提出工作任务及任务要求.

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2、特性参数
1.输人电阻Ri 霍尔元件两激励电流端的直流电阻称为输入电阻。它的数值从几十欧到几 百欧，视不同型号的元件而定。温度升高，输人电阻变小，从而使输人电 流Iab变大，最终引起霍尔电动势变大。为了减少这种影响，最好采用恒流 源作为激励源。 2.输出电阻Ro 两个霍尔电动势输出端之间的电阻称为输出电阻，它的数值与输人电 阻同一数量级。它也随温度改变而改变。选择适当的负载电阻RL与之匹配， 可以使由温度引起的霍尔电动势的漂移减至最小。
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2、特性参数
5.最大磁感应强度BM 磁感应强度超过BM时，霍尔电动势的非线性误差将明显增大，BM的数 值一般小于零点几特斯拉 (lT=104Gs) 。 6.不等位电动势 在额定激励电流下，当外加磁场为零时，霍尔元件输出端之间的开路 电压称为不等位电动势，它是由于四个电极的几何尺寸不对称引起的，使 用时多采用电桥法来补偿不等位电动势引起的误差。 7.霍尔电动势温度系数 在一定磁场强度和激励电流的作用下，温度每变化loC时霍尔电动势变 化的百分数称为霍尔电动势温度系数，它与霍尔元件的材料有关，一般约 为0.1%/oC。在要求较高的场合，应选择低温漂的霍尔元件。
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1、霍尔元件的工作原理 金属或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（Hall Effect），该电动势称为霍尔电动势 （Hall EMF），上述半导体薄片称为霍尔元件（Hall Element）。用霍尔元件做成的传感器称为霍尔传感器 （Hall Transducer）。
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由实验可知，流入激励电流端的电流I越大、作用在薄片上的磁场强度B越 强，霍尔电动势也就越高。霍尔电动势EH可用下式表示： EH=KHIB 式中 KH——霍尔元件的灵敏度。 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 ，这时的霍尔电动势为 EH=KHI 可知，霍尔电动势与输入电流I、磁感应强度B成正比，且当B的方向改 变时，霍尔电动势的方向也随之改变。如果所施加的磁场为交变磁场，则 霍尔电动势为同频率的交变电动势。
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3、常见霍尔集成电路
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4、霍尔传感器的应用
霍尔电动势是关于I、B、θ 三个变量的函数，即EH=KHIBcosθ ，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，三个变量的多种组合等。 1）维持I、θ 不变，则EH=f(B），这方面的应用有：测量磁场强度的高斯 计、测量转速的霍尔转速表、磁性产品计数器、霍尔角编码器以及基于微 小位移测量原理的霍尔加速度计、微压力计等。 2）维持I、B不变，则EH=f(θ ），这方面的应用有角位移测量仪等。 3）维持θ 不变，则EH=f(IB），即传感器的输出EH与I、B的乘积成正比， 这方面的应用有模拟乘法器、霍尔功率计、电能表等。
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目前常用的霍尔元件材料是N型硅，它的霍尔灵敏度、温度特性、线性度均 较好，而锑化铟 (InSb)、砷化铟（InAs）、锗 (Ge)等也是常用的霍尔元 件材料，砷化镓 (GaAs)是新型的霍尔元件材料，今后将逐渐得到应用。近 年来，已采用外延离子注人工艺或采用溅射工艺制造出了尺寸小、性能好 的薄膜型霍尔元件，如图b所示。它由衬底、十字形薄膜、引线 (电极)及 塑料外壳等组成。它的灵敏度、稳定性、对称性等均比老工艺优越得多， 目前得到越来越广泛的应用。 霍尔元件的壳体可用塑料、环氧树脂等制造，封装后的外形如图d所示。
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霍尔元件的工作原理及特性
a）霍尔效应原理图
霍尔元件示意图 b）薄膜型霍尔元件结构示意图 外形
c）图形符号
d）
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我们以N型半导体霍尔元件为例来说明霍尔传感器的工作原理，见图81a。在激励电流端通人电流J，并将薄片置于磁场中。设该磁场垂直于薄片， 磁感应强度为B，这时电子(运动方向与电流方向相反)将受到洛仑兹力FL的 作用，向内侧偏移，该侧形成电子的堆积，从而在薄片的c、d方向产生电 场E。随后的电子一方面受到洛仑兹力FL的作用，另一方面又同时受到该电 场力FE的作用。可以看出，这两种力的方向恰好相反。电子积累越多，FE 也越大，而洛仑兹力保持不变。最后，当│FL│＝│FE│时，电子的积累 达到动态平衡。这时，在半导体薄片c、d方向的端面之间建立的电动势EH 就是霍尔电动势。
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3、常见霍尔集成电路
随着微电子技术的发展，目前霍尔器件多已集成化。霍尔集成电路 ( 又称霍尔IC)有许多优点，如体积小、灵敏度高、输出幅度大、温漂小、对 电源稳定性要求低等。 霍尔集成电路可分为线性型和开关型两大类。前者是将霍尔元件和恒 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。较典型的线性霍尔器件如UGN3501等。 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。这类器 件中较典型的有UGN3020、3022等。
基于MCS51的霍尔位置检测系统制作
提出工作任务及任务要求
基本任务:能够实现利用霍尔元件完成位置的检测； 拓展任务:能利用MCS51系统实现限位控制功能；
分析任务
1、霍尔传感器是根据什么原理进行测量的。 2、如何对霍尔传感器进行选型。
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将小型蜂鸣器的负极接到霍尔接近开关的OUT门输出端， 正极接Vcc端。在没有磁铁靠近时，OUT门截止，蜂鸣器 不响。 当磁铁靠近到一定距离时，OUT门导通，蜂鸣器响。将 磁铁逐渐远离霍尔接近开关到一定距离时，OUT门再次 截止，蜂鸣器停响。
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2、特性参数
3.最大激励电流Im 由于霍尔电动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， 从而引起霍尔电动势的温漂增大，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几十毫安。 4.灵敏度KH KH=EH/（IB），它的单位为mV/（mA·T）。