霍尔压力传感器
《霍尔式传感器》课件
对于长期不使用的传感器，应定 期通电检查，以确保其性能正常 。
对于有可调元件的传感器，应定 期检查可调元件是否松动或损坏 。
05
霍尔式传感器的发展趋势与 未来展望
新型霍尔式传感器的研发与进展
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新型霍尔式传感器研发
随着科技的不断进步，新型霍尔式传感器正在被 不断研发出来，以满足各种不同的应用需求。
在汽车工业中的应用
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发动机控制
霍尔式传感器可用于检测曲轴位置和气缸识别，以实现精确 的点火和喷油控制，从而提高发动机效率和性能。
自动变速器
通过检测车速和发动机转速，霍尔式传感器帮助控制自动变 速器的换挡逻辑，确保平稳换挡和最佳燃油经济性。
防抱死刹车系统
霍尔式传感器监测车轮转速，控制刹车油压，防止车轮抱死 ，提高制动效果和车辆稳定性。
02
霍尔式传感器在物联网领域的应用主要包括智能家居、智能农业 、智能工业等领域，能够实现智能化控制和远程监控等功能。
03
随着物联网技术的不断发展，霍尔式传感器的应用前景将 更加广阔。
霍尔式传感器的发展趋势与未来展望
未来，霍尔式传感器将继续朝着高灵敏 度、高可靠性、微型化、集成化等方向 发展。
随着人工智能、物联网等技术的不断发展， 霍尔式传感器的应用领域将进一步拓展，其 在智能制造、智能医疗等领域的应用也将得 到更广泛的发展。
用于测量地球磁场、磁性材料、电流产生的磁 场等，如指南针、磁性编码器等。
位置检测
用于检测物体的位置变化，如门窗开关状态、 气瓶压力等。
霍尔式传感器的优缺点
优点
结构简单、体积小、重量轻、线性度 好、稳定性高、温度稳定性好等。
缺点
对外界磁场干扰敏感，易受干扰影响 测量精度，需要定期校准等。
汽车霍尔传感器的原理和应用
汽车霍尔传感器的原理和应用1前言霍尔传感器是全世界排名第三的传感器产品，它被宽泛应用到工业、汽车业、电脑、手机以及新兴花费电子领域。
将来几年，跟着愈来愈多的汽车电子和工业设计公司转移到中国，霍尔传感器在中国市场的年销售额将保持 20%到 30%的高速增添。
与此同时，霍尔传感器的有关技术仍在不停完美中，可编程霍尔传感器、智能化霍尔传感器以及微型霍尔传感器将有更好的市场远景。
隨着霍尔传感器愈来愈宽泛地应用在汽车电子等领域，关怀它的人也愈来愈多，这里我们将介绍汽车霍尔传感器的原理和应用。
2霍尔效应原理和霍尔元件图 1图 1 中在一块半导体薄片 H 上 A+,A- 两电极之间通电，加上和片子表面垂直的磁场B，在薄片的横向双侧电极C1,C2 之间会出现一个电压VH，这种现象就是霍尔效应，是由美国科学家爱德文·霍尔在 1879 年发现的。
VH称为霍尔电压。
这种现象的产生，是因为通电半导体片中的载流子在磁场产生的洛仑兹力的作用下，分别向片子横向双侧偏转和聚集，因此形成一个电场，称作霍尔电场。
霍尔电场产生的电场力和洛仑兹力相反，它阻挡载流子持续聚积，直到霍尔电场力和洛仑兹力相等。
这时，片子双侧成立起一个稳固的电压VH，这就是霍尔电压，这个半导体薄片称为霍尔元件。
霍尔元件可用多种半导体资料制作，如Ge、 Si 、InSb 、GaAs、InAs 、InAsP 等等。
3.霍尔集成电路霍尔集成电路是汽车霍尔传感器的中心部分，它将很多非电、非磁的物理量比如力、力矩、压力、应力、地点、位移、速度、加快度、角度、角速度、转数、转速以及工作状态发生变化的时间等，转变为电量来进行检测和控制。
霍尔集成电路是由霍尔元件、差分放大器等电子元器件集成到同一块半导体芯片上构成，是一种磁敏传感器。
能够检测磁场及其变化，可在各样与磁场有关的场合中使用。
霍尔集成电路是以霍尔效应原理为基础工作的。
霍尔集成电路拥有很多长处，它们的构造坚固，体积小，重量轻，寿命长，安装方便，功耗小，频次高，耐震动，不怕尘埃、油污、水汽及盐雾等的污染或腐化。
化工仪表与自动化第五版第三章作业及答案
第三章1．什么是真值?什么是约定真值?相对真值？答：真值是一个变量本身所具有的真实值,它是一个理想的概念，一般是无法得到的。
所以在计算误差时，一般用约定真值或相对真值来代替。
约定真值是一个接近真值的值，它与真值之差可忽略不计。
实际测量中以在没有系统误差的情况下，足够多次的测量值之平均值作为约定真值。
