开关型霍尔集成电路是将霍尔元件稳压电路
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回差越大，抗 振动干扰能力就 越强。
VOUT（V）
12 10 8 6
4 OFF
2 0
BRP BH
ON BOP
B（T）
工作点 BOP
释放点 BRP
2019/11/2
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技能训练：霍尔传感器在位移检测中的应用
1、本训练所需设备 霍尔传感器、霍尔传感器实验模块、测微头
2. 霍尔传感器测量位移的工作原理
根据霍尔效应，霍尔电动势UH=KHIB，当通过霍尔元件的电流I一 定，霍尔元件输出的霍尔电动势和B成正比。在霍尔传感器的中间安 放了两块磁钢，中间有一个可以左右移动的活动杆，与活动杆相连 的是一个霍尔元件，被测物体移动时带动活动杆（包括霍尔元件） 一起移动。当霍尔元件位于两块磁钢中间的时候，两个磁场相抵消， 磁场强度B为零，磁钢中心点那个位置向左，磁场逐渐增强，霍尔电 动势增大；反之磁钢中心点那个位置向右，反方向的磁场逐渐增强， 霍尔电动势反向增大。故通过测量霍尔传感器中霍尔元件的输出霍 尔电动势的就可以知道物体的位移的大小和方向。
线性型三端 霍尔集成电路
2019/11/2
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Vcc 稳压
单端输出：SL3501T
Vcc 稳压 R
双端输出：SL3501M
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。
2019/11/2
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开关型霍尔集成电路是将霍尔元件、稳
I
v
I 材料中导电的载流子 是电子。
I
电子直线运动
B
I
v
FL
施加磁场B ，电子在
I 洛伦兹力FL的作用下向 薄片的一个侧面偏转。
FL
I
v
I
B 电子发生偏转
B
B
EH I
－－－－－－－
－
v
FL
I
FH
+ + + + + + + ++
－－－－－ I
＋＋＋＋＋
B 形成霍尔电场
在该侧面上形成负电 荷的积累（－）
3.训练步骤
• （1）将霍尔传感器安装到霍尔传感器实验模块上 ，将霍尔传感器通过连接线接到霍尔传感器实验 模块9芯航空插座。按图6-16接线。
• （2）开启实验桌电源，直流电压表选择“2V” 档，将测微头的起始位置调到“10mm”处，手 动调节测微头的位置，先使霍尔元件大概在磁钢 的中间位置（直流电压表大致为0），固定测微头 ，再调节Rw1使数显表显示为零。
开关型霍尔集成电路 压电路、放大器、施密特触发器、OC门 的外形及内部电路 （集电极开路输出门）等电路做在同一
个芯片上。较典型的开关型霍尔器件如 UGN3020等。
源自文库
Vcc
霍尔 元件
施密特 触发电路
OC门
双端输入、
. 单端输出运放
2019/11/2
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开关型霍尔集成电路的史密特输出特性
B BOP 高低，开状态 B B RP 低高，关状态
3.训练步骤
• （3）分别向左、右不同方向旋动测微头，每隔 0.2mm记下一个读数，直到读数近似不变，将读 数填入表6-1 。
• （4）操作内容描述实验结束后，关闭实验台电源 ，整理好实验设备。
X（mm） U(mV)
拓展与训练
1.认识本任务中的传感器
VOUT（V）
12
ON
VH
10
8
t
6 OFF
0
•
（1）根据下图所示，霍尔元件已经安装在转动源实验模块的的传感器支架上， 且霍尔传感器正对着转盘上的磁钢。 （2）将+5V电源接到转动源实验模块上“霍尔”输出的电源端，“霍尔”输出 接到频率/转速表，将频率/转速表选择测量转速。 （3）打开实验台电源，选择不同电源+4V、+6V、+8V、+10V、12V（±6V）、 16V（±8V）、20V（±10V）、24V驱动转动源实验模块上的直流电机，可以观 察到转动源转速的变化，待转速稳定后在表中记录相应驱动电压下得到的转速值 。也可用示波器观测霍尔元件输出的脉冲波形。
电压(V)
+4V +6V +8V +10V 12V 16V 20V 24V
转速(rpm)
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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二、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。
4
B（T）
2
BRP BH BOP
0
2．霍尔传感器检测转速的工作原理
利用拓展训练中的霍尔传感器已经安装在转动 源上（是一个开关型霍尔集成电路），由直流电机 带动一个在圆周上平均分布6只磁钢的转动盘转动。 转动盘每转一周磁场变化6次，每转一周霍尔集成电 路的输出变化6次，得到六个脉冲信号，将脉冲信号 送入频率/转速表计数显示。转速与脉冲信号频率之 间的关系。
在实际应用中，很多种用于测量位移的
传感器，霍尔传感器就是其中的一种。利 用多个紧密排列的霍尔元件，构成测量气 缸活塞杆直线位移的传感器，该传感器能 够产生高精度的信号。
一 认识霍尔传感器 二 掌握霍尔传感器的工作原理 三 掌握霍尔传感器的调试方法
一、霍尔效应
N型半导体
电子
霍尔元件通常采
用N型半导体材料，
压UH 。
UH ∝ I ·B
＋＋＋＋＋
B 电子恢复直线运动
霍尔电压UH = KH I B
磁场不垂直于霍尔元件时的霍尔电压
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，这时的霍尔电压为 EH=KHIBcos
在另一侧面，由于电 子浓度下降而出现等量 的正电荷（＋）
从而形成霍尔电场EH
由于EH的存在，电子 除受到洛仑兹力FL的作 用，还要受到霍尔效应 产生的电场力FH的作用。
B
－－－－－－－
EH －
I
v
FL
I
FH
+ + + + + + + ++
＋
－－－－－ I
－
电场力FH与洛
伦兹力FL相平衡。
UH
在半导体两个 侧面形成霍尔电
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ON BOP
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工作点 BOP
