霍尔式传感器教案
霍尔传感器教学课件
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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。
霍尔式传感器说课教案设计
![霍尔式传感器说课教案设计](https://img.taocdn.com/s3/m/92a92931964bcf84b8d57b0b.png)
第八章霍尔传感器
图8-2线性型霍尔集成电路
a)外形尺寸b)内部电路框图
图8-3线性型霍尔集成电路输出特性
图8-4开关型霍尔集成电路
a)外形尺寸b)内部电路框图
8-5开关型霍尔集成电路的史密特输出特性
特斯拉(T)=104高斯(Gs)
磁铁从远到近,逐渐靠近图8-5所示的开关型霍尔
输出翻转?成为什么电平?
具有史密特特性的OC门输出状态与磁感应强度变化之间的关系B/T 磁感应强度B的变化方向及数值
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
图8-13霍尔电流传感器原理及外形
a)基本原理b)外形
1-被测电流母线2-铁心3-线性霍尔IC
技术指标及换算霍尔电流传感器可以测量高达2000A的电流;
100kHz的正弦波和电工技术较难测量的高频窄脉冲;它的低频端可以一直延伸到直流电;响应时间小于1µs,电流上升率(d i/d t)大于200A/μs。
被测电流称为一次测电流I P,将霍尔电流传感器的输出电流称为“二次侧电流”(霍尔传感器中并不存在二次侧)。
“匝数比”概念:I/I和N/N。
《霍尔式传感器》课件
![《霍尔式传感器》课件](https://img.taocdn.com/s3/m/3272320abf1e650e52ea551810a6f524ccbfcbeb.png)
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。
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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。
传感器与检测技术-教案-项目06 霍尔传感器的应用
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《传感器与检测技术》教案项目六霍尔传感器的应用一、教学目标1.掌握霍尔效应。
2.掌握霍尔传感器的工作原理。
3.理解霍尔传感器的工作特性。
4.掌握霍尔传感器检测位移的方法。
二、课时分配本项目共1个任务,安排2课时。
三、教学重点通过本项目的学习,让学生理解能正确识别霍尔传感器,能根据任务要求,正确安装霍尔传感器,能正确完成霍尔传感器测量位移的电路接线学习了解测量位移并且读数的相关知识。
通过本项目的学习,新旧知识得以重新整合,使学生对传感器的认识更完整,更清晰。
四、教学难点1.能正确识别霍尔传感器。
2.能根据任务要求,正确安装霍尔传感器。
3.能正确完成霍尔传感器测量位移的电路接线。
4.正确测量位移并且读数正确。
五、教学内容任务一霍尔传感器在位移检测中的应用知识链接一、霍尔效应1.定义霍尔效应是磁电效应的一种,这一现象是美国物理学家霍尔于1879年在研究金属的导电机构时发现的。
将导体或者半导体置于磁场强度为B的磁场中,并且给该导体或者半导体通入垂直于磁场方向的控制电流I,在导体的垂直于磁场和控制电流方向的两个端面之间会出现电动势,这一现象便是霍尔效应,这个电动势也被叫做霍尔电动势。
能产生霍尔效应的导体或者半导体称为霍尔元件。
二、霍尔元件的主要参数1.输入电阻和输出电阻如上图(a)所示,输入电阻是霍尔元件a、b两侧控制电极之间的电阻,输入电阻会随着温度的升高而减小,从而使控制电流I增大,霍尔电动势EH也随之增大。
为了减小温度对霍尔电动势的影响,通常采用恒流源供电。
输出电阻R是指c、d两侧输出电极之间的电阻,输出电阻和输入电阻一样,也会随着温度变化而变化,所以要采用合适的负载消除温度对输出电阻的影响。
输入电阻和输出电阻可以在无磁场时用欧姆表测量。
2.额定控制电流。
能使霍尔元件在空气中产生10℃温升的控制电流值,称为额定控制电流IC3.不等位电动势不等位电动势是指霍尔元件在额定控制电流作用下,不施加外磁场时,霍尔元件的输出电压。
《霍尔式传感器》课件
![《霍尔式传感器》课件](https://img.taocdn.com/s3/m/8f9eff9d29ea81c758f5f61fb7360b4c2e3f2a33.png)