相对真值是指当高一级标准器的误差仅为低一级的1/3~1/20时，可认为高一级的标准器或仪表示值为低一级的相对真值.2．什么叫仪表的基本误差、测量误差和附加误差?有何区别?答：仪表的基本误差是指在规定条件下仪表的误差。
仪表在制造厂出厂前，都要在规定的条件下进行校验。
规定条件一般包括环境温度、相对湿度、大气压力、电源电压、电源频率、安装方式等.仪表的基本误差是仪表本身所固有的,它与仪表的结构原理，元器件质量和装配工艺等因素有关，基本误差的大小常用仪表的精度等级来表示。
使用仪表测量参数时，测量的结果不可能绝对准确.这不仅因为仪表本身有基本误差，而且还因为从开始测量到最后读数，要经过一系列的转换和传递过程，其中受到使用条件、安装条件、周围环境等一系列因素影响，也要产生一定的误差.所以在很多情况下，仪表的显示数值与标准值（真实值)之间存在着一个差值,这个差值称为测量误差。
通常情况下,仪表的测量误差大于基本误差，因为测量过程还产生-二些附加误差。
附加误差是仪表在非规定的参比工作条件下使用时另外产生的误差。
如电源波动附加误差，温度附加误差等。
3．什么是仪表的反应时间?用什么方法表示？答：当用仪表对被测量进行测量时，被测量突然变化以后，仪表指示值总要经过一段时间后才能准确地显示出来。
反应时间就是用来衡量仪表能不能尽快地反应出参数变化的品质指标.反应时间的长短，实际上反映了仪表动态特性的好坏。
反应时间的表示方法有两种。
（1)当输入信号突然变化一个数值后，输出信号将由原始值逐渐变化到新稳态值.仪表的输出信号(即指示值)由开始变化到新稳态值的63．2％所用的时间，即为反应时间.（2)用变化到新稳态值的95％所用的时间来表示反应时间.4．什么是压力?它的法定计量单位是什么？答：压力是垂直均匀地作用在单位面积上的力。
霍尔传感器
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 式（3-3-2）
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。
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。
线性霍尔
N
S
磁铁
f n 60 Z
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 的霍尔 传感器
式中 K H
RH , RH 为霍尔系数 ， 与霍尔元件的材料有关 。 d
霍尔电动势EH与材料的性质有关。材料的ρ、μ大，
RH就大。金属的μ虽然很大，但ρ很小，故不宜做成
元件。在半导体材料中，由于电子的迁移率比空穴的 大，所以霍尔元件一般采用N型半导体材料。 霍尔电动势EH与元件的尺寸有关。 d 愈小，KH 愈大，霍尔灵敏度愈高，所以霍尔元件的厚度都比较 薄，
图3-3-1霍尔元件
三、集成霍尔式传感器
霍尔集成电路可分为线性型和开关型两大类。
1、线性集成霍尔传感器 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。
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。
霍尔传感器
代入后：
IB IB UH = RH K H IB ν Bb = − = = ned d
1 霍尔常数与材料有关 RH = − = ρµ ne
霍尔灵敏度与薄片尺寸有关
KH
RH = d
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 θ 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 B cosθ ，这时的霍尔电势 为
要使温度变化时霍尔电压不变，必须使
Ri 0 β ( β − α ) Ri 0 = 0 α− 即：R = Ri 0 + R α
2. 恒流源加并联电阻补偿
温度为T0时, 控制电流
IM 0 RP = I RP + Ri 0
温度升到T时，电路中各参数 变为
K = K H 0 (1 + α∆T ) R = Ri 0 (1 + β∆T ) Ht i
K = K H 0 (1 + α∆t ) Ht
R = it
Ri 0 (1 + β ∆t )
霍尔电压随温度变化的关系式为：
E = U Ht K = K Ht B Ht BI Ht R + Rit
对上式求温度的导数，可得
Ri 0 β = ∆U U H 0 α − ∆t Ri 0 + R
