霍尔传感器及应用优秀课件
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霍尔式传感器原理及应用(共9张PPT)
该现象称为霍尔效应，所产生的电动势 VH 称为霍尔电势
霍尔电势 VH 的大小 48)
式中 KH——霍尔常数，表示单位磁感应强度和
单位控制电流下所得的开路霍尔电势， 取决于材质、元件尺寸，并受温度变化影响；
α——电流方向与磁场方向夹角，如两者垂直，则sinα＝1。
磁场变化 材料的厚度 d 愈小，则 KH 就愈大、灵敏度愈高
霍尔芯片一般用非磁性金属、陶瓷或环氧树脂封装 若在一个方向上通以电流 I 磁场变化
洛伦兹力•F应L 的用方中向由不左用手定永则久决定磁铁产生的磁场，而是用一个可变电流作激磁的可变磁场，输
R为调节电阻，调节控制电流的大小 建立霍尔电势所需的时间极短(10-12~10-14)
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
一式般中采K用H—N形—锗霍、尔锑常化寿数铟，命、表砷长示化单铟位、磁砷感化应镓强和度磷和砷化铟等
材料的厚度 d 愈小，则 KH 就愈大、灵敏度愈高
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
在垂直于 B 和 I 的方向上产生一感应电动势 VH
洛伦兹力 FL 的方向由左手定则决定 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 若在一个方向上通以电流 I 霍尔元件置于两相反方向的磁场中
霍尔元件霍可制尔成位传移传感感器器 的结构
R为调节电阻，调节控制电流的大小 建立霍尔电势所需的时间极短(10-12~10-14) 在垂直于 B 和 I 的方向上产生一感应电动势 VH
• 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
•霍尔元件在静止状态下具有感受磁场的独特能力
霍尔电势 VH 的大小 48)
式中 KH——霍尔常数，表示单位磁感应强度和
单位控制电流下所得的开路霍尔电势， 取决于材质、元件尺寸，并受温度变化影响；
α——电流方向与磁场方向夹角，如两者垂直，则sinα＝1。
磁场变化 材料的厚度 d 愈小，则 KH 就愈大、灵敏度愈高
霍尔芯片一般用非磁性金属、陶瓷或环氧树脂封装 若在一个方向上通以电流 I 磁场变化
洛伦兹力•F应L 的用方中向由不左用手定永则久决定磁铁产生的磁场，而是用一个可变电流作激磁的可变磁场，输
R为调节电阻，调节控制电流的大小 建立霍尔电势所需的时间极短(10-12~10-14)
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
一式般中采K用H—N形—锗霍、尔锑常化寿数铟，命、表砷长示化单铟位、磁砷感化应镓强和度磷和砷化铟等
材料的厚度 d 愈小，则 KH 就愈大、灵敏度愈高
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
在垂直于 B 和 I 的方向上产生一感应电动势 VH
洛伦兹力 FL 的方向由左手定则决定 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 若在一个方向上通以电流 I 霍尔元件置于两相反方向的磁场中
霍尔元件霍可制尔成位传移传感感器器 的结构
R为调节电阻，调节控制电流的大小 建立霍尔电势所需的时间极短(10-12~10-14) 在垂直于 B 和 I 的方向上产生一感应电动势 VH
• 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
•霍尔元件在静止状态下具有感受磁场的独特能力
《霍尔式传感器》课件
详细描述
霍尔式传感器能够将磁场变化转化为电信号，从而检测汽车发动机的转速和车速。在汽车气瓶压力检 测中，霍尔式传感器可以实时监测气瓶压力，确保行车安全。
在环境监测中的应用
总结词
霍尔式传感器在环境监测领域的应用主要包括空气质量检测、水质监测和气象监测等方面。
详细描述
在空气质量检测中，霍尔式传感器可以检测空气中的有害气体和颗粒物，为环境保护提供数据支持。在水质监测 中，它可以检测水中的溶解氧、PH值等参数，确保水质安全。在气象监测中，霍尔式传感器可以用于风速、风 向等参数的测量。
感谢您的观看
4. 对于长期不使用的传感器，应定期通电检查，防止性能下降。
常见故障与排除方法
要点一
1. 输出信号异常
可能是由于电源故障、连接不良或传感器损坏等原因。
要点二
2. 测量误差大