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。
霍尔传感器的课程设计..docx
![霍尔传感器的课程设计..docx](https://img.taocdn.com/s3/m/e0a7e637f02d2af90242a8956bec0975f465a4c2.png)
霍尔传感器的课程设计.标题:霍尔传感器的课程设计摘要:霍尔传感器是一种常用的磁场传感器,广泛应用于工业控制、汽车电子、医疗仪器等领域。
本文基于实际情景,设计了一门针对霍尔传感器的课程。
通过该课程,学生将全面了解霍尔传感器的原理、应用和实验操作技能,为他们将来的工作和学习提供有力支持。
关键词:霍尔传感器,课程设计,实验操作技能一、引言近年来,随着工业自动化和电子技术的快速发展,传感器技术在各个领域得到广泛应用。
其中,霍尔传感器因其简单、高精度的测量特性备受关注。
针对这一热门技术,设计一门系统全面的课程对于培养学生的实践操作技能和创新能力具有重要意义。
二、课程目标1. 理解霍尔传感器的原理和工作机制。
2. 掌握霍尔传感器的应用场景和相关技术。
3. 培养学生在实验操作和解决实际问题中的能力。
三、课程内容安排1. 原理和基础知识讲解- 霍尔效应的原理和基本概念- 霍尔传感器的工作原理及分类- 霍尔传感器在不同领域的应用案例介绍2. 实验操作训练- 霍尔传感器的接线和电路设计- 信号采集和处理相关实验- 数据分析和结果评估3. 项目设计与开发- 学生自主或小组合作,设计并实现一个基于霍尔传感器的应用项目- 考核项目的创新性、可行性和实用性四、教学方法1. 讲授法:通过教师讲解和示范,向学生传授相关知识和技能。
2. 实验操作:提供实验平台,让学生亲自操作霍尔传感器进行测量和实验。
3. 讨论与案例分析:通过小组讨论、案例分析,激发学生思维,培养解决实际问题的能力。
4. 项目指导:教师定期跟进项目设计与开发过程,提供指导和反馈。
五、评估方式1. 平时表现:包括实验记录、课堂参与等。
2. 实验报告:学生通过实验操作,撰写实验报告,总结实验结果和数据分析。
3. 项目成果:考核学生项目设计和实现的创新性、可行性和实用性。
六、预期成果经过本课程的学习,学生将掌握霍尔传感器的原理、应用和实验操作技能,具备以下能力:- 理解和解释霍尔传感器相关技术和概念。
霍尔式传感器PPT教案
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霍霍霍尔尔钳钳钳形形形电 70.9A 电电流流流表表表演演演示示示
钳形表的环形铁 心可以张开, 导线由此穿过
第46页/共55页
霍尔钳形电流表的使用 被测电流的导线从此处穿入钳形Biblioteka 的环形铁心 手指按下此处,将钳形表的
铁心张开 将被测电流导线逐根夹 到钳形表的环形铁心中
第47页/共55页
霍尔钳形电流表的使用(续) 叉形钳形表
第39页/共55页
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
第40页/共55页
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。
高斯计:接受所测物体的电磁波频率,然后
转换成参数量显示出来。主要用来测试高 电压环境电磁波
特斯拉计:主要是检测磁体单位面积磁通量
的多少,也就是检测磁感应强度。
第27页/共55页
霍尔高斯计(特斯拉计)的使用
霍尔元 件
磁铁
第28页/共55页
霍尔传感器用于测量磁场强度
测量铁心 气隙的B值
霍尔元件
第29页/共55页
漏磁稍大, 但使用方便
用钳形表测量 电动机的相电流
第48页/共55页
半导体中电子迁移率(电子定向运动平均速 度)比空穴迁移率高,因此N型半导体较适合 于制造灵敏度高的霍尔元件。
霍尔电势与导体厚度d成反比: 为了提高霍尔电势值, 霍尔元件制成薄片形状。
第7页/共55页
磁场不垂直于霍尔元件时的霍尔电动势
霍尔式传感器说课教案设计
![霍尔式传感器说课教案设计](https://img.taocdn.com/s3/m/f45c5c8450e79b89680203d8ce2f0066f5336419.png)
霍尔式传感器说课教案设计第八章霍尔传感器
图8-2线性型霍尔集成电路a)外形尺寸b)内部电路框图
图8-3线性型霍尔集成电路输出特性
图8-4开关型霍尔集成电路
a)外形尺寸b)内部电路框图
8-5开关型霍尔集成电路的史密特输出特性
特斯拉(T)=104高斯(Gs)
磁铁从远到近,逐渐靠近图8-5所示的开关型霍尔
输出翻转?成为什么电平?
