流、微小气隙中的磁感应强度、高梯度磁场 参数的测量。此外，也可用于位移、加速度、转速等 参数的测量以及自动控制。归纳起来，霍尔传感器主 要有下列三个方面的用途：
霍尔传感器工作原理
霍尔传感器工作原理霍尔传感器是一种常用的非接触式传感器，利用霍尔效应来检测磁场的存在和强度。
它可以测量磁场的方向、大小和变化速度，并将这些信息转换成电信号输出。
在工业、汽车、航空航天等领域中被广泛应用。
一、霍尔效应的原理霍尔效应是指当电流通过一块导电材料时，如果该材料处于磁场中，磁场会对电流的流动产生影响。
具体来说，当有磁场垂直作用于导电材料的一侧时，导电材料上会形成一侧正极和一侧负极，这种现象就是霍尔效应。
二、霍尔传感器的结构霍尔传感器通常由霍尔元件、信号处理电路和输出接口组成。
1. 霍尔元件：霍尔元件是霍尔传感器的核心部分，它是一种半导体器件，常见的有单晶片霍尔元件和多晶片霍尔元件。
它由两个接触电极和一个中间的霍尔片组成。
当电流通过霍尔片时，磁场的作用会产生霍尔电势，从而形成电压差。
2. 信号处理电路：霍尔元件输出的电压差信号非常微弱，需要经过信号处理电路进行放大和滤波才能得到准确的测量结果。
信号处理电路通常包括放大器、滤波器、增益控制电路等。
3. 输出接口：霍尔传感器的输出接口可以是模拟信号或数字信号。
模拟输出通常是电压信号或电流信号，可以直接连接到其他设备进行进一步处理。
数字输出通常是经过模数转换器转换成数字信号，可以通过总线接口与微处理器或其他数字设备进行通信。
三、霍尔传感器的工作原理当霍尔传感器处于磁场中时，磁场会对霍尔元件产生作用，使霍尔元件上形成一个电势差。
根据霍尔效应的原理，电势差的大小与磁场的强度成正比，与电流的大小成正比，与磁场的方向有关。
具体来说，当磁场垂直作用于霍尔元件时，霍尔元件上形成一个电势差，这个电势差可以通过信号处理电路进行放大和滤波，得到一个准确的输出信号。
根据霍尔元件的结构和工作原理，可以将霍尔传感器分为线性霍尔传感器和开关霍尔传感器两种类型。
1. 线性霍尔传感器：线性霍尔传感器可以测量磁场的大小和方向，并将其转换成线性的电压或电流输出。
在工业自动化、机械控制、磁力测量等领域中得到广泛应用。
B8霍尔式传感器原理及应用课件
The End
•霍尔元件在静止状态下具有感受磁场的独特能力 •霍尔元件的特点：
结构简单可靠 体积小 噪声低 动态范围大(输出电压变化范围可达1000:1) 频率范围宽(从直流到微波频段) 寿命长 价格低
•可以广泛应用于测量： 位移 可转化为位移的力和加速度 磁场变化
•应用中不用永久磁铁产生的磁场，而是用一个可变电流作激磁的 可变磁场，输出电压就决定于控制电流和激磁电流的乘积
霍尔传感器的结构
•片芯是一块矩形半导体薄片 一般采用N形锗、锑化铟、砷化铟、砷化镓和磷砷化铟等
•长边两侧面焊有两根控制电流极引线，短边两侧面的中点焊以两导线 输出霍尔电势
•霍尔芯片一般用非磁性金属、陶瓷或环氧树脂封装
霍尔元件的基本电路
VH KH IB sin
•R为调节电阻，调节控制电流的大小 •VH 两端为霍尔电势输出端
(3-48)
•在磁场和控制电流的作用下，输出端有电压输出 •使用时，I 和 B 都可作为输入信号，输出信号正比于两者的乘积 •建立霍尔电势所需的时间极短(10-12~10-14) •所测外界信号频率可以很高
•霍尔元件可制成位移传感器 •霍尔元件置于两相反方向的磁场中 •在a、b两端通入控制电流 i •左半产生的霍尔电势VH1和右半产生的霍尔电势VH2方向相反 •c，d两端输出电压是VH1-VH2，若使初始位置时VH1=VH2，则输出电压为零。 •当霍尔元件相对于磁极作x方向位移时，可得到输出电压VH=VH1-VH2，且 ΔVH数值正比于位移量Δx，正负方向取决于位移Δx的方向 •霍尔元件传感器既能测量位移的大小，又能鉴别位移的方向
该现象称为霍尔效应，所产生的电动势 VH 称为霍尔电势
霍尔传感器的工作原理
霍尔传感器的工作原理霍尔传感器是一种常见的电子元件，用于测量磁场的强度和方向。
它是根据霍尔效应而设计的，可以在不接触被测物体的情况下获取关于磁场的信息。
在本文中，将详细介绍霍尔传感器的工作原理。