可能是由于传感器老化、环境条件变化或电路故障等引起 。
常见故障与排除方法
3. 无输出信号
可能是由于电源未接通、连接线断路或传感器损坏等造 成。
详细描述
差分测量电路通过使用两个完全相同的霍尔元件，并将它们的输出电压差分放大来提高 测量精度和抗干扰能力。这种电路可以消除温度、电源电压和机械应力等外部因素对测
量结果的影响。
04 霍尔式传感器的应用实例
在汽车工业中的应用
总结词
霍尔式传感器在汽车工业中发挥着重要作用，主要用于检测车速、发动机转速、气瓶压力等参数。
在自动化生产线中的应用
总结词
霍尔式传感器在自动化生产线中的应用 主要包括物料传送、定位控制和机械臂 控制等方面。
VS
详细描述
在物料传送中，霍尔式传感器可以检测传 送带上物品的位置和速度，确保物品准确 无误地传送到指定位置。在定位控制中， 它可以用于控制机械臂的移动位置和速度 ，提高生产效率。在机械臂控制中，霍尔 式传感器可以检测机械臂的位置和姿态， 实现精确控制。
霍尔式传感器能够将磁场变化转化为电信号，从而检测汽车发动机的转速和车速。在汽车气瓶压力检 测中，霍尔式传感器可以实时监测气瓶压力，确保行车安全。
在环境监测中的应用
总结词
霍尔式传感器在环境监测领域的应用主要包括空气质量检测、水质监测和气象监测等方面。
详细描述
在空气质量检测中，霍尔式传感器可以检测空气中的有害气体和颗粒物，为环境保护提供数据支持。在水质监测 中，它可以检测水中的溶解氧、PH值等参数，确保水质安全。在气象监测中，霍尔式传感器可以用于风速、风 向等参数的测量。
感谢您的观看
4. 对于长期不使用的传感器，应定期通电检查，防止性能下降。
常见故障与排除方法
要点一
1. 输出信号异常
可能是由于电源故障、连接不良或传感器损坏等原因。
要点二
2. 测量误差大
可能是由于传感器老化、环境条件变化或电路故障等引起 。
常见故障与排除方法
3. 无输出信号
可能是由于电源未接通、连接线断路或传感器损坏等造 成。
详细描述
差分测量电路通过使用两个完全相同的霍尔元件，并将它们的输出电压差分放大来提高 测量精度和抗干扰能力。这种电路可以消除温度、电源电压和机械应力等外部因素对测
量结果的影响。
04 霍尔式传感器的应用实例
在汽车工业中的应用
总结词
霍尔式传感器在汽车工业中发挥着重要作用，主要用于检测车速、发动机转速、气瓶压力等参数。
在自动化生产线中的应用
总结词
霍尔式传感器在自动化生产线中的应用 主要包括物料传送、定位控制和机械臂 控制等方面。
VS
详细描述
在物料传送中，霍尔式传感器可以检测传 送带上物品的位置和速度，确保物品准确 无误地传送到指定位置。在定位控制中， 它可以用于控制机械臂的移动位置和速度 ，提高生产效率。在机械臂控制中，霍尔 式传感器可以检测机械臂的位置和姿态， 实现精确控制。
《传感器技术与应用》课件第八章霍尔传感器
霍尔传感器的优缺点Fra bibliotek优点• 精度高 • 抗干扰强 • 无需接触 • 易于组装 • 稳定性好
缺点
• 灵敏度受工作条件影响 • 温度漂移 • 过渡范围小 • 工艺要求高 • 价格高
结论和总结
霍尔传感器作为一种新型传感器，它小巧易用，操作响应快，精度高，形象直观，无触点、寿命长等优 点——同时也具有一定的设计和工艺问题。它已经成功应用于各种领域，如工业自动化、医疗电子、汽车 电子、消费类电子等，可以说它的应用前景广阔。
1
车辆速度测量
通过霍尔传感器感知车轮旋转，检测出
电能计量
2
汽车行驶的速度。
通过霍尔传感器测量电流，实现对电能
表的感测，用来记录消费者用电量并通 过该数据进行电费统计。
3
工业领域无触点开关
通过交流磁场及霍尔效应，实现磨损少、 寿命长、反应速度快的高频开关，具有 广泛的应用前景。
常见的霍尔传感器应用案例
《传感器技术与应用》课 件第八章霍尔传感器
本章将全面介绍霍尔传感器的原理和分类，探讨它在实际应用中的作用和优 缺点，以及常见的应用案例。
霍尔效应的原理
霍尔效应是指将有电子通过的金属中产生横向磁场时，电子运动方向会受到磁场作用力的影响而发生偏转现象。 应用了霍尔效应后可以通过电磁场的变化来测量探测位置、速度、角度、电流等物理量。
Mining Conveyor Belt
霍尔传感器被应用在采矿行业的 传送带系统，实时检测重量、速 度、位置等信息。
Roofing Nail Gun
霍尔元件探测钉击打的磁场脉冲 信号来计数，计量钉击的时间、 频率、数量等。
Automotive Transmission
使用霍尔传感器来实现自动变速 器的控制，实现自动挡、手动挡 的自动换挡功能。
《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
1 2 3