具有史密特特性的OC门输出状态与磁感应强度变化之间的关系B/T 磁感应强度B的变化方向及数值
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
图8-13霍尔电流传感器原理及外形
a)基本原理b)外形
1-被测电流母线2-铁心3-线性霍尔IC
技术指标及换算霍尔电流传感器可以测量高达2000A的电流;
100kHz的正弦波和电工技术较难测量的高频窄脉冲;它的低频端可以一直延伸到直流电;响应时间小于1μs,电流上升率(d i/d t)大于200A/μs。
被测电流称为一次测电流I P,将霍尔电流传感器的输出电流称为“二次侧电流”(霍尔传感器中并不存在二次侧)。
“匝数比”概念:I/I和N/N。
霍尔式传感器PPT教案
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12
第11页/共13页
作业
有一霍尔元件,其灵敏度为KH=1.2mV/mA.kGs 把它放在 一个梯度(dB/dx)为5kGs/mm的磁场中,如果额定控制电
流是20mA,设霍尔元件在平衡点附近作 0.01mm
摆动,问输出电压可达多少毫伏?
13
第12页/共13页
fL q0vB
fE
q0 EH
q0
UH b
h
经过分析:
U H KH IB
N型半导体薄片
2
第1页/共13页
KH 为霍尔片的灵敏度系数
2)霍尔元件的应用
U H KH IB
根据霍尔输出与控制电流和磁感应强度的乘积成正比的关系可 知,霍尔元件主要用在下述三个方面:
1)保持元件的控制电流恒定,则元件的输出正比于磁感应强度。 因此,可以测定恒定和交变磁感应强度,如高斯计;同时凡是能转 化为磁感应强度变化的量都能进行测量,如位移、角度、转速和加 速度等。
霍尔式传感器
1) 霍尔效应
在与磁场垂直的N型半导体薄片上通以电流I,由于N型半导体的载流子为电 子,因此电子将沿与电流相反的方向运动。由于洛仑磁力的作用,电子发生 偏转,一侧形成电子累积,另一侧形成正电荷累积,于是元件的横向便形成
了电场。该电场阻止电子继续向侧面偏移,当电子所受电场力 f E 与洛仑兹 力 f L相等时,电子的累积达到动态平衡。这时在两端横面之间建立的电场称 为霍尔电场 EH,相应的电势称为霍尔电势 U H
的特点,如图所示。
9
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(4)霍尔转速表 霍尔转速表如图 所示。
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第9页/共13页
(5)角位移测量仪 角位移测量仪其结构如图所示。
霍尔传感器课程设计
![霍尔传感器课程设计](https://img.taocdn.com/s3/m/fad689a7f605cc1755270722192e453610665b0e.png)
霍尔传感器课程设计一、课程目标知识目标:1. 理解霍尔传感器的工作原理,掌握其基本构造和应用领域;2. 学会使用霍尔传感器进行物理量的测量,并能准确读取数据;3. 了解霍尔传感器在智能控制系统中的应用,掌握相关电路连接和编程方法。
技能目标:1. 能够正确组装和调试霍尔传感器,进行简单的物理量检测实验;2. 培养学生动手实践能力,提高电路连接和编程技巧;3. 提高学生分析问题和解决问题的能力,培养创新思维。
情感态度价值观目标:1. 激发学生对传感器技术及其应用的兴趣,培养学习热情;2. 培养学生团队协作精神,学会与他人共同探讨和解决问题;3. 增强学生的环保意识,了解传感器技术在节能减排方面的应用。
课程性质分析:本课程属于物理学科,结合传感器技术,以实践操作为主,注重理论知识与实际应用的结合。
学生特点分析:学生处于八年级,具备一定的物理基础和动手能力,对新鲜事物充满好奇,但可能缺乏系统的电路知识和编程经验。
教学要求:1. 注重理论与实践相结合,提高学生的实际操作能力;2. 采用启发式教学,引导学生主动探究问题,培养创新意识;3. 关注学生个体差异,因材施教,使每位学生都能在课程中收获成长。
二、教学内容1. 霍尔传感器原理及构造- 介绍霍尔效应的基本原理;- 霍尔传感器的构造、类型及特点;- 课本章节:第二章第四节《霍尔传感器》。
