第6章霍尔传感器知识分享
霍尔传感器工作原理
霍尔传感器工作原理1. 引言霍尔传感器是一种常用于测量磁场的传感器，它基于霍尔效应原理工作。
本文将详细介绍霍尔传感器的工作原理及其应用领域。
2. 霍尔效应的基本原理霍尔效应是指当电流通过一块导体时，如果该导体处于磁场中，就会在导体的两侧产生一种电压差，这种现象被称为霍尔效应。
霍尔效应的基本原理是磁场对电子的偏转和电子在导体中的运动轨迹。
3. 霍尔传感器的结构霍尔传感器通常由霍尔元件、放大器和输出电路组成。
霍尔元件是传感器的核心部件，它是一种半导体材料，具有特殊的电子结构，能够感知磁场的变化。
放大器负责放大霍尔元件产生的微弱电压信号，以便进行后续的处理和分析。
输出电路将放大后的信号转化为可用的电压或者电流输出。
4. 霍尔传感器的工作原理当霍尔传感器处于磁场中时，磁场会对霍尔元件中的电子进行偏转。
根据霍尔效应，偏转后的电子会在霍尔元件的两侧产生电压差。
这个电压差与磁场的强度和方向成正比。
通过测量霍尔元件两侧的电压差，可以确定磁场的强度和方向。
5. 霍尔传感器的应用领域霍尔传感器具有广泛的应用领域，以下是几个常见的应用示例：- 电动汽车：霍尔传感器可以用于检测电动汽车中机电的转速和位置，从而实现精确的控制和调节。
- 磁条读卡器：霍尔传感器可以用于读取磁条卡上的信息，如银行卡、身份证等。
- 电流测量：霍尔传感器可以用于测量电流，特殊适合于高电流的测量场景，如电力系统中的电流监测。
- 磁力测量：霍尔传感器可以用于测量磁力的大小和方向，广泛应用于磁力计、磁力传感器等领域。
6. 霍尔传感器的优缺点- 优点：- 非接触式测量：霍尔传感器不需要与被测物直接接触，可以实现非接触式测量，避免了物体磨损和污染。
- 高精度：霍尔传感器具有高精度的测量能力，可以实现弱小磁场的测量。
- 快速响应：霍尔传感器的响应速度快，可以实时获取磁场变化的信息。
- 缺点：- 受温度影响：霍尔传感器的工作性能受温度影响较大，需要进行温度补偿。
传感器原理及应用技术 第6章 霍尔传感器
小结
❖ 霍尔传感器是一种磁敏感元件，它是利用霍尔效应 工作的。霍尔效应产生的霍尔电势与通过的控制电 流以及垂直与霍尔元件的磁感应强度有关。利用霍 尔传感器可以测量最终能够转换成电流、磁感应强 度的物理量。由于霍尔元件的材料属于半导体，所 以把测量电路集成在一块芯片上，构成霍尔集成电 路。常见的霍尔集成电路有开关型和线性型。实际 应用中，常利用霍尔集成电路测量位移、磁场强度、 转速以及电流、电压。
磁特性分别如图所示，由于它们的BOP、BRP极性相同，所 以适用于单稳态开关、摩托车点火开关以及出租车计价器等。
❖
❖ （4）按温度特性分类
❖ 温度特性表明了IC的可靠性。民用品的可靠性低于工业品的 可靠性；工业品的可靠性不如军品的可靠性。通常军品级的 IC价位是民品级4～5倍。
❖ 通常划分温度等级如下：
❖ 1. 霍尔电机 ❖ 2. 霍尔汽车无触点电子点火器
❖ 在容器的上部安装上开关型霍尔集成电路，液体里放置一个 安有磁极的浮子，当容器内液体的液位达到检测位置时，霍 尔集成电路就会输出一个开关信号，控制其他设备的启停。
❖ 一些数控设备，尤其是机器人中，需要精确地决定移动部件的位 置。下图霍尔IC在位置检测中的应用。当安有磁极的可动部件移动 到指定位置时，霍尔IC就会输出控制信号。
高等职业教育电子信息类贯通制教材（机电技术专业）
传感器原理及应用技术 （第2版）
主 编 刘伟
电子工业出版社
第6章 霍尔传感器
❖ 6.1霍尔传感器及其集成电路 ❖ 6.2霍尔传感器的应用 ❖小 结
6.1霍尔传感器及其集成电路
❖ 6.1.1 霍尔传感器的工作原理 ❖ 6.1.2 霍尔集成电路
6.1.2 霍尔集成电路
《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。
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。
霍尔式传感器介绍课件
霍尔式传感器可以检测汽车电子设备的工作状态，如发动机转速、车速等。
工业控制
霍尔式传感器在工业控制中的应用广泛，如电机控制、机器人控制等。
01
霍尔式传感器可以检测电机的转速、位置和扭矩等信息，实现精确控制。
02
霍尔式传感器在机器人控制中，可以检测机器人的关节角度和位置，实现机器人的精确运动控制。
03
虚拟现实：霍尔传感器用于头部追踪、手势识别等
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霍尔式传感器发展趋势
技术进步
霍尔元件的制造工艺不断改进，提高了传感器的灵敏度和稳定性。
随着新材料和新工艺的应用，霍尔式传感器的测量范围和精度得到了进一步提高。
集成电路技术的发展，使得霍尔式传感器的体积越来越小，功耗越来越低。
智能化技术的发展，使得霍尔式传感器能够实现自诊断、自校准等功能，提高了系统的可靠性和稳定性。
演讲人
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霍尔式传感器介绍课件
01.