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
1 2
3
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。
霍尔传感器原理及其应用ppt课件
23
▪ 5.霍尔式汽车无触点点火装置
➢ 在与发动机主轴连接的磁轮鼓上装有与汽缸数相应的四 块磁钢。
➢ 当发动机主轴带动磁轮鼓转动时，每当磁钢转动到霍尔 传感器处时，传பைடு நூலகம்器即输出一个与汽缸活塞运动同步的 脉冲信号，
➢ 并用此脉冲信号去触发晶体管功率开关，使点火线圈二 次侧产生很高的感应电压，火花塞产生火花放电。
图7-4 霍尔元件的基本测量电路
9
▪ 7.2.2霍尔传感器的误差分析
➢ 霍尔元件对温度的变化很敏感，因此，霍尔元件的输入 电阻、输出电阻、乘积灵敏度等将受到温度变化的影响， 从而给测量带来较大的误差。
➢ 为了减少测量中的温度误差，除了选用温度系数小的霍 尔元件或采取一些恒温措施外，也可使用以下的温度补 偿方法。
图7-14 霍尔式转速传感器
20
▪ 4. 电动机停转报警器 ➢ 电动机停转报警电路如图7-15所示，该电路主要由霍尔
检测、报警电路两个部分组成。 ➢ 当电动机转动时，安装在电动机转轴上的磁铁以一定的
频率经过霍尔传感器，霍尔传感器不断地输出脉冲信号， 使扬声器发出声音。
21
图7-15 电动机停转报警电路
可用于补偿不等位电势，使不等位电势为零。
图7-8 电势的补偿电路
13
（1）基本补偿电路
➢ 霍尔元件的不等位电势补偿电路有很多形式，图7-9为 两种常见电路，图7-9（a）是在造成电桥不平衡的电阻
值平较衡大状的 态一 ，个 称桥 为臂不上对并称联补偿RP电，路通；过调节 RP使电桥达到
➢ 图7-9（b）则相当于在两个电桥臂上并联调用电阻，称 为对称补偿电路。
弹性元件，如弹簧管或膜盒等，用它感受压力，并把它 转换成位移量；另一部分是霍尔元件和磁路系统。 ➢ 图7-13所示为霍尔式压力传感器的结构示意图。其中， 弹性元件是弹簧管，当被测压力发生变化时，弹簧管端 部发生位移，带动霍尔片在均匀梯度磁场中移动，作用 在霍尔片的磁场发生变化，输出的霍尔电势随之改变。
▪ 5.霍尔式汽车无触点点火装置
➢ 在与发动机主轴连接的磁轮鼓上装有与汽缸数相应的四 块磁钢。
➢ 当发动机主轴带动磁轮鼓转动时，每当磁钢转动到霍尔 传感器处时，传பைடு நூலகம்器即输出一个与汽缸活塞运动同步的 脉冲信号，
➢ 并用此脉冲信号去触发晶体管功率开关，使点火线圈二 次侧产生很高的感应电压，火花塞产生火花放电。
图7-4 霍尔元件的基本测量电路
9
▪ 7.2.2霍尔传感器的误差分析
➢ 霍尔元件对温度的变化很敏感，因此，霍尔元件的输入 电阻、输出电阻、乘积灵敏度等将受到温度变化的影响， 从而给测量带来较大的误差。
➢ 为了减少测量中的温度误差，除了选用温度系数小的霍 尔元件或采取一些恒温措施外，也可使用以下的温度补 偿方法。
图7-14 霍尔式转速传感器
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▪ 4. 电动机停转报警器 ➢ 电动机停转报警电路如图7-15所示，该电路主要由霍尔
检测、报警电路两个部分组成。 ➢ 当电动机转动时，安装在电动机转轴上的磁铁以一定的
频率经过霍尔传感器，霍尔传感器不断地输出脉冲信号， 使扬声器发出声音。
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图7-15 电动机停转报警电路
可用于补偿不等位电势，使不等位电势为零。
图7-8 电势的补偿电路
13
（1）基本补偿电路
➢ 霍尔元件的不等位电势补偿电路有很多形式，图7-9为 两种常见电路，图7-9（a）是在造成电桥不平衡的电阻
值平较衡大状的 态一 ，个 称桥 为臂不上对并称联补偿RP电，路通；过调节 RP使电桥达到
➢ 图7-9（b）则相当于在两个电桥臂上并联调用电阻，称 为对称补偿电路。
弹性元件，如弹簧管或膜盒等，用它感受压力，并把它 转换成位移量；另一部分是霍尔元件和磁路系统。 ➢ 图7-13所示为霍尔式压力传感器的结构示意图。其中， 弹性元件是弹簧管，当被测压力发生变化时，弹簧管端 部发生位移，带动霍尔片在均匀梯度磁场中移动，作用 在霍尔片的磁场发生变化，输出的霍尔电势随之改变。
霍尔传感器的结构、工作原理与应用(ppt 51页)
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
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.