目前常用的霍尔元件材料有 : 锗、 硅、砷化铟、 锑化铟等半导体材料。
三、霍尔元件的结构和符号
霍尔传感器的基本电路
外形:矩形薄片有四根引线； 实测中可把I*B作输入， 也可把I或B单独做输入。 通过霍尔电势输出测量结果。 输出Uo与I或B成正比关系。
为了获得较大的霍尔输出，可采用输出叠加的联接 方式。 图(a)为直流供电情况，控制电流并联，R1、R2为可 调电阻，它的输出为单个元件的两倍。 图(b)为交流供电情况，控制电流端串联，变压器 的次级便得到霍尔输出信号的叠加值。
霍尔压力传感器的原理
霍尔压力传感器的原理
霍尔压力传感器是利用霍尔效应来测量压力的一种传感器。
霍尔效应是指当通过一段导电材料中有电流流过时，垂直于电流方向的磁场产生一个电势差。
根据电势差的大小，可以间接测量出磁场的强度。
霍尔压力传感器利用这个原理来实现对压力的测量。
霍尔压力传感器由霍尔元件、磁场产生装置和信号处理电路组成。
磁场产生装置在传感器的工作面上产生一个均匀的磁场，而霍尔元件则安装在工作面上。
当受到外部压力作用时，受力部分会产生形变，从而改变传感器的压力分布。
这样，压力差异会使得电流分布发生变化，进而改变磁场在霍尔元件上的作用力，最终引起霍尔元件输出电势差的变化。
传感器的信号处理电路会对输出的电势差进行放大和滤波处理，然后转换成标准的电压或电流信号，以供外部设备进行读取和处理。
通过测量输出信号的变化，就可以得到受力部分所受的压力大小。
需要注意的是，霍尔压力传感器的灵敏度受工作面尺寸、霍尔元件材料和磁场产生装置等因素的影响，因此在实际应用中需要根据具体需求进行合理选择。
霍尔式压力传感器与应变式压力传感器
下图所示的金属电阻丝，在其未受力时，假设其初始电阻 值为：
R ρ A
ρ为 电阻丝的电阻率； l 为 电阻丝的长度； A为电阻丝的截面积。
当电阻丝受到轴向的拉力F作用时，将伸长Δl，横截面积 相应减小ΔA，电阻率因材料晶格发生变形等因素影响而 改变了Δρ，从而引起的电阻值相对变化量为:
一、霍尔效应与霍尔元件
根据物理学原理，在磁场中运动的带电粒子必然要受 到力的作用。
设有一个N型(硅)半导体薄片，在Z轴 方向施加一个磁感应强度为B的磁场， 在其y轴方向通入电流I，此时N型(硅) 半导体薄片内有带电粒子沿y轴方向 运动，如图所示。于是带电粒子将受 到洛仑兹力F的作用而偏离其运动轨 迹，电子的运动轨迹朝X轴负方向偏 转,如图虚线所示。造成霍尔片左端 面产生电子过剩呈负电位，而右端面 则相应地显示出正电位。因而在霍尔 片的x轴方向形成了电场，该电场力 与洛仑兹力方向相反,随着电子积累 越多，电场力也越大，电场力与洛仑 兹力相等时，电子积累达到动态平衡， 这时X方向的电位差就称为“霍尔电 势”VH。这一物理现象称为“霍尔效
3 霍尔式压力传感器的使用
传感器应垂直安装在机械振动尽可能小的场所， 且倾斜度要小。当环境介质易结晶或粘度较大 时，应加装隔离器。通常情况下，以使用在测 量上限值1/2左右为宜，且瞬间超负荷应不大 于测量上限的二倍。由于霍尔片对温度变化比 较敏感，当使用环境温度偏离仪表规定的使用 温度时要考虑温度附加误差，要采取恒温措施 (或温度补偿措施)。此外还应保证直流稳压电 源具有恒流特性，以保证电流的恒定。
二、压阻式压力传感器
1. 传感器原理 2. 硅压阻式传感器
霍尔式传感器-霍尔压力变送器
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• 一．霍尔无刷电动机
• 传统地直流电动机使用换向器来改变转子(或定子)电枢电流 地方向,以维持电动机地持续运转。霍尔无刷电动机取消了 换向器与电刷,而采用霍尔元件来检测转子与定子之间地相 对位置,其输出信号经放大,整形后触发电子电路,从而控制 电枢电流地换向,维持电动
• 机地正常运转
霍尔式无刷电动机
二．开关集成霍尔传感器
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地工作点时,OC门由高 阻态变为导通状态,输出变为低电;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。较典型地开关型霍尔器件如UGN三 0二0等。
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二．开关集成霍尔传感器
开关型霍尔集成电路 （OC门输出）地接线
请按以下电路,将下一页地有关元件连接起来.