霍尔式传感器原理
02.
03.
目录
霍尔式传感器应用
霍尔式传感器发展趋势
霍尔式传感器原理
霍尔效应
霍尔效应是指当电流通过导体时，在导体两侧会产生一个与电流方向垂直的磁场。
这个磁场的大小与电流的大小和导体的厚度有关。
应用领域拓展
汽车电子：霍尔式传感器在汽车电子领域中的应用越来越广泛，如汽车电子稳定系统（ESP）、电子助力转向系统（EPS）等。
智能家居：霍尔式传感器在智能家居中的应用也越来越多，如智能门锁、智能照明系统等。
医疗设备：霍尔式传感器在医疗设备中的应用也越来越广泛，如医疗监护设备、医疗诊断设备等。
第6章-磁电磁敏式传感器
• 测速度时，传感器的输出电压正比于速度信号 u v ，可
以直接放大。
• 输出功率大，稳定可靠，但传感器尺寸大、重，输出阻抗 低，通常几十～几千欧，对后置电路要求低，干扰小。
CD-1 型震动速度传感器
工作频率 固有频率 灵敏度
• 磁阻元件在工作时通常需要加偏置磁 场，使磁敏电阻工作在线性区域。
• 无偏置磁场时只能检测磁场不能 判别磁性。输出弱磁场时磁阻与 磁场关系为：
R =R0（1+MB2）
R0 ——为零磁场内阻； M ——为零磁场系数；
• 外加偏置磁场时磁阻具有极性， 相当在检测磁场外加了偏置磁场， 工作点移到线性区，磁极性也作 为电阻值变化表现出来，这时电 阻值的变化为：
代入后：
UH
Bb
IB ned
RH
IB d
K H IB
霍尔常数
RH
1 ne
与材料有关
霍尔灵敏度
KH
RH d
与薄片尺寸有关
式中：ρ—电阻率、n —电子浓度、μ—电子迁移率 μ = υ / E 单位电场强度作用下载流子运动速度。
☻ 可见霍尔电势与电流和磁场强度的乘积成正比
U K I B ☻ 讨论 H
敏 元
件
6.3.1 磁敏电阻
（1） 磁阻效应
➢ 载流导体置于磁场中，除了产生霍尔效应外，导体中载流子 因受洛仑兹力作用要发生偏转，磁场使载流子运动方向的偏 转使电流路径变化，起到了加大电阻的作用，磁场越强增大 电阻的作用越强。
☺ 外加磁场使导体(半导体)电阻随磁场增加而增大的现象 称磁阻效应。
➢ 磁阻效应表达式为
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常用的电子元件，用于检测磁场的变化。
它基于霍尔效应，通过测量磁场的强度和方向，将磁场信号转换为电信号。
本文将详细介绍霍尔传感器的工作原理。
二、霍尔效应的原理霍尔效应是指当电流通过一块导体时，如果在导体的一侧施加一个垂直于电流方向的磁场，就会在导体的另一侧产生一种电势差。
这种现象被称为霍尔效应。
霍尔效应的原理是基于洛伦兹力的作用，即当电流通过导体时，磁场会对电子施加一个力，使得电子偏转，从而产生电势差。
三、霍尔传感器的结构霍尔传感器一般由霍尔元件、放大器和输出电路组成。
霍尔元件是传感器的核心部分，它通常是一块薄片状的半导体材料，上面有一条电流引线和两个电压引线。
放大器用于放大霍尔元件产生的微弱电信号，输出电路则将放大后的信号转换为可用的电压或电流输出。
四、霍尔传感器的工作原理当有磁场作用于霍尔传感器时，磁场会使得霍尔元件中的电子发生偏转，从而在导体的两侧产生一个电势差。
这个电势差会被放大器放大，并通过输出电路输出。
输出信号的大小和方向取决于磁场的强度和方向。
五、霍尔传感器的应用1. 磁场检测：霍尔传感器可以用于检测磁场的强度和方向。
例如，可以将霍尔传感器应用于地磁场检测、磁力计等领域。