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
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）？
无刷电动机在电动自行车上的应用
电动自行车
无刷电动机
可充电 电池组
无刷电动机在电动 自行车上的应用
无刷直流电动机 的外转子采用高性能 钕铁硼稀土永磁材料； 三个霍尔位置传感器 产生六个状态编码信 号，控制逆变桥各功 率管通断，使三相内 定子线圈与外转子之 间产生连续转矩。具 有效率高、无火花、 可靠性强等特点。
以下哪一个激励电流的数值较为妥当？ 8μA 0.8mA 8mA 80mA
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。
线性型三端 霍尔集成电路
建立一个较强的闭合磁场。
霍尔接近开关几
毫米时，霍尔IC
的输出由高电平
变为低电平，使
继电器吸合或释
放，控制运动部
件停止移动（否
则将撞坏霍尔
IC），起限位的
作用。
霍尔式接近开关用于
转速测量演示
《霍尔传感器 》课件
防电击
确保传感器外壳接地良好，避免因漏电等原因造成电 击危险。
操作规范
遵循安全操作规范，避免在未经授权的情况下擅自拆 卸、改装传感器。
04
霍尔传感器的发展趋势与未来 展望
技术创新与改进
微型化
多功能化
随着微电子技术的不断发展，霍尔传 感器的尺寸逐渐减小，性能不断提高 ，应用范围更加广泛。
未来霍尔传感器将逐渐实现多功能化 ，能够同时检测多种物理量，满足不 同领域的需求。
《霍尔传感器》PPT课件
目录
• 霍尔传感器简介 • 霍尔传感器的类型与特点 • 霍尔传感器的使用与注意事项 • 霍尔传感器的发展趋势与未来展望 • 案例分析与实践应用
01
霍尔传感器简介
霍尔传感器的定义
霍尔传感器是一种基于霍尔效应的磁 感应传感器，能够检测磁场变化并转 换为电信号输出。
它利用霍尔效应原理，通过测量磁场 中导体或半导体的电压或电流变化来 检测磁场。
开关型霍尔传感器具有低功耗、高可靠性、快速响应等优点，广泛应用于无刷电机 、电磁阀等电子设备的控制系统中。
开关型霍尔传感器通常由霍尔元件、放大器和比较器等组成，具有较小的体积和重 量。
温度补偿型霍尔传感器
温度补偿型霍尔传感器主要用 于消除温度对霍尔元件的影响 ，提高测量精度和稳定性。
温度补偿型霍尔传感器通常 采用热敏电阻或集成温度传 感器来实现温度补偿功能。
物联网
随着物联网技术的不断发展，霍 尔传感器在智能家居、智能农业 、智能安防等领域的应用前景广 阔。
市场前景与展望
全球霍尔传感器市场规模不断扩大，预计未来几年将继续保持增长态势。
随着技术的不断创新和应用的不断拓展，霍尔传感器的应用领域将越来越 广泛，市场前景十分看好。
确保传感器外壳接地良好，避免因漏电等原因造成电 击危险。
操作规范
遵循安全操作规范，避免在未经授权的情况下擅自拆 卸、改装传感器。
04
霍尔传感器的发展趋势与未来 展望
技术创新与改进
微型化
多功能化
随着微电子技术的不断发展，霍尔传 感器的尺寸逐渐减小，性能不断提高 ，应用范围更加广泛。
未来霍尔传感器将逐渐实现多功能化 ，能够同时检测多种物理量，满足不 同领域的需求。
《霍尔传感器》PPT课件
目录
• 霍尔传感器简介 • 霍尔传感器的类型与特点 • 霍尔传感器的使用与注意事项 • 霍尔传感器的发展趋势与未来展望 • 案例分析与实践应用
01
霍尔传感器简介
霍尔传感器的定义
霍尔传感器是一种基于霍尔效应的磁 感应传感器，能够检测磁场变化并转 换为电信号输出。
它利用霍尔效应原理，通过测量磁场 中导体或半导体的电压或电流变化来 检测磁场。
开关型霍尔传感器具有低功耗、高可靠性、快速响应等优点，广泛应用于无刷电机 、电磁阀等电子设备的控制系统中。
开关型霍尔传感器通常由霍尔元件、放大器和比较器等组成，具有较小的体积和重 量。
温度补偿型霍尔传感器
温度补偿型霍尔传感器主要用 于消除温度对霍尔元件的影响 ，提高测量精度和稳定性。
温度补偿型霍尔传感器通常 采用热敏电阻或集成温度传 感器来实现温度补偿功能。
物联网
随着物联网技术的不断发展，霍 尔传感器在智能家居、智能农业 、智能安防等领域的应用前景广 阔。
市场前景与展望
全球霍尔传感器市场规模不断扩大，预计未来几年将继续保持增长态势。
随着技术的不断创新和应用的不断拓展，霍尔传感器的应用领域将越来越 广泛，市场前景十分看好。
霍尔传感器的工作原理及应用页PPT文档
产生的电动势称霍尔电势
半导体薄片称霍尔元件
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霍尔效应原理
返回
UH
RH
IB d
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载流子受洛仑兹力 Fe B
霍尔电场强度 平衡状态
EH
UH b
eEH evB
EH vB
因为
I nbvde
电子运动平均速度 v I bdne
返回
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霍尔电势
UH
1 IB ne d
为使霍尔电势不变，补偿电路必须满足: 升温前、后的霍尔电势不变，
U H 0 K H 0 I2B 0 U H K H I2 B