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开关型霍尔集成电路 与继电器地接线
?
开关型霍尔集成电路地史密特输出特
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）？
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电动自行车地无刷电动机及控制电路
利用 PWM调
速
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去速度 控制器
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光驱用地无刷电动机内部结构
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二．霍尔传感器在扫地机器地应用
• 电机是取决于吸力大小最关键地一点,市面上地扫地机采用 地电机不外乎两种:有刷电机与无刷电机。有刷电机地换向 一直是通过石墨电刷与安装在转子上地环形换向器相接触 来实现地,但是会随着时间地推移,后续会产生各种问题,维 修成本较大。
几种常见压力传感器的测量原理了解一下
几种常见压力传感器的测量原理了解一下自动化技术的进步带动了工业设备的更新换代。
除了液柱式压力计、弹性式压力表外，工业设备中采用更多的是可将压力转换成电信号的压力变送器和传感器。
那么这些压力变送器和传感器是如何将压力信号转换为电信号的呢？1、压电压力传感器基于压电效应（Piezoelectric effect），利用电气元件和其他机械把待测的压力转换成为电量，再进行相关测量工作的测量精密仪器。
压电传感器只可以应用在动态测量当中。
主要的压电材料是：磷酸二氢胺、酒石酸钾钠和石英。
随着技术的发展，压电效应也已经在多晶体上得到应用了。
例如：压电陶瓷，铌镁酸压电陶瓷、铌酸盐系压电陶瓷和钛酸钡压电陶瓷等等都包括在内。
以压电效应为工作原理的传感器是机电转换式和自发电式传感器。
它的敏感元件是用压电材料制作而成的。
当压电材料受到外力作用时表面会形成电荷，电荷通过电荷放大器、测量电路的放大以及变换阻抗以后，就会被转换成为与所受外力成正比关系的电量输出。
它用来测量力以及可以转换成为力的非电物理量，例如：加速度和压力。
优点是：重量较轻、工作可靠、结构简单、信噪比高、灵敏度高以及信频宽等。
缺点是：有部分电压材料忌潮湿，因此需要采取一系列的防潮措施；而输出电流响应又比较差，就要使用电荷放大器或者高输入阻抗电路来弥补这个缺点。
2、压阻压力传感器压阻效应是用来描述材料在受到机械式应力下所产生的电阻变化。
不同于压电效应，压阻效应只产生阻抗变化，并不会产生电荷。
大多数金属材料与半导体材料都被发现具有压阻效应。
由于硅是现今集成电路的主要材料，以硅制作而成的压阻元件的应用就变得非常有意义。
电阻变化不单是来自与应力有关的几何形变，而且也来自材料本身与应力相关的电阻，这使得其程度因子大于金属数百倍之多。
压阻压力传感器一般通过引线接入惠斯登电桥中。
平时敏感芯体没有外加压力作用，电桥处于平衡状态（称为零位），当传感器受压后芯片电阻发生变化，电桥将失去平衡。
霍尔式压力传感器的原理
霍尔式压力传感器的原理
霍尔式压力传感器是一种基于霍尔效应的传感器，其原理是利用霍尔元件感应磁场的变化来测量压力的大小。
霍尔元件是一种能够感应磁场的半导体器件，在磁场的作用下，霍尔元件的电阻会发生变化。
当压力作用于传感器时，会导致传感器内部结构的形变，进而改变附近磁场的分布。
霍尔元件感应到的磁场变化将引起电阻值的变化，通过测量电阻值的变化即可得到压力的大小。
具体而言，霍尔式压力传感器通常由霍尔元件和磁体组成。
磁体一般是通过永久磁铁或电磁铁产生的，它在霍尔元件周围产生一个稳定的磁场。
当压力作用于传感器时，会导致传感器内部的挠度，进而改变磁体附近磁场的分布。
霍尔元件感应到的磁场变化将导致霍尔电压的变化，通过测量霍尔电压的变化即可得到压力的大小。
总结来说，霍尔式压力传感器利用霍尔元件感应磁场的变化来测量压力的大小。
它具有精度高、响应速度快、体积小等优点，广泛应用于工业自动化、汽车电子、航空航天等领域中的压力测量。
第11讲 压力检测(霍尔式)