1. 霍尔效应的基本原理：霍尔效应是指当电流通过导体时，在垂直于电流方向的磁场作用下，产生电势差。
这个效应是由于电子受到洛伦兹力的作用，导致电荷分布不平衡而产生的。
霍尔传感器利用了这一效应来测量磁场。
2. 核心元件：霍尔传感器的核心元件是霍尔元件，它通常是以硅材料制成的。
在霍尔元件内部有一条细长的导线，被称为霍尔芯片。
霍尔芯片中有两个电极，一个为输入电极，用于输入电流；另一个为输出电极，用于输出电位差。
3. 工作原理：霍尔传感器工作时，首先通过输入电极输入一定大小的电流。
当电流通过霍尔芯片时，由于磁场的作用，电子受到洛伦兹力的作用而产生偏转。
这导致了霍尔芯片内部电子的不平衡，从而形成了一个电势差。
4. 电位差测量：霍尔传感器的输出电极会读取这个电位差，并将其转换为一个电压信号。
这个电压信号的大小和方向与施加在传感器上的磁场的强度和方向成正比。
因此，通过测量输出电压的变化，可以间接地获取磁场的信息。
5. 灵敏度调节：霍尔传感器可以通过调节输入电流的大小来调整其灵敏度。
一般来说，较大的输入电流将导致较大的电位差，从而提高传感器的灵敏度。
然而，过大的电流也会产生过大的能量损耗，因此需要在实际应用中平衡这两个因素。
6. 应用领域：霍尔传感器在许多领域中得到广泛应用，例如汽车工业、电子设备、航空航天等。
在汽车工业中，霍尔传感器常用于测量车速、转速和行程等参数。
在电子设备中，它可以用于电源管理、电流测量和位置检测等。
在航空航天领域，霍尔传感器被用于导航和自动控制系统中。
总结：霍尔传感器是一种基于霍尔效应的电子元件，可以用于测量磁场的强度和方向。
它的工作原理是通过输入电流产生电势差，并将其转换为输出电压信号。
调节输入电流的大小可以调整传感器的灵敏度。
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霍尔元件
2020/8/14
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霍尔转速表
在被测转速的转轴上安装一个齿盘，也可选取机
械系统中的一个齿轮，将线性型霍尔器件及磁路系统
靠近齿盘。齿盘的转动使磁路的磁阻随气隙的改变而
周期性地变化，霍尔器件输出的微小脉冲信号经隔直、
放大、整形后可以确定被测物的转速。
n 60
f
线性霍尔
22
NS
磁铁
2020/8/14
第八章 霍尔传感器
本章主要学习霍尔传感器 的工作原理、霍尔集成电路的特 性及其在检测技术中的应用，还 涉及磁场测量技术。
霍尔元件是 一种四端元件
2020/8/14
1
第一节 霍尔元件的结构及工作原理
半导体薄片置于磁感应强度为B 的磁场中，磁场方向 垂直于薄片，当有电流I 流过薄片时，在垂直于电流和磁 场的方向上将产生电动势EH，这种现象称为霍尔效应。
以下哪一个激励电流的数值较为妥当？
5μA 0.1mA 2mA 80mA
2020/8/14
7
第二节 霍尔集成电路
霍尔集成电路可分为线性型和开关型两大类。 线性型集成电路是将霍尔元件和恒流源、线性差 动放大器等做在一个芯片上，输出电压为伏级，比直 接使用霍尔元件方便得多。较典型的线性型霍尔器件 如UGN3501等。
5-霍尔集成电路（PNP型霍尔IC）
2020/8/14
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霍尔式无触点汽车电子点火装置(续）
当叶片遮挡在霍尔IC面前时，PNP型霍尔IC的输出为低电平， 晶体管功率开关处于导通状态，点火线圈低压侧有较大电流通
2020/8/14
10
开关型霍尔集成电路 的外形及内部电路
Vcc
霍尔 元件
施密特 触发电路
OC门
双端输入、
.单端输出运放
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11
开关型霍尔集成电路 （OC门输出）的接线
请按以下电路，将下一页中的有关元件连接起来.
2020/8/14
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开关型霍尔集成电路 与继电器的接线
?