KH0I20KHI2
K H 0 R P 0 R P 0 R i0 I s K H 0 ( 1 T ) R P 0 ( 1 R P 0 T ( 1 ) R i0 T ( 1 ) T ) I S
不等位电势是由霍尔电极2和之间的电阻决定的， r 0称不等位电阻
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(4) 寄生直流电势 霍尔元件零位误差的一部分 当没有外加磁场，霍尔元件用交流控制电流时，
霍尔电极的输出有一个直流电势 控制电极和霍尔电极与基片的连接是非完全欧姆
接触时，会产生整流效应。 两个霍尔电极焊点的不一致，引起两电极温度不
经整理，忽略 T 2 高次项后得
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RP0 Ri0
R i0
当霍尔元件选定后，它的输入电阻 和温度系
数 及霍尔电势温度系数 可以从元件参数表
中查到（ R i0 可以测量出来），用上式即可计算 出分流电阻 R p 0 及所需的分流电阻温度系数 值。
半导体薄片称霍尔元件
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霍尔效应原理
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UH
RH
IB d
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载流子受洛仑兹力 Fe B
霍尔电场强度 平衡状态
EH
UH b
eEH evB
EH vB
因为
I nbvde
电子运动平均速度 v I bdne
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霍尔电势
UH
1 IB ne d
为使霍尔电势不变，补偿电路必须满足: 升温前、后的霍尔电势不变，
U H 0 K H 0 I2B 0 U H K H I2 B
KH0I20KHI2
K H 0 R P 0 R P 0 R i0 I s K H 0 ( 1 T ) R P 0 ( 1 R P 0 T ( 1 ) R i0 T ( 1 ) T ) I S
不等位电势是由霍尔电极2和之间的电阻决定的， r 0称不等位电阻
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(4) 寄生直流电势 霍尔元件零位误差的一部分 当没有外加磁场，霍尔元件用交流控制电流时，
霍尔电极的输出有一个直流电势 控制电极和霍尔电极与基片的连接是非完全欧姆
接触时，会产生整流效应。 两个霍尔电极焊点的不一致，引起两电极温度不
经整理，忽略 T 2 高次项后得
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RP0 Ri0
R i0
当霍尔元件选定后，它的输入电阻 和温度系
数 及霍尔电势温度系数 可以从元件参数表
中查到（ R i0 可以测量出来），用上式即可计算 出分流电阻 R p 0 及所需的分流电阻温度系数 值。
霍尔传感器的结构、工作原理与应用PPT课件( 51页)
机械工业出版社 中等职业教育电气类规划教材
《自动检测与转换技术》
第八章
多媒体课件
2009－5－1 更新
30.05.2019
1
第八章 霍尔传感器
在这一章里，卡卡要给大家介绍霍尔传
感器的原理、特性、霍尔集成电路（霍尔 IC）及其应用。霍尔IC可以用于测量地球 磁场，制成电罗盘；将霍尔IC夹在环形铁 心的缺口中，可以制成大电流变送器。霍 尔传感器还广泛用于高斯计、无刷电动机、 接近开关等。霍尔传感器的最大特点是非 接触测量。
•
11、人生的某些障碍，你是逃不掉的。与其费尽周折绕过去，不如勇敢地攀登，或许这会铸就你人生的高点。
•
12、有些压力总是得自己扛过去，说出来就成了充满负能量的抱怨。寻求安慰也无济于事，还徒增了别人的烦恼。
•
13、认识到我们的所见所闻都是假象，认识到此生都是虚幻，我们才能真正认识到佛法的真相。钱多了会压死你，你承受得了吗?带，带不走，放，放不下。时时刻刻发
建立一个较强的闭合磁场。
霍尔接近开关几
毫米时，霍尔IC
的输出由高电平
变为低电平，使
继电器吸合或释
放，控制运动部
件停止移动（否
则将撞坏霍尔
IC），起限位的
作用。
霍尔式接近开关用于
转速测量演示
n= 60 f
4
(r/min)
T
软铁分流翼片
开关型霍尔IC
将被测电流的 导线穿过霍尔电流 传感器的检测孔。 当有电流通过导线 时，在导线周围将 产生磁场，磁力线 集中在铁心内，并 在铁心的缺口处穿 过霍尔元件，从而 产生与电流成正比 的霍尔电压。
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：
《自动检测与转换技术》
第八章
多媒体课件
2009－5－1 更新
30.05.2019
1
第八章 霍尔传感器
在这一章里，卡卡要给大家介绍霍尔传
感器的原理、特性、霍尔集成电路（霍尔 IC）及其应用。霍尔IC可以用于测量地球 磁场，制成电罗盘；将霍尔IC夹在环形铁 心的缺口中，可以制成大电流变送器。霍 尔传感器还广泛用于高斯计、无刷电动机、 接近开关等。霍尔传感器的最大特点是非 接触测量。