2. 霍尔传感器的应用- 霍尔传感器在物理量测量中的应用;- 霍尔传感器在智能控制系统中的应用实例;- 课本章节:第二章第五节《霍尔传感器的应用》。
3. 霍尔传感器实验操作- 实验原理和实验器材准备;- 霍尔传感器的组装、调试与测量;- 实验数据读取与分析;- 课本章节:实验教程第四章《霍尔传感器实验》。
4. 电路连接与编程- 霍尔传感器与微控制器的连接方法;- 基本编程知识及示例程序;- 课本章节:第三章第二节《传感器与微控制器的连接与编程》。
5. 创新设计与应用- 鼓励学生进行霍尔传感器创新设计;- 分组讨论、展示与评价;- 课本章节:第五章《传感器创新设计》。
《霍尔传感器 》课件
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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。
霍尔式传感器
![霍尔式传感器](https://img.taocdn.com/s3/m/c43de46c25c52cc58bd6be40.png)
霍尔
霍尔式无刷电动机
霍尔式无刷电动机取消了换
向器和电刷,而采用霍尔元件
来检测转子和定子之间的相对 位置,其输出信号经放大、整
形后触发电子线路,从而控制
电枢电流的换向,维持电动机 的正常运转。由于无刷电动机 不产生电火花及电刷磨损等问
普通直流电动机使用 的电刷和换向器
题,所以它在录像机、CD唱
机、光驱等家用电器中得到越 来越广泛的应用。
H
H
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。
维持θ不变,则E =f(IB),即传感器的输出E 与I、B的乘积成
H H
正比,应用有模拟乘法器、霍尔功率计、电能表等。
角位移测量
角位移测量仪结构示意图
1-极靴 2-霍尔器件 3-励磁线圈
霍尔器件与被测物连动,而霍尔器件又在一个恒定的磁 场中转动,于是霍尔电动势EH就反映了转角θ的变化。
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十几毫安。 思 考 以下选项中哪项适合用于做霍尔原件的激励电流?
A.5μA
B.0.1 mA
C.10mA
D.100mA
最大磁感应强度B
m:磁感应强度超过Bm时,霍尔电动势的非线
不等位电动势和不等位电阻:不等位电动势是指霍尔元件输出端
霍尔电流传感器
所实现的多媒体界面:
霍尔电流传感器演示
铁心
线性霍尔IC
EH=KH IB
§5.3 霍尔传感器的误差与补偿
1.零位误差与补偿
理论上当B=0,I=0时,霍尔元件的输出电压应该是零,但实际
还是有霍尔电压输出,这种现象称为元件的零位误差。引起零
霍尔式传感器教案
![霍尔式传感器教案](https://img.taocdn.com/s3/m/84c8e1f89ec3d5bbfc0a740e.png)
(本环节由教师进行简单介绍,将学生收集的资料进行汇总展示。
霍尔传感器的应用
重点讲解内容:
电流端子A、B相应地称为器件电流端、控制电流端或输入电流端。
霍耳输出端的端子C、D相应地称为霍耳端或输出端。
(讲解过程中结合课件对每一部分分别进行介绍,对于所有实验模块中的
仿真实验截图
(本部分操作以学生为主导,全部仿真操作环节由学生根据“操作步骤帮助”进行,其中教师主要作用的辅助学生完成仿真任务,对一些学生在实验的疑问进行讲解,同时对遇到的问题进行后期整理,在课后作为课后复习回顾的材料进行上传)
操作实验任务
操作实验实物图
Welcome !!! 欢迎您的下载,资料仅供参考!。
霍尔式传感器
![霍尔式传感器](https://img.taocdn.com/s3/m/e1e13715650e52ea551898a8.png)
概述:
霍尔元件是一种基于霍尔效应的磁敏传感器,属 于固态物性型传感器,这类传感器主要以半导体、电介 质、铁电铁等为敏感材料,在力、磁、热、光、射线、 气体、湿度等因素作用下引起材料物理特性变化,通过 检测其物理特性的变化即可反映被测参数值。
特点:
霍尔器件具有许多优点,它们的结构牢固,体积 小,重量轻,寿命长,安装方便,功耗小,频率高,耐 震动,不怕灰尘、油污、水汽及盐雾等的污染或腐蚀。
复习:
电容式传感器的等效电路
电容式传感器的转换电路
电桥电路 调频电路 运算放大器式电路