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。
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传感器与检测技术教程
减小霍尔元件的温度误差
选用温度系数小的元件
采用恒温措施 采用恒流源供电
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恒流源温度补偿
传感器与检测技术教程
霍尔元件的灵敏系数也是温度的函数，它随温度的 变化引起霍尔电势的变化，霍尔元件的灵敏系数与 温度的关系
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1. 不等位电势误差的补偿
传感器与检测技术教程
可以把霍尔元件视为一个四臂电阻电桥，不等位
电势就相当于电桥的初始不平衡输出电压。
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不等位电势的补偿
传感器与检测技术教程
不等位电势的补偿电路
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2. 温度误差及其补偿
温度误差产生原因：
传感器与检测技术教程
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。
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霍尔元件的主要技术指标
热阻
传感器与检测技术教程
RQ
它表示在霍尔电极开路情况下，在霍尔元件上 输入 lmW 的电功率时产生的温升，单位为C／ mW。 所以称它为热阻是因为这个温升的大小在一定 条件下与电阻有关。
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3.6.2 霍尔式压力计工作原理
传感器与检测技术教程
产生线性磁场的磁极
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恒流源温度补偿电路
传感器与检测技术教程
当霍尔元件的输入电阻随温度升高而增加时， 旁路分流电阻自动地加强分流，减少了霍尔元件的 控制电流
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3.6.4 应用
测量原理：
传感器与检测技术教程
霍尔压力传感器的工作原理
霍尔压力传感器的工作原理嘿，你有没有想过，在我们身边有很多神奇的小玩意儿，它们默默地工作着，却对我们的生活和科技发展有着巨大的贡献呢？今天呀，我就想跟你聊聊霍尔压力传感器这个超酷的东西。
我有个朋友叫小李，他在一家汽车制造厂里工作。
有一次我去他那儿参观，看到车间里有好多复杂的设备。
我就好奇地问他：“小李啊，这汽车里有这么多部件，你们怎么知道各个部分的压力情况呢？”小李神秘地一笑，指着一个小小的元件说：“就靠这个霍尔压力传感器啦。
”我当时就瞪大了眼睛，这小小的东西能有这么大能耐？那这个霍尔压力传感器到底是怎么工作的呢？咱们得先从霍尔效应说起。
想象一下，电子就像是一群调皮的小蚂蚁在导体里跑来跑去。
当有磁场作用在这个导体上的时候呢，这些“小蚂蚁”的运动就会发生变化。
就好比是一阵风吹过，原本乱哄哄到处跑的蚂蚁群，就会按照风的方向有一些新的排列和运动方式。
这就是霍尔效应，是不是还挺有趣的？在霍尔压力传感器里呀，有一个霍尔元件。
这个霍尔元件可是个关键角色呢。
当压力施加到传感器上的时候，会引起一些物理量的变化。
比如说，可能会使某个部件发生微小的形变。
这时候就好像你按了一下一块有弹性的小蛋糕，蛋糕会凹下去一点。
这个微小的形变会导致磁场的变化。
这磁场一变化呀，对于霍尔元件里的那些“小蚂蚁”电子来说，可就是大事情了。
我记得我跟小李讨论这个的时候，他特别兴奋地给我解释。
他说：“你看啊，就像你在一个平静的湖面上划船，突然来了一阵波浪（这波浪就像是磁场的变化），那你划船的方向和力度肯定就得调整啦。
电子也是这样，磁场变了，它们在霍尔元件里产生的霍尔电压也就跟着变了。
”这个霍尔电压的变化和压力是有一定关系的。
就像你踩油门，汽车速度就会加快，压力变化，霍尔电压也会按照一定的规律变化。