•
11、人生的某些障碍，你是逃不掉的。与其费尽周折绕过去，不如勇敢地攀登，或许这会铸就你人生的高点。
•
12、有些压力总是得自己扛过去，说出来就成了充满负能量的抱怨。寻求安慰也无济于事，还徒增了别人的烦恼。
•
13、认识到我们的所见所闻都是假象，认识到此生都是虚幻，我们才能真正认识到佛法的真相。钱多了会压死你，你承受得了吗?带，带不走，放，放不下。时时刻刻发
建立一个较强的闭合磁场。
霍尔接近开关几
毫米时，霍尔IC
的输出由高电平
变为低电平，使
继电器吸合或释
放，控制运动部
件停止移动（否
则将撞坏霍尔
IC），起限位的
作用。
霍尔式接近开关用于
转速测量演示
n= 60 f
4
(r/min)
T
软铁分流翼片
开关型霍尔IC
将被测电流的 导线穿过霍尔电流 传感器的检测孔。 当有电流通过导线 时，在导线周围将 产生磁场，磁力线 集中在铁心内，并 在铁心的缺口处穿 过霍尔元件，从而 产生与电流成正比 的霍尔电压。
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：
霍尔式传感器原理及应用课件
霍尔元件的结构与特性
霍尔元件通常由霍尔材料、电极和基底组成，其中霍尔材料是实现霍尔效 应的关键。
霍尔元件具有高灵敏度、快速响应、线性输出等特点，广泛应用于磁场、 电流、位置等物理量的测量。
不同类型的霍尔元件适用于不同的测量范围和环境条件，选择合适的霍尔 元件是保证测量准确性和稳定性的关键。
02
霍尔式传感器的类型与特性
特殊型霍尔传感器
总结词
具有特殊功能或应用领域的霍尔传感器，如高温型、高压型 、小型化等。
详细描述
特殊型霍尔传感器通常采用特殊的材料、工艺和设计，以满 足特殊应用的需求，如高温环境下测量磁场、高压环境下检 测电流等。
03
霍尔式传感器的应用
在自动化控制系统中的应用
1 2
自动化生产线的物料传送和定位
线性型霍尔传感器
总结词
主要用于测量磁场强度的变化，输出 与磁场强度的变化成线性关系的电压 或电流信号。
详细描述
线性型霍尔传感器通常具有较高的灵 敏度和精度，适用于需要精确测量磁 场变化的场合，如电流测量、磁通量 测量等。
开关型霍尔传感器
总结词
主要用于检测磁场是否存在，输出为高电平或低电平信号。
详细描述
开关型霍尔传感器通常具有较低的灵敏度，但具有快速响应速度和低功耗等特 点，适用于需要快速检测磁场状态变化的场合，如位置检测、转速检测等。
温度补偿型霍尔传感器Байду номын сангаас
总结词
具有温度补偿功能，能够自动修正温 度变化对传感器输出的影响。
详细描述
温度补偿型霍尔传感器通常采用特殊 的电路设计和材料，以实现温度补偿 功能，适用于需要精确测量磁场且环 境温度变化较大的场合。
工作电压范围
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H
若取 RH = 1 / nq 则
图7-1 霍尔效应
IB UH RH d
RH为霍尔元件的霍尔系数。显然，霍尔系数由半
导体材料的性质决定，它反映材料霍尔效应的强弱。
设
KH
RH d
湖州职业技术学院机电分院
UHKHIB
KH为霍尔元件的灵敏度，它表示一个霍尔元件 在单位控制电流和单位磁感应强度时产生的霍尔电压 的大小。单位是mV/（mA·T）
7.1 霍尔效应及霍尔元湖件州职业技术学院机电分院
一、 霍尔效应
霍尔效应
B
b FE
FL v
湖州职业技术学院机电分院
d
I UH
l
图7-1 霍尔效应
湖州职业技术学院机电分院
设霍尔元件为N型半导体，当它通电流I时
FL = qvB
(7-1)
当电场力与洛仑兹力相等时，达到动态平衡，这时有 qEH=qvB
B
C
D
U0
I
A
图7-4 不等位电势
R1 B
R2
C R3
D R44
A
图7-5 霍尔元件的等效电路
A
C
D
B
W
R1 C
A R2 D
R3
R4
B
W （a）
几种常用补偿方法 湖州职业技术学院机电分院
A
C
D
B
A
C
D
(b)
B
W
W
R1 Cห้องสมุดไป่ตู้
A R2 D
R1 C
A R2 D
R3
R4
B
W （b）
R3
R4
B
W （c）
2. 温度误差及补偿
1℃时，输入电阻与输出电阻变化的百分率。
（RitRio)/Rio
t
即： RitRio(1 t)
或： R O t R O(o 1t)
减小d；
6.灵敏度 KHRH/d 选好的半导体材料
四、霍尔元件的测量误差和补偿 湖州职业技术学院机电分院
1. 不等位电势补偿：在无磁场时，霍尔元件通以控 制电流I，两输出端产生的电压为不等位电压。主要 是元件输出极焊接不对称、厚薄不均、输出电极接 触不良等，可以通过桥路平衡加以补偿。
KH
1 nqd
湖州职业技术学院机电分院
材料中电子在电场作用下运动速度的大小常用载
流子迁移率来表征，即在单位电场强度作用下，载流
子的平均速度值。即 v
EI
v
EI
U
l
所以
U
UH vbB l bB
而 UHRHIdB Rd HBU RRd HBU l RH B l Ub
比较得
RH
bd
或 RH (7-5)
湖州职业技术学院机电分院
霍尔传感器及应用优秀课件
湖州职业技术学院机电分院