第六章
6.1 6.2 6.3 6.4 6.5
霍尔传感器
霍尔传感器工作原理 霍尔元件的结构和基本电路 霍尔元件的主要特性参数 霍尔元件误差及补偿 霍尔式传感器的应用
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教学目的与要求:
掌握霍尔效应的物理解释.掌握影响霍尔电势大小 的因素,用半导体且用N型材料制作霍尔元件的原因 了解霍尔元件外形结构,基本测量电路,根据不同使 用要求连接电路. 一般了解霍尔元件的主要特性参数. 了解霍尔不等位电势及其补偿. 了解温度误差及其减少的措施;掌握恒流源温度补 偿电路(图)及其工作原理(解决什么问题).
1 RH ne
霍尔常数大小取决于导体的载流子密度: 金属的自由电子密度太大,因而霍尔常数小,霍尔电势也小, 所以金属材料不宜制作霍尔元件。 霍尔电势与导体厚度d成反比: 为了提高霍尔电势值, 霍尔元件制成薄片形状。
U H K H BI
KH RH 1 d ned
霍尔元件灵敏度(灵敏系数)
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
霍尔传感器专题教育课件
![霍尔传感器专题教育课件](https://img.taocdn.com/s3/m/c0ed66c10129bd64783e0912a216147917117ef3.png)
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连接方式
为了取得较大旳霍尔输出电势,能够 采用几片叠加旳连接方式。下图(a)为直流 供电,控制电流端并联输出串联。下图(b) 为交流供电,控制电流端串联变压器叠加 输出。
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二、温度误差及其补偿
因为载流子浓度等随温度变化而变化,所 以会造成霍尔元件旳内阻、霍尔电势等也随温 度变化而变化。这种变化程度随不同半导体材 料有所不同。而且温度高到一定程度,产生旳 变化相当大。温度误差是霍尔元件测量中不可 忽视旳误差。
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(三)采用热敏元件
❖ 对于由温度系数较 大旳半导体材料 (如锑化铟)制成 旳霍尔元件,常采 用右图所示旳温度 补偿电路,图中Rt 是热敏元件(热电 阻或热敏电阻)。
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❖ 图(a)是在输入回 路进行温度补偿电 路,当温度变化时, 用Rt旳变化来抵消 霍尔元件旳乘积敏 捷度KH和输入电阻 Ri变化对霍尔输出 电势UH旳影响。
高,所以霍尔元件旳厚度都比较薄,
但d太小,会使元件旳输入、输出电
阻增长。
霍尔电压UH与控制电流及磁场强
度成正比,当磁场变化方向时,也变 化方向。
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I B
A
θD
B
C
dL
l
UH
A、B-霍尔电极 C、D-控制电极
❖ 若磁场B和霍尔元件平面旳法线成一角度 θ,则作用于霍尔元件旳有效磁感应强 度为B cosθ,所以
UL
UH
RL RL R0
式中 R0—霍尔元件旳输出电阻。
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❖ 当温度由T变为T+ΔT时,则RL上旳电压变为
霍尔效应教案
![霍尔效应教案](https://img.taocdn.com/s3/m/a65baddcfab069dc5022015e.png)
霍尔效应教案【篇一:霍尔式传感器教案】教案用纸附页教案用纸附页教案用纸附页教案用纸附页教案用纸附页【篇二:利用霍尔效应测量磁场教案】利用霍尔效应测量磁场【教学目的】1.使学生了解霍尔电压产生的机制;2.使学生学会用霍尔元件测量磁场的基本方法【重点与难点】重点:霍尔效应产生的原理;难点:1、霍尔电压的产生机制;2、消除附加效应的方法【实验内容】1.霍尔元件输出特性测量(测绘vh-is曲线。