那这个霍尔电压的变化怎么就能告诉我们压力的大小呢？这就需要一些电路来帮忙啦。
这些电路就像是一个翻译官，它能把霍尔电压的变化“翻译”成我们能看懂的压力数值。
3.2 霍尔传感器
霍尔元件
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霍尔线性集成霍尔传感器
三、霍尔元件的主要特性参数
(1) 输入电阻和输出电阻
输入电阻：控制电极间的电阻 输出电阻：霍尔电极之间的电阻 (2) 额定控制电流和最大允许控制电流
额定控制电流：当霍尔元件有控制电流使其本身在 空气中产生10℃温升时，对应的控制电流值 最大允许控制电流：元件允许的最大温升限制所对 应的控制电流值
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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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七、霍尔传感器的应用
1 、当控制电流不变时，使传感器处于非均匀磁场中， 传感器的输出正比于磁感应强度。因此，对于凡能转 换为磁感应强度的量都能进行测量，如磁场、位移、 角度、转速、加速度等测量。 2 、当磁场不变时，传感器的输出值正比于控制电流 值。因此，凡能转换成电流变化的各量，均能进行测 量。 3 、传感器输出值正比于磁感应强度和控制电路之积， 可用于乘法、功率等方面的计算。
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1. 微位移和压力的测量
测量原理： 霍尔电势与磁感应强度成正比，若磁感应强 度是位置的函数，则霍尔电势的大小就可以 用来反映霍尔元件的位置。 应用： 位移测量、力、压力、应变、机械振动、加 速度
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微位移测量
霍尔式压力传感器
1. 弹簧管 2. 磁铁 3. 霍尔片
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2. 磁场的测量
2. 放大电路
霍尔元件输出端接NPN型三 极管VT1和VT2上，VT1和VT2 接成射极跟随器方式，对霍 尔元件的阻抗进行变换，以 便与后级信号处理。
特点：霍尔元件的输出端几乎不流经电流，可获得较大的 霍尔输出电压，减小波形失真，有利于后级电路设计。
霍尔效应原理图
合理选择负载电阻
❖ 如上图所示，若霍尔电势输出端接负载电阻RL， 则当温度为T时，RL上的电压可表示为：
UL
UH
RL RL R0
式中 R0—霍尔元件的输出电阻。
❖ 当温度由T变为T+ΔT时，则RL上的电压变为
（一）基本补偿电路
❖ 霍尔元件的不等位电势补偿电路有多种形式，图9－7 为两种常见电路，其中RW是调节电阻。
❖ 基本补偿电路没有考虑温度变化的影响。当温度发生 变化，需要重新进行平衡调节。
（二）具有温度补偿的补偿电路
❖ 右图是一种常见的具有温度 补偿的不等位电势补偿电路。 该补偿电路本身也接成桥式 电路，其工作电压有霍尔元 件的控制电压提供；其中一 个为热敏电阻Rt，并且于霍 尔元件的等效电阻的温度特 性相同。
对上式进行整理可得
RL R0
RL R0
对于一个确定的霍尔元件，可以方 便地获得α、β和R0的值，因此只要使 负载电阻RL满足上式，就可在输出回路 实现对温度误差的补偿了。虽然RL通常 是放大器的输入电阻或表头内阻，其值 是一定的，但可通过串、并联电阻来调 整RL的值。
（三）采用热敏元件
❖ 对于由温度系数较 大的半导体材料 （如锑化铟）制成 的霍尔元件，常采 用右图所示的温度 补偿电路，图中Rt 是热敏元件（热电 阻或热敏电阻）。
电位面上。如下图(a)所示。当控制电流I流过时，
即使末加外磁场，A、B两电极此时仍存在电位差，
此电位差被称为不等位电势（不平衡电势）UH。
6、霍尔电势温度系数α
在一定的磁感应强度和控制电 流下，温度变化1℃时，霍尔电势 变化的百分率称为霍尔电势温度
霍尔传感器及其应用_PPT课件
3.2.3、信号显示电路
由 AT89C52单片机和 LED 显示器组成, 单片 机的I/O口线数据采用串行输入并行输出, LED显示 器采用共阳极接法。