释放点 BRP
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技能训练：霍尔传感器在位移检测中的应用
1、本训练所需设备 霍尔传感器、霍尔传感器实验模块、测微头
2. 霍尔传感器测量位移的工作原理
根据霍尔效应，霍尔电动势UH=KHIB，当通过霍尔元件的电流I一 定，霍尔元件输出的霍尔电动势和B成正比。在霍尔传感器的中间安 放了两块磁钢，中间有一个可以左右移动的活动杆，与活动杆相连 的是一个霍尔元件，被测物体移动时带动活动杆（包括霍尔元件） 一起移动。当霍尔元件位于两块磁钢中间的时候，两个磁场相抵消， 磁场强度B为零，磁钢中心点那个位置向左，磁场逐渐增强，霍尔电 动势增大；反之磁钢中心点那个位置向右，反方向的磁场逐渐增强， 霍尔电动势反向增大。故通过测量霍尔传感器中霍尔元件的输出霍 尔电动势的就可以知道物体的位移的大小和方向。
线性型三端 霍尔集成电路
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Vcc 稳压
单端输出：SL3501T
Vcc 稳压 R
双端输出：SL3501M
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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开关型霍尔集成电路是将霍尔元件、稳
I
v
I 材料中导电的载流子 是电子。
I
电子直线运动
B
I
v
FL
施加磁场B ，电子在
I 洛伦兹力FL的作用下向 薄片的一个侧面偏转。
FL
I
v
I
B 电子发生偏转
B
B
EH I
－－－－－－－
－
v
FL
I
FH
+ + + + + + + ++
－－－－－ I
＋＋＋＋＋
B 形成霍尔电场
在该侧面上形成负电 荷的积累（－）
3.训练步骤
• （1）将霍尔传感器安装到霍尔传感器实验模块上 ，将霍尔传感器通过连接线接到霍尔传感器实验 模块9芯航空插座。按图6-16接线。
• （2）开启实验桌电源，直流电压表选择“2V” 档，将测微头的起始位置调到“10mm”处，手 动调节测微头的位置，先使霍尔元件大概在磁钢 的中间位置（直流电压表大致为0），固定测微头 ，再调节Rw1使数显表显示为零。
开关型霍尔集成电路 压电路、放大器、施密特触发器、OC门 的外形及内部电路 （集电极开路输出门）等电路做在同一
个芯片上。较典型的开关型霍尔器件如 UGN3020等。
源自文库
Vcc
霍尔 元件
施密特 触发电路
OC门
双端输入、
. 单端输出运放
2019/11/2
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开关型霍尔集成电路的史密特输出特性
B BOP 高低，开状态 B B RP 低高，关状态
3.训练步骤
• （3）分别向左、右不同方向旋动测微头，每隔 0.2mm记下一个读数，直到读数近似不变，将读 数填入表6-1 。
• （4）操作内容描述实验结束后，关闭实验台电源 ，整理好实验设备。
X（mm） U(mV)
拓展与训练
1.认识本任务中的传感器
VOUT（V）
12
ON
VH
10
8
t
6 OFF
0
•
（1）根据下图所示，霍尔元件已经安装在转动源实验模块的的传感器支架上， 且霍尔传感器正对着转盘上的磁钢。 （2）将+5V电源接到转动源实验模块上“霍尔”输出的电源端，“霍尔”输出 接到频率/转速表，将频率/转速表选择测量转速。 （3）打开实验台电源，选择不同电源+4V、+6V、+8V、+10V、12V（±6V）、 16V（±8V）、20V（±10V）、24V驱动转动源实验模块上的直流电机，可以观 察到转动源转速的变化，待转速稳定后在表中记录相应驱动电压下得到的转速值 。也可用示波器观测霍尔元件输出的脉冲波形。
电压(V)
+4V +6V +8V +10V 12V 16V 20V 24V
转速(rpm)
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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二、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。
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B（T）
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BRP BH BOP
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2．霍尔传感器检测转速的工作原理
利用拓展训练中的霍尔传感器已经安装在转动 源上（是一个开关型霍尔集成电路），由直流电机 带动一个在圆周上平均分布6只磁钢的转动盘转动。 转动盘每转一周磁场变化6次，每转一周霍尔集成电 路的输出变化6次，得到六个脉冲信号，将脉冲信号 送入频率/转速表计数显示。转速与脉冲信号频率之 间的关系。
在实际应用中，很多种用于测量位移的
传感器，霍尔传感器就是其中的一种。利 用多个紧密排列的霍尔元件，构成测量气 缸活塞杆直线位移的传感器，该传感器能 够产生高精度的信号。
一 认识霍尔传感器 二 掌握霍尔传感器的工作原理 三 掌握霍尔传感器的调试方法
一、霍尔效应
N型半导体
电子
霍尔元件通常采
用N型半导体材料，
压UH 。
UH ∝ I ·B
＋＋＋＋＋
B 电子恢复直线运动
霍尔电压UH = KH I B
磁场不垂直于霍尔元件时的霍尔电压
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，这时的霍尔电压为 EH=KHIBcos
在另一侧面，由于电 子浓度下降而出现等量 的正电荷（＋）
从而形成霍尔电场EH
由于EH的存在，电子 除受到洛仑兹力FL的作 用，还要受到霍尔效应 产生的电场力FH的作用。
B
－－－－－－－
EH －
I
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FH
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＋
－－－－－ I
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电场力FH与洛
伦兹力FL相平衡。
UH
在半导体两个 侧面形成霍尔电