2. 位置检测：通过将霍尔传感器与磁场结合使用，可以实现位置检测。
例如，在汽车制动系统中，可以使用霍尔传感器检测刹车踏板的位置。
3. 速度检测：霍尔传感器可以用于检测旋转物体的速度。
例如，在自行车计速器中，可以使用霍尔传感器检测车轮的转速。
4. 开关控制：霍尔传感器可以用作开关，用于检测物体的接近或远离。
例如，可以将霍尔传感器应用于门禁系统、电子开关等场景。
六、霍尔传感器的优缺点1. 优点：- 霍尔传感器对磁场的响应速度快，可以实时检测磁场的变化。
- 霍尔传感器具有较高的灵敏度，可以检测微弱的磁场信号。
- 霍尔传感器的体积小，重量轻，易于集成到各种设备中。
- 霍尔传感器的功耗低，适合电池供电的应用。
《霍尔传感器》课件
优点
• 非接触式测量 • 高精度和稳定性 • 快速响应
缺点
• 受外部磁场影响 • 价格相对较高 • 对温度变化敏感
霍尔传感器与其他传感器的比较
光电传感器
可感知光强，但受环境光影响。
电阻式传感器Biblioteka 测量电阻值，受温度和湿度影响。
温度传感器
用于测量温度变化，但无法测量磁场。
霍尔传感器在智能家居中的应 用
霍尔传感器可用于智能门窗、智能家电等设备的开关和状态监测，提高家居 安全和便利性。
霍尔传感器在汽车行业中的应用
霍尔传感器广泛应用于转向传感、刹车传感和座椅安全传感等汽车系统中，提升驾驶体验和安全 性。
具有灵敏度高、响应速 度快等特点。
效应霍尔元件
可测量磁场的强度和方 向。
开关型霍尔元件
用于检测接近或远离磁 场的开关状态。
霍尔元件的特点
1 非接触式测量
不受物体表面状态和材料的影响。
3 快速响应
适用于高速测量和控制应用。
2 高精度和稳定性
能够实时准确测量磁场强度。
4 广泛的工作温度范围
可在极端环境下工作。
《霍尔传感器》PPT课件
本课件将为您介绍霍尔传感器的原理、种类及其在各个领域的广泛应用。通 过清晰的图示和丰富的案例，带您深入了解霍尔传感器的优点、发展历程以 及未来的挑战。
概述
霍尔传感器利用霍尔效应测量磁场，有广泛的应用领域。本节将介绍霍尔传 感器的定义、原理以及与其他传感器的比较。
霍尔元件
线性霍尔元件
基于霍尔元件的测量电路
电压输出型
输出电压随磁场强度变化。
电流输出型
输出电流随磁场强度变化。
开关输出型
检测物体是否接近或远离磁 场。
《霍尔传感器 》课件
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。
霍尔传感器工作原理
霍尔传感器工作原理霍尔传感器是一种基于霍尔效应的传感器，主要用于检测磁场的存在和强度。
它通过测量磁场对霍尔元件产生的电压影响来实现磁场的检测。
1. 霍尔效应简介霍尔效应是指当电流通过一块导体时，如果该导体处于磁场中，将会在导体两侧产生电压差。
这种现象是由于磁场对电子运动轨迹的影响而产生的。
2. 霍尔元件结构霍尔元件通常由霍尔片、电源、输出电路和保护电路组成。
其中，霍尔片是关键部分，它是一块具有特殊材料和结构的半导体片，可以感应到磁场的变化。
3. 霍尔传感器工作原理当霍尔元件处于磁场中时，磁场将会使得霍尔片内的载流子（通常是电子）受到偏转，从而产生电荷分布的不均匀现象。
这种不均匀的电荷分布将会导致霍尔片两侧产生电压差，即霍尔电压。
4. 霍尔电压的测量为了测量霍尔电压，通常需要将霍尔元件连接到一个外部电路中。
这个电路通常包括一个电流源和一个测量电压的电路。
电流源用来提供通过霍尔元件的电流，而测量电压的电路则用来测量霍尔电压。