图16 信号显示电路
串行输入并行输出
MCS-51 RXD TXD
串行 数据
P 3 .0
1
2
P 3 .1
8
移位 脉冲
74LS164
A B CLK
＋ 5V
1-触发器叶片 2-槽口 3-分电器转轴 4-永久磁铁 5-霍尔集成 电路（PNP型霍尔IC）
a）原理图
b）霍尔IC及点火线圈高压侧输出波形
1—点火开关 2—达林顿晶体管功率开关 3—点火线圈低压
侧 4—点火线圈铁心 5—点火线圈高压侧 6—分火头 7—
火花塞
比较适用于小位移的机械振动
磁场分布越均 匀输出线性越 好
图2 霍尔效应原理图
感应电动势U在半导体膜上产生电场，于是电子在受到
电场力fE的作用，方向与洛伦兹力相反。 fE =eU/b
D
EH
C
图3 霍尔效应原理图
1.1、霍尔传感器材料
1．锗(Ge)，N型及P型均可。 2．硅(Si)．N型及P型均可。 3．砷化铟(InAs)和锑化铟(InSb)，这两 种材料的特性很相似。
单片机信号处理
信号处理电路输出端与 AT89C52 单片机的 INT1引 脚相连，由 INT1 引脚接收转速脉冲信号，进而控制单 片机内部定时计数器 T1 的启动和停止。当INT1 低电平 时启动计数，高电平时停止计数。此时计数器中记得的 数值m 为12分频时钟的周期数。该装置采用 T 法测速， 因此转速测量公式为n=60f/zm。其中f 为AT89C52的内部 时钟脉冲频率，m 为单片机响应中断从计数器 T1 读出 的计数值。60代表每分钟的转速。z为齿轮信号盘每转输 出的脉冲个数。
压力传感器工作理图解
压力传感器工作理图解————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期：压力传感器工作原理图解随着自动化技术的进步，在工业设备中，除了液柱式压力计、弹性式压力表外，目前更多的是采用可将压力转换成电信号的压力变送器和传感器。
那么这些压力变送器和传感器是如何将压力信号转换为电信号的呢？不同的转换方式又有什么特点呢？今天电工学习网为大家汇总了目前常见的几种压的测量原理，希望能对大家有所帮助。
一、压电压力传感器压电式压力传感器主要基于压电效应（Piezoelectric effect），利用电气元件和其他机械把待测的压力转换成为电量，再进行相关测量工作的测量精密仪器，比如很多压力变送器和压力传感器。
压电传感器不可以应用在静态的测量当中，原因是受到外力作用后的电荷，当回路有无限大的输入抗阻的时候，才可以得以保存下来。
但是实际上并不是这样的。
因此压电传感器只可以应用在动态的测量当中。
它主要的压电材料是：磷酸二氢胺、酒石酸钾钠和石英。
压电效应就是在石英上发现的。
当应力发生变化的时候，电场的变化很小很小，其他的一些压电晶体就会替代石英。
酒石酸钾钠，它是具有很大的压电系数和压电灵敏度的，但是，它只可以使用在室内的湿度和温度都比较低的地方。
磷酸二氢胺是一种人造晶体，它可以在很高的湿度和很高的温度的环境中使用，所以，它的应用是非常广泛的。
随着技术的发展，压电效应也已经在多晶体上得到应用了。
例如：压电陶瓷，铌镁酸压电陶瓷、铌酸盐系压电陶瓷和钛酸钡压电陶瓷等等都包括在内。
以压电效应为工作原理的传感器，是机电转换式和自发电式传感器。
它的敏感元件是用压电的材料制作而成的，而当压电材料受到外力作用的时候，它的表面会形成电荷，电荷会通过电荷放大器、测量电路的放大以及变换阻抗以后，就会被转换成为与所受到的外力成正比关系的电量输出。
它是用来测量力以及可以转换成为力的非电物理量，例如：加速度和压力。
第5章 霍尔式传感器
B与薄片法线成α角，则 UH = kHIBcos α α
霍霍尔元件及应用
1.霍尔元件：基于霍尔效应原理工作的半导体器件。 1.霍尔元件：基于霍尔效应原理工作的半导体器件。 a.霍尔元件为矩形半导体单晶片（4×2×0.1mm3) a.霍尔元件为矩形半导体单晶片（4 长方向： 控制电流端引线 红 控制电流极（或激励电极） 另两侧中点：霍尔输出引线 绿 霍尔电极
第五章 磁电式传感器
本章要点: 本章要点: 1.磁电感应式传感器的原理和应用 1.磁电感应式传感器的原理和应用 2.霍尔传感器(特别是集成霍尔器件) 2.霍尔传感器(特别是集成霍尔器件) 的原理、设计方法和正确使用
第一节 磁电感应式传感器