vh-im曲线)2.测绘螺线管轴线上磁感应强度的分布曲线【教学方法】口头讲述、板书、实验演示【教学过程设计】1、内容的引入:提问:(1)、电荷在磁场中作切割磁力线的运动会受到什么力的作用?这个力会使电荷的运动发生怎样的变化?(洛伦兹力;圆周运动)(2)、什么是霍尔效应?霍尔电压是怎样产生的?(见实验原理)2、重点讲解(一)、实验原理(1)霍尔效应霍尔效应从本质上讲,是运动的带电粒子在磁场中受洛仑兹力的作用而引起的偏转。
当带电粒子(电子或空穴)被约束在固体材料中,这种偏转就导致在垂直电流和磁场的方向上产生正负电荷在不同侧的聚积,从而形成附加的横向电场。
如图所示,磁场b位于z的正向,与之垂直的半导体薄片上沿x正向通以电流is(称为工作电流),假设载流子为电子(n型半导体材料),它沿着与电流is相反的x负向运动。
由于洛仑兹力f l作用,电子即向图中虚线箭头所指的位于y轴负方向的b侧偏转,并使b侧形成电子积累,而相对的a侧形成正电荷积累。
与此同时运动的电子还受到由于两种积累的异种电荷形成的反向电场力 f e的作用。
随着电荷积累的增加,f e增大,当两力大小相等(方向相反)时, f l=-f e,则电子积累便达到动态平衡。
这时在a、b两端面之间建立的电场称为霍尔电场eh,相应的电势差称为霍尔电势uh。
设电子按均一速度v,向图示的x负方向运动,在磁场b作用下,所受洛仑兹力为:f l=-evb式中:e 为电子电量,v为电子漂移平均速度,b为磁感应强度。
霍尔式传感器原理及应用课件
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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
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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
《霍尔式传感器》课件
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(b)在输出回路中进行温度补偿,当温度变化时,用Rt的变化来抵消霍尔电压UH和输出电阻Ro 变化对负载电阻RL上的电压UL的影响
在安装测量电路时,热敏元件最好和霍尔元件封装在一起或尽量靠近,以使二者温度变化一致。
(二).霍尔元件基本结构
霍尔元件的结构很简单, 它由霍尔片、 引线和壳体组成, 如下图 (a)所示。 霍尔片是一块矩形半导体单晶薄片, 引出四个引线。1、1′两根引线加激励电压或电流,称为激励电极;2、2′引线为霍尔输出引线,称为霍尔电极。 霍尔元件壳体由非导磁金属、陶瓷或环氧树脂封装而成如图(C)。 在电路中霍尔元件可用三种符号表示,如图(b)所示。
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1879年美国物理学家霍尔发现:在通有电流的金属板上加一个强磁场,当电路流方向与磁场方向垂直时,在与电流和磁场都垂直的金属板的两表面之间出现电动势,这种现象就称为霍尔效益,这个电动势差称为霍尔电动势。(置于磁场中的静止载流导体, 当它的电流方向与磁场方向不一致时, 载流导体上平行于电流和磁场方向上的两个面之间产生电动势, 这种现象称霍尔效应。该电势称霍尔电势。) 其原理可用带电粒子在磁场中所受到的洛伦兹力解释。 图 5 – 1(a) 所示, 在垂直于外磁场B的方向上放置一导电板, 导电板通以电流I, 方向如图所示。导电板中的电流是金属中自由电子在电场作用下的定向运动。此时, 每个电子受洛仑磁力fL的作用,fL大小 : fL =eBv 式中: e——电子电荷; v——电子运动平均速度; B——磁场的磁感应强度。
二、霍尔元件的主要特性
1) 额定激励电流和最大允许激励电流
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教学内容、方法、过程
一、组织教学
二、复习导入
问题1为理论性内容讲解务必要求学生能够通过学生的语言进行讲解,使其更贴近学生的理解能力。
问题2主旨在于引发学生兴趣,再让学生课下完成任务的同时也对相关内容有一个初步的认识。
师生起立问好,检查学具考勤
稳定课堂秩序,集中学生注意力
解决霍尔效应课程中所留下的两个问题:
1.霍尔片的灵敏度有哪些因素决定?对制作霍尔片有何种影响?