5. 霍尔传感器的应用霍尔传感器广泛应用于各种领域，包括汽车工业、电子设备、航空航天等。
它可以用来检测车速、转速、位置、电流等参数，具有灵敏度高、响应速度快、可靠性强等优点。
6. 霍尔传感器的优缺点霍尔传感器的优点包括：无接触式测量、高灵敏度、响应速度快、可靠性高、体积小等。
然而，它也存在一些缺点，如受温度影响较大、价格较高等。
7. 霍尔传感器的发展趋势随着科技的发展，霍尔传感器也在不断改进和发展。
目前，一些新型的霍尔传感器已经实现了更高的灵敏度、更低的功耗和更小的尺寸。
同时，一些新材料的应用也有望进一步提升霍尔传感器的性能。
总结：霍尔传感器是一种基于霍尔效应的传感器，通过测量磁场对霍尔元件产生的电压影响来实现磁场的检测。
它在各种领域具有广泛的应用，如汽车工业、电子设备、航空航天等。
霍尔传感器具有高灵敏度、响应速度快、可靠性强等优点，但也存在一些缺点。
随着科技的发展，霍尔传感器的性能将会进一步提升，为各个领域的应用提供更好的解决方案。
霍尔传感器的工作原理1霍尔效应半...
6.1 磁电感应式传感器磁电感应式传感器又称电动势式传感器，是利用电磁感应原理将被测量(如振动、位移、转速等)转换成电信号的一种传感器。
磁通量的变化可以通过很多办法来实现，如磁铁与线圈之间作相对运动；磁路中磁阻的变化；恒定磁场中线圈面积的变化等，一般可将磁电感应式传感器分为磁力线而产生。
这类结构有动圈式和动铁式两种，如图所示。
磁铁与线圈相对运动使线圈切割磁力线，产生与运动速度d x/d t 成正比的感应电动势的可达2kHz左右。
6.1.2 变磁通式磁电感应传感器结构与工作原理变磁通式磁电感应传感器一般做成转速传感器，产生感应电动势的频率作为输出，而电动势的频率取决于磁通变化的频率。
式中：Z为齿轮齿数；电动势频率(Hz)。
这样当已知被测转轴带动椭圆形测量轮5在磁场气隙中等速转动，使气隙平均长度周期性地变化，因而磁路磁阻和磁通也同样周期性地变化，则在线圈3中产生感应电动势，其频率2．振动测量0.7kg 质量1.9工作线圈内阻mV ·s ·cm -45mm×160mm 外形尺寸0.1～1000可测振幅范围≤10％精度5g 最大可测加速度10～500Hz m k 1、8—圆形弹簧片；2—圆环形阻尼器；3—永久磁铁；4—铝架；5—心轴；6—工作线圈；7—壳体；9—引线6.1.3 磁电感应式传感器的应用1．转速测量当转轴不受扭矩时，两线圈输出信号相同，相位差为零。
当被测轴6.2 霍尔式传感器霍尔式传感器是基于一种传感器。
霍尔器件是一种磁传感器，用它们可以检测磁场及6.2.1 霍尔传感器的工作原理1．霍尔效应半导体薄片置于磁感应强度为BC DA磁感应强度B为零时的情况当有图示方向磁场B作用时作用在半导体薄片上的磁场强度霍尔效应演示BCDA当磁场垂直于薄片时，电子受到洛仑兹力的作用，向内、B方向的端面之间建立起霍尔电式中：2．霍尔元件霍尔片是一块矩形半导体单晶薄片(一般为4经研磨抛光，然后用蒸发合金法或其他方法制作欧姆接触电极，(a) 霍尔元件外形(b)电路符号(c) 基本应用电路3．霍尔元件的主要特性及材料1) 霍尔元件的主要特性参数制所对应的激励电流称为最大允许激励电流。
人教版高中物理选修3-2课件第6章传感器回顾总结(37张ppt)
• 当励磁线圈中电流大于50mA时，电磁铁吸合 铁片，弹簧片和触点分离，3、4断开；当电 流小于50mA时，3、4接通，励磁线圈中允许 通过的最大电流为100mA.