简称感应式传感器，也称电动式传感器。 简称感应式传感器，也称电动式传感器。 建立在电磁感应基础上， 建立在电磁感应基础上，利用导体和磁场发生相对运动而在 导体两端输出感应电动势 e=BNlv 。 应用于测振动速度、转速、扭矩等。 应用于测振动速度、转速、扭矩等。 以磁电式速度传感器为例，一种是绕组与壳体连接，磁钢用 以磁电式速度传感器为例，一种是绕组与壳体连接， 弹性元件支承，另一种是磁钢与壳体连接， 弹性元件支承，另一种是磁钢与壳体连接，绕组用弹性元 件支承。 件支承。
6.机械运动方向传感器（即辩向电路） 6.机械运动方向传感器（即辩向电路）
只不过用霍尔开关取信号。
7.机械运动时间传感器（或叫快慢传感器） 7.机械运动时间传感器（或叫快慢传感器） 8.新型机器人 8.新型机器人
(三)注意事项
1.为了保证霍尔开关可靠工作，外加磁场应足够强。在考 虑到温度变化和器件参数离散性等因素的影响，磁感 应强度应比BOP的最大值再增加20%~30%。 2.施加磁场的方式有两种。可用靠近式。也可霍尔元件和 磁场都固定，在被测物上固定一块小铁片，当铁片运 动到磁钢与霍尔电路之间时，将磁力线短路。 3.安装霍尔器件时，应把其敏感面（即有型号的面）对着 磁钢的相对极。即S型对着磁钢的S极面，N型对着磁 钢的N极面。 4.安装时以免损坏，焊接温度也不要太高。
霍尔式压力传感器
霍尔式传感器霍尔式传感器是基于霍尔效应原理而将被测量，如电流、磁场、位移、压力、压差、转速等转换成电动势输出的一种传感器。
虽然它的转换率较低，温度影响大，要求转换精度较高时必须进行温度补偿，但霍尔式传感器结构简单，体积小，坚固，频率响应宽（从直流到微波），动态范围（输出电动势的变化）大，无触点，使用寿命长，可靠性高，易于微型化和集成电路化，因此在测量技术、自动化技术和信息处理等方面得到广泛的应用。
一、工作原理与特性（一）霍尔效应金属或半导体薄片置于磁场中，当有电流流过时，在垂直于电流和磁场的方向上将产生电动势，这种物理现象称为霍尔效应。
假设薄片为N型半导体，磁感应强度为B的磁场方向垂直于薄片，如图6所示，在薄片左右两端通以电流I(称为控制电流)，那么半导体中的载流子(电子)将沿着与电流I的相反方向运动。
由于外磁场B的作用，使电子受到图6 霍尔效应原理图磁场力F L(洛仑兹力)而发生偏转，结果在半导体的后端面上电子有所积累而带负电，前端面则因缺少电子而带正电，在前后端面间形成电场。
该电场产生的电场力F E阻止电子继续偏转。
当F E与F L相等时，电子积累达到动态平衡。
这时，在半导体前后两端面之间(即垂直于电流和磁场的方向)建立电场，称为霍尔电场E，相应的电势就称为霍尔电势U H。
H若电子都以均一的速度v按图示方向运动，那么在B的作用下所受的力F L ＝evB，其中e为电子电荷量，e＝1.602×10-19C。
同时，电场E H作用于电子的力F＝-eE H，式中的负号表示力的方向与电场方向相反。
设薄片长、宽、厚分别为Hl、b、d，则F＝-eU H/b。
当电子积累达到动态平衡时F L＋F H＝0，即vB＝U H/b。
H而电流密度j=-nev，n为N型半导体中的电子浓度，即单位体积中的电子数，负号表示电子运动速度的方向与电流方向相反。
所以I=jbd=-nevbd，即v=-I/(nebd) 。
将v代入上述力平衡式，则得(5-2)式中R H��霍尔系数，R H＝-1/ne（m3·C-1），由载流材料物理性质所决定；k��灵敏度系数，k H＝R H/d（V·A-1·T-1），它H与载流材料的物理性质和几何尺寸有关，表示在单位磁感应强度和单位控制电流时的霍尔电势的大小。
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霍尔压力传感器
霍尔压力传感器
霍尔压力传感器由弹性元件，磁系统和霍尔元件等部分组成，如图29 所示。
在图29 中，（a）的弹性元件为膜盒，(b)为弹簧片，(c)为波纹管。
磁系统最好用能构成均匀梯度磁场的复合系统，如图29 中的(a)、(b)，也可采用单一磁体，如（c）。
加上压力后，使磁系统和霍尔元件间产生相对位移，改变作用到霍尔元件上的磁场，从而改变它的输出电压VH。
由事先校准的p～f(VH)曲线即可得到被测压力p 的值。
图29 几种霍尔压力传感器的构成原理
霍尔应力检测装置。