解决方案:
对学生利用邮件传来的答案进行点评,例举优秀答案,让学生为学生进行讲解,提高学生间的活动,降低学生理解难度。
2.霍尔传感器在日常生活中有哪些常见的应用?
解决方案:
本环节材料均为学生在课下小组总结的内容,对内容进行梳理,采用多媒体图片的方式进行播放,包括汽车测速,电动自行车的无刷电机,手机摄像头对焦功能以及钳形电流表。
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教学内容、方法、过程
三、新课讲授
本部分内容讲解实际上主要为上节课《霍尔效应》的内容,重点帮助学生重复记忆的同时,更重要的是将理论内容与实际相联系。
(本环节由教师进行简单介绍,将学生收集的资料进行汇总展示。
)
霍尔传感器的应用
一、霍尔传感器结构及组成
霍尔传感器所依赖的物理基础为霍尔效应,其广泛用于无刷电动机、高斯计、接近开关、微位移测量等,它的最大特点是非接触测量。
(该阶段利用3D动画演示进行教学,元件的介绍以及整体的装配过程。
帮助学生加深印象的同时,也使得课程更加直观,更加生动)
二、霍尔传感器实验模块分析
利用课件进行演示,对实验所使用的模块进行讲解
重点讲解内容:
电流端子A、B相应地称为器件电流端、控制电流端或输入电流端。
霍耳输出端的端子C、D相应地称为霍耳端或输出端。
(讲解过程中结合课件对每一部分分别进行介绍,对于所有实验模块中的共同部分,新增部分,实际电路的转换部分要有不同的讲解侧重点)
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教学内容、方法、过程
本部分为操作实验的前置环节:任务的设置主要是帮助学生熟悉操作流程,更重要的是为后期的实际操作打下基础,对实际测量中出现的问题找寻参照物三、霍尔传感器实际应用
仿真实验任务
1.按照实验步骤说明完成仿真实验,熟悉实验过程;
2.调节仿真实验中的振动源,使其频率、振幅均为15,观察波形并进行实验截图。
3.调节振动源频率与振幅大小,观察波形变化是否与振动情况相匹配,并对模拟实验中的问题进行总结归纳,完成电子版实验报告填写。
仿真实验截图
(本部分操作以学生为主导,全部仿真操作环节由学生根据“操作步骤帮助”进行,其中教师主要作用的辅助学生完成仿真任务,对一些学生在实
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教学内容、方法、过程
重难点
本部分为整节课程的重点,主旨在于帮助学生学会霍尔传感器的应用,并能够正确进行调节,保证测量的准确性验的疑问进行讲解,同时对遇到的问题进行后期整理,在课后作为课后复习回顾的材料进行上传)
操作实验任务
1.参考仿真实验对实际电路进行连接;
2.进行振动源的调节,选择适当的频率与振幅,利用电子示波器进行波形的显示并截图。
3.比较仿真实验结果与操作实验的结果,对波形进行分析。
如果波形存在偏差,分析波形差异产生的原因,并调节设备优化波形图。
电子示波器的振动波形图
(本环节安排学生利用实训设备完成霍尔传感器对于振动的测量,在任务实施的过程中,学生依旧是主体,结合仿真实验的经验完成操作实验。
期间学生必然会发现模拟仿真与实际操作中的明显差异,教师在整体过程中利用ipad进行信息采集,对问题进行拍照,并且随时进行展示与讲解,第一时间将问题进行解决,来完成霍尔传感器应用中如何保持测量的准确性
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教学内容、方法、过程
四、课堂小结这一重难点)
操作实验实物图
常见测量问题调整前后的对比图
课堂小结主要为实验结果的点评与调整前后的对比,此环节由教师对霍尔传感器测量中出现的问题进行一一的总结,同时对问题解决的方法例举,并设置问题,要求学生举一反三,思考霍尔传感器测量中出现的问题还有哪些解决的途径或切入点
(作业反映为实验报告,实验报告见教案附页)。