• (3)图2是霍尔测速仪的示意图，将非磁性圆盘固 定在转轴上，圆盘的周边等距离地嵌装着m个永 磁体，相邻永磁体的极性相反．霍尔元件置于 被测圆盘的边缘附近．当圆盘匀速转动时，霍 尔元件输出的电压脉冲信号图象如图3所示．
• a．若在时间t内，霍尔元件输出的脉冲数目为p， 请导出圆盘转速N的表达式．
• C．霍尔元件D．干电池
• 解析：发光二极管具有单向导电性，可以发 光，但不能做传感器，热敏电阻可以把温度 转化为电学量，霍尔元件可以把磁感应强度 转化为电压这个电学量，故B、C正确．
• 答案：BC
• 2．(江苏高考)2007年度诺贝尔物理学奖授予了 法国和德国的两位科学家，以表彰他们发现“巨 磁电阻效应”．基于巨磁电阻效应开发的用于读 取硬盘数据的技术，被认为是纳米技术的第一 次真正应用．在下列有关其他电阻应用的说法 中，错误的是( )
③电磁起重机．
答案：(1)见解析 (2)①20 160～320 ②把触点从弹簧片右侧移到弹簧片左侧，保证当电磁铁吸 合铁片时，3、4 之间接通；不吸合时，3、4 之间断开 ③电磁起重机
• 【考情分析】从近几年的高考来看，对涉及传 感器知识的考查，主要集中在传感器及其工作 原理和传感器的应用等方面．本部分的知识以 单独命题占多数，也可以与电磁感应、电路等 相结合，基本题型是以选择题、实验题或计算 题出现，重点考查学生分析问题和将知识运用 于生活、生产的能力．
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
霍尔效应原理图
3、输入电阻Ri和输出电阻R0
Ri是指流过控制电流的电极（简称控制 电极）间的电阻值，R0是指霍尔元件的 霍尔电势输出电极（简称霍尔电极）间 的电阻，单位为Ω。可以在无磁场即B ＝0和室温（20 5）℃时，用欧姆表等 测量。
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若温度变化，则引起输入电阻变化，从 而使输入电流发生改变，最终导致霍尔 电势变化。输出电阻也会随着环境温度 的变化而变化。 适当选择负载与之匹配，可以减小霍尔 电势的温度漂移。
第六章 霍尔传感器
本章主要讲述内容：
1、霍尔传感器的工作原理
2、霍尔元件的基本结构和主要技术指标
3、霍尔元件的测量电路 4、霍尔传感器举例
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第一节 霍尔元件的基本工作原理
概述：
霍尔元件是一种基于霍尔效应的磁传感器， 得到广泛的应用。可以检测磁场及其变化，可 在各种与磁场有关的场合中使用。霍尔器件以 霍尔效应为其工作基础。
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UM RM IC
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不平衡电势 UH 是主要的零位误差。因为在工 艺上难以保证霍尔元件两侧的电极焊接在同一等 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。
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在该电桥的负载电阻RP2上 取出电桥的部分输出电压 （称为补偿电压），与霍尔 元件的输出电压反向串联。 在磁感应强度B为零时，调 节RP1和RP2，使补偿电压抵 消霍尔元件此时输出的不等 位电势，从而使B＝0时的总 输出电压为零。
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高中物理 第六章 传感器 第1节 传感器及其工作原理(含解析)2
第1节传感器及其工作原理1．传感器按照一定的规律把非电学量转化为电学量，可以很方便地进行测量、传输、处理和控制。
2．光敏电阻能够把光照强弱这个光学量转换为电阻这个电学量。
3．热敏电阻和金属热电阻能把温度这个热学量转换为电阻这个电学量。
4．电容式位移传感器能把物体位移这个力学量转换为电容这个电学量。
5．霍尔元件能把磁感应强度这个磁学量转换为电压这个电学量。
一、传感器1．传感器的定义能够感受诸如力、温度、光、声、化学成分等物理量，并能把它们按照一定的规律转换为便于传送和处理的另一个物理量(通常是电压、电流等电学量)，或转换为电路的通断的元件。
2．非电学量转换为电学量的意义把非电学量转换为电学量，可以方便地进行测量、传输、处理和控制。
二、光敏电阻1．特点光照越强，电阻越小。
2．原因无光照时，载流子极少，导电性能不好；随着光照的增强，载流子增多，导电性变好。
3．作用把光照强弱这个光学量转换为电阻这个电学量。
三、热敏电阻和金属热电阻1．热敏电阻热敏电阻由半导体材料制成，其电阻值随温度的变化明显，温度升高电阻减小，如图所示为某一热敏电阻的电阻值随温度变化的特性曲线。
2．金属热电阻有些金属的电阻率随温度的升高而增大，这样的电阻也可以制作温度传感器，称为热电阻，如图所示为某金属导线电阻的温度特性曲线。
四、霍尔元件1．霍尔元件如图所示，在一个很小的矩形半导体(例如砷化铟)薄片上，制作四个电极E 、F 、M 、N ，它就成为一个霍尔元件。
霍尔元件能够把磁感应强度这个磁学量转换为电压这个电学量。
2．霍尔电压U H ＝k IB d(1)其中d 为薄片的厚度，k 为霍尔系数，其大小与薄片的材料有关。
(2)一个霍尔元件的厚度d 、霍尔系数k 为定值，再保持I 恒定，则U H 的变化就与B 成正比，因此霍尔元件又称磁敏元件。
1．自主思考——判一判(1)所有传感器的材料都是由半导体材料做成的。
(×)(2)传感器是把非电学量转换为电学量的元件。
传感器技术及应用第6章 霍尔式传感器
第 霍尔元件在两磁铁中间产生相对位移，霍尔元件感受到的
6 磁感应强度也随之改变，这时有输出U，其量值大小反映出
章 霍尔元件与磁铁之间相对位置的变化量。这种结构的传感
器，其动态范围可达5mm，当位移小于2mm时，输出霍尔电
霍 压与位移之间有良好的线性关系。图6-4（b）所示的是一
尔 种结构简单的霍尔位移传感器，是由一块永久磁铁组成磁
感
器
传
感
器
技
术
及
6.2.3 构成金属计数器
应
用
第•
如图6-6所示是应用于计数的霍尔接近开
6 关原理图。当带磁性的物体接近霍尔元件时，
章 霍尔元件就输出一个脉冲电压，经过放大整形
后驱动光电管工作，计数器便进行计数，并由
霍 显示器进行显示。
尔
式
传
感
器
传 感 器 技 术 及 应 用
第
6 章
霍
尔
图6-6 霍尔式接近开关应用于计数电原理图
第
6 章
霍 尔 式 传 感 器
传
感 器
6.1 霍尔效应及霍尔元件
技
术
及 应
6.1.1 霍尔效应
用
第•
霍尔式传感器是利用半导体在磁场中的霍