霍尔传感器是基于霍尔效应的一种传感器。 1879年，美国物理学家霍尔首先在金属材料中发现 了霍尔效应，但由于金属材料的霍尔效应太弱而没 有得到应用。随着半导体技术的发展，开始用半导 体材料制成霍尔元件，由于它的霍尔效应显著而得 到应用和发展。霍尔传感器广泛用于电磁量、压力、 加速度、振动等方面的测量。
湖州职业技术学院机电分院
(1)利用输入回路串联电阻进行补偿
I I
R
R
Ri(t)
Ro(t)
E
UH
E
UH
（a）基本电路
（b）等效电路
元件霍尔系数和输入内阻与温度之间湖的州关职业系技式术学为院机：电分院
R H t R H 0 1 t
R itR i01t
由图b可知：
E It R Rit
则霍尔电压随温度变化的关系式为：
结论：
湖州职业技术学院机电分院
① 如果是P型半导体，其载流子是空穴，若空穴浓度
为p，同理可得
IB U H ped
② 霍尔电压UH与材料的性质有关。 RH
③ 霍尔电压UH与元件的尺寸有关。
KH
RH d
U
UH vbB l bB
④ 霍尔电压UH与控制电流及磁场强度有关。
二、霍尔元件的构造及测量电路 湖州职业技术学院机电分院 1、构造
故霍尔电场的强度为 EH=vB
（7-2）
所以，霍尔电压UH可表示为 UH = EH b= vBb
(7-3)
流过霍尔元件的电流为
湖州职业技术学院机电分院
I =Q / t =bdlnq/t= bdvnq
得： v =I / nqbd (7-4) 所以：UH = BI / nqd
B
b
F
E
F Lv
l
d
I U
3.不平衡电势U0
湖州职业技术学院机电分院
在额定控制电流I下，不加磁场时霍尔电极间的
空载霍尔电势。
4.霍尔温度系数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。
（UHtUHo)/UHo
即：
t
UH t UH(o 1t)
5.内阻温度系数β
湖州职业技术学院机电分院
霍尔元件在无磁场及工作温度范围内，温度每变化
UH0R R R R ii0t2 2R R i0i0 R
由上式可看出，要使温度变化时霍尔电湖州压职不业技变术，学院必机须电分使院
Ri0 0
Ri0 R
即 ： RRi0
当元件的α、β及内阻Ri0确定后，温度补偿电阻R便 可求出。在实际应用中，当霍尔元件选定后，其α、β值
可以从元件参数表中查出，而元件内阻Ri0则可由测量得 到。
（2）利用输出回路的负载进行补偿 湖州职业技术学院机电分院
I
I
I Ri(t)
Ro(t)
I
RL
UH
RL
ULt
UHt
（a）基本电路
（b）等效电路
霍尔元件的输入采用恒流源，使控制电流Ｉ稳定
2、测量电路
湖州职业技术学院机电分院
（a）基本测量电路
RL
UH
W E
W1
W2
~
UH
UH
（b）直流激励的连接方式 （c）交流激励时的连接方式
三、霍尔元件的技术参数
湖州职业技术学院机电分院
1.额定功耗P0 在环境温度25℃时，允许通过霍尔元件的电流和
电压的乘积。
2.输入电阻Ri和输出电阻RO Ri是指控制电流极之间的电阻值。 R0指霍尔元件霍尔电极间的电阻。 Ri、R0可以在无磁场时用欧姆表等测量。
基于霍尔效应工作的半导体器件称为霍尔元件，
霍尔元件多采用N型半导体材料。霍尔元件越薄(d 越小)，kH 就越大。霍尔元件由霍尔片、四根引线
和壳体组成，如图所示。
霍尔片是半导体单晶薄片(一般为湖4州×职2业×技术0.学1院m机m电)分，院 它的长度方向两端面上焊有a、b两根引线，通常用红 色导线，其焊接处称为激励（控制）电极；在它的另 两侧端面的中间以点的形式对称地焊有c、d两根霍尔 输出引线，通常用绿色导线，其焊接处称为霍尔电极。
UHR dHB IRd Ht
E B
RRit
湖州职业技术学院机电分院
对上式求温度的导数，可得增量表达式：
ddH U tR d H 0BE R R R R ii0 t2 R R R i0i0
R d H 0B R E R i0R R R R ii0 t2 2 R R R i0 i0
若取 RH = 1 / nq 则
图7-1 霍尔效应
IB UH RH d
RH为霍尔元件的霍尔系数。显然，霍尔系数由半
导体材料的性质决定，它反映材料霍尔效应的强弱。
设
KH
RH d
湖州职业技术学院机电分院
UHKHIB
KH为霍尔元件的灵敏度，它表示一个霍尔元件 在单位控制电流和单位磁感应强度时产生的霍尔电压 的大小。单位是mV/（mA·T）
7.1 霍尔效应及霍尔元湖件州职业技术学院机电分院
一、 霍尔效应
霍尔效应
B
b FE
FL v
湖州职业技术学院机电分院
d
I UH
l
图7-1 霍尔效应
湖州职业技术学院机电分院
设霍尔元件为N型半导体，当它通电流I时
FL = qvB
(7-1)
当电场力与洛仑兹力相等时，达到动态平衡，这时有 qEH=qvB
B
C
D
U0
I
A
图7-4 不等位电势
R1 B
R2
C R3
D R44
A
图7-5 霍尔元件的等效电路
A
C
D
B
W
R1 C
A R2 D
R3
R4
B
W （a）
几种常用补偿方法 湖州职业技术学院机电分院
A
C
D
B
A
C
D
(b)
B
W
W
R1 Cห้องสมุดไป่ตู้
A R2 D
R1 C
A R2 D
R3
R4
B
W （b）
R3
R4
B
W （c）
2. 温度误差及补偿
1℃时，输入电阻与输出电阻变化的百分率。
（RitRio)/Rio
t
即： RitRio(1 t)