开关型霍尔集成电路的史密特输出特性
20
霍尔转速表原理
当齿对准霍尔元件时，磁力线集中穿过霍尔 元件，可产生较大的霍尔电动势，放大、整形 后输出高电平；反之，当齿轮的空挡对准霍尔 元件时，输出为低电平。
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霍尔转速传感器在汽车防抱死装置 （ABS）中的应用
带有微
型磁铁
霍尔
的霍尔
传感器
钢质
若汽车在刹车时车轮被抱死，将产生危险。 用霍尔转速传感器来检测车轮的转动状态有助 于控制刹车力的大小。
线性型三端 霍尔集成电路
2020/8/14
8
线性型霍尔特性
右图示出了具有双 端差动输出特性的线性 霍尔器件的输出特性曲 线。当磁场为零时，它 的输出电压等于零；当 感受的磁场为正向（磁 钢的S极对准霍尔器件 的正面）时， 输出为 正；磁场反向时，输出 为负。
2020/8/14
请画出线性范围
9
开关型霍尔集成电路
个关系可以使其中两个量不变，将第 三个量作为变量，或者固定其中一个 量，其余两个量都作为变量。这使得 霍尔传感器有许多用途。
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霍尔特斯拉计（高斯计）
霍尔元件
2020/8/14
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霍尔高斯计（特斯拉计）的使用
霍尔元件
磁铁
2020/8/14
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霍尔传感器用于测量磁场强度
测量铁心 气隙的B值
a c
d b
磁感应强度B为零时的情况
2020/8/14
2
磁感应强度B 较大时的情况
作用在半导体薄片上的磁场强度B越强，霍尔电势 也就越高。霍尔电势EH可用下式表示：
EH=KH IB
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3
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。
2020/8/14
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磁场不垂直于霍尔元件时的霍尔电动势
若磁感应强度B不垂直于霍尔元件，而是与其法 线成某一角度 时，实际上作用于霍尔元件上的有效
磁感应强度是其法线方向（与薄片垂直的方向）的分
量，即Bcos，这时的霍尔电势为
EH=KHIBcos
结论：霍尔电势与输入电流I、磁感应强度B成正 比，且当B的方向改变时，霍尔电势的方向也随之改 变。如果所施加的磁场为交变磁场，则霍尔电势为同 频率的交变电势。
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5
霍尔元件的主要外特性参数
最大磁感应强度BM
线性区
上图所示霍尔元件的线性范围是负的多少
2020/8/14 高斯至正的多少高斯？
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霍尔元件的主要外特性参数（续）
最大激励电流IM :
由于霍尔电势随激励电流增大而增大， 故在应用中总希望选用较大的激励电流。但 激励电流增大，霍尔元件的功耗增大，元件 的温度升高，从而引起霍尔电势的温漂增大， 因此每种型号的元件均规定了相应的最大激 励电流，它的数值从几毫安至十几毫安。
足等缺点。
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霍尔式无触点汽车电子点火装置工作原理
采用霍尔式无触点电子点火装置无磨损、点 火时间准确、高速时动力足。
桑塔纳汽车霍尔式分电器示意图
a）带缺口的触发器叶片 b）触发器叶片与永久磁铁及霍尔集
成电路之间的安装关系
c）叶片位置与点火正时的关系
1-触发器叶片 2-槽口 3-分电器转轴 4-永久磁铁
2020/8/14
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霍尔转速表的其他安装方法
霍尔元件
磁铁
只要黑色金属旋转体的表面存在缺口或突 起，就可产生磁场强度的脉动，从而引起霍尔 电势的变化，产生转速信号。
2020/8/14
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霍尔式无触点汽车电子点火装置
汽车点火线圈
高压输出 12V低压电源
接头
输入接头
采用霍尔式无 触点电子点火装置 能较好地克服汽车 合金触点点火时间 不准确、触点易烧 坏、高速时动力不
开关型霍尔集成电路是将霍尔元件、稳 压电路、放大器、施密特触发器、OC门（集 电极开路输出门）等电路做在同一个芯片上。 当外加磁场强度超过规定的工作点时，OC门 由高阻态变为导通状态，输出变为低电平； 当外加磁场强度低于释放点时，OC门重新变 为高阻态，输出高电平。较典型的开关型霍 尔器件如UGN3020等。
回差越 大，抗振动 干扰能力就 越强。
当磁铁从远到近地接近霍尔IC，到多少特斯拉 时输出翻转？当磁铁从近到远地远离霍尔IC，到多
少特斯拉时输出再次翻转？回差为多少特斯拉？相 当于多少高斯（Gs）？
2020/8/14
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出去活动一下2020/8/14 Nhomakorabea15
第八章：第三节 霍尔传感器的应用
霍尔电势是关于I、B、 三个变 量的函数，即 EH=KHIBcos 。利用这