6 尔效应制成的一种传感器。1879年美国物理学
章 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。
霍 随着半导体技术的发展，开始用半导体材料制
及 应 用
EH
IB nebd
（6-6）
第 将式（6-6）代入式（6-1），得
6
章
IB
霍
U H ned
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霍尔元件
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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
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线性霍尔
NS
磁铁
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上节回顾:
1.压电式传感器
本节主要内容:
1.霍尔传感器
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第6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
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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。
线性型三端 霍尔集成电路
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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。
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请画出线性范围
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开关型霍尔集成电路
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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第三节 霍尔传感器的应用
霍尔电势是关于I、B、 三个Байду номын сангаас 量的函数，即 EH=KHIBcos 。利用这
a c
d b
磁感应强度B为零时的情况
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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。
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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
最大磁感应强度BM
线性区
1T=104G
上图所示霍尔元件的线性范围是负的多少
2020/9/18 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。
动力不足等缺点。
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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
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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。
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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。
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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
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
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霍尔高斯计（特斯拉计）的使用
霍尔元件
磁铁
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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
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。
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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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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.
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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
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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霍尔元件的主要外特性参数
以下哪一个激励电流的数值较为妥当？
5μA 0.1mA 2mA 80mA
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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）
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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
过，并以磁场能量的形式储存在点火线圈的铁心中。
当叶片槽口