或： R O t R O(o 1t)
减小d；
6.灵敏度 KHRH/d 选好的半导体材料
四、霍尔元件的测量误差和补偿 湖州职业技术学院机电分院
1. 不等位电势补偿：在无磁场时，霍尔元件通以控 制电流I，两输出端产生的电压为不等位电压。主要 是元件输出极焊接不对称、厚薄不均、输出电极接 触不良等，可以通过桥路平衡加以补偿。
KH
1 nqd
湖州职业技术学院机电分院
材料中电子在电场作用下运动速度的大小常用载
流子迁移率来表征，即在单位电场强度作用下，载流
子的平均速度值。即 v
EI
v
EI
U
l
所以
U
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而 UHRHIdB Rd HBU RRd HBU l RH B l Ub
比较得
RH
bd
或 RH (7-5)
湖州职业技术学院机电分院
霍尔传感器及应用优秀课件
湖州职业技术学院机电分院
霍尔传感器是基于霍尔效应的一种传感器。 1879年，美国物理学家霍尔首先在金属材料中发现 了霍尔效应，但由于金属材料的霍尔效应太弱而没 有得到应用。随着半导体技术的发展，开始用半导 体材料制成霍尔元件，由于它的霍尔效应显著而得 到应用和发展。霍尔传感器广泛用于电磁量、压力、 加速度、振动等方面的测量。
湖州职业技术学院机电分院
(1)利用输入回路串联电阻进行补偿
I I
R
R
Ri(t)
Ro(t)
E
UH
E
UH
（a）基本电路
（b）等效电路
元件霍尔系数和输入内阻与温度之间湖的州关职业系技式术学为院机：电分院
R H t R H 0 1 t
R itR i01t
由图b可知：
E It R Rit
则霍尔电压随温度变化的关系式为：
结论：
湖州职业技术学院机电分院
① 如果是P型半导体，其载流子是空穴，若空穴浓度
为p，同理可得
IB U H ped
② 霍尔电压UH与材料的性质有关。 RH
③ 霍尔电压UH与元件的尺寸有关。
KH
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U
UH vbB l bB
④ 霍尔电压UH与控制电流及磁场强度有关。
二、霍尔元件的构造及测量电路 湖州职业技术学院机电分院 1、构造
故霍尔电场的强度为 EH=vB
（7-2）
所以，霍尔电压UH可表示为 UH = EH b= vBb
(7-3)
流过霍尔元件的电流为
湖州职业技术学院机电分院
I =Q / t =bdlnq/t= bdvnq
得： v =I / nqbd (7-4) 所以：UH = BI / nqd
B
b
F
E
F Lv
l
d
I U
3.不平衡电势U0
湖州职业技术学院机电分院
在额定控制电流I下，不加磁场时霍尔电极间的
空载霍尔电势。
4.霍尔温度系数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。
（UHtUHo)/UHo
即：
t
UH t UH(o 1t)
5.内阻温度系数β
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霍尔元件在无磁场及工作温度范围内，温度每变化
UH0R R R R ii0t2 2R R i0i0 R
由上式可看出，要使温度变化时霍尔电湖州压职不业技变术，学院必机须电分使院
Ri0 0
Ri0 R
即 ： RRi0
当元件的α、β及内阻Ri0确定后，温度补偿电阻R便 可求出。在实际应用中，当霍尔元件选定后，其α、β值
可以从元件参数表中查出，而元件内阻Ri0则可由测量得 到。
（2）利用输出回路的负载进行补偿 湖州职业技术学院机电分院
I
I
I Ri(t)
Ro(t)
I
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RL
ULt
UHt
（a）基本电路
（b）等效电路
霍尔元件的输入采用恒流源，使控制电流Ｉ稳定
2、测量电路
湖州职业技术学院机电分院
（a）基本测量电路
RL
UH
W E
W1
W2
~
UH
UH
（b）直流激励的连接方式 （c）交流激励时的连接方式
三、霍尔元件的技术参数
湖州职业技术学院机电分院
1.额定功耗P0 在环境温度25℃时，允许通过霍尔元件的电流和
电压的乘积。
2.输入电阻Ri和输出电阻RO Ri是指控制电流极之间的电阻值。 R0指霍尔元件霍尔电极间的电阻。 Ri、R0可以在无磁场时用欧姆表等测量。
基于霍尔效应工作的半导体器件称为霍尔元件，
霍尔元件多采用N型半导体材料。霍尔元件越薄(d 越小)，kH 就越大。霍尔元件由霍尔片、四根引线
和壳体组成，如图所示。
霍尔片是半导体单晶薄片(一般为湖4州×职2业×技术0.学1院m机m电)分，院 它的长度方向两端面上焊有a、b两根引线，通常用红 色导线，其焊接处称为激励（控制）电极；在它的另 两侧端面的中间以点的形式对称地焊有c、d两根霍尔 输出引线，通常用绿色导线，其焊接处称为霍尔电极。
UHR dHB IRd Ht
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湖州职业技术学院机电分院
对上式求温度的导数，可得增量表达式：
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