霍尔传感器的结构、工作原理与应用PPT课件( 51页)

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。
请画出线性范围
开关型霍尔集成电路
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。
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、高速时动力不
足等缺点。
霍尔式无触点汽车电子点火装置工作原理
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 5-霍尔集成电路（PNP型霍尔IC）
霍尔式无触点汽车电子点火装置(续）
汽车电子点火电路及波形
a）电路 b）霍尔IC及点火线圈高压侧输出波形
1—点火开关 2—达林顿晶体管功率开关 3—点火线圈低压侧 4—点火线圈铁心 5—点火线圈高压侧 6—分火头 7—火花塞
放大、整形后可以确定被测物的转速。 n 60 f 22
线性霍尔
SN
磁铁
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。
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
以下哪一个激励电流的数值较为妥当？ 8μ A 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
第三节 霍尔传感器的应用
霍尔电势是关于I、B、 三个变量的函 数，即 EH=KHIBcos 。
利用这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。
霍尔传感器主要用于测量能够转换为 磁场变化的其他物理量。
霍尔特斯拉计（高斯计）
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）？
霍尔元件的主要外特性参数
最大磁感应强度BM
B
线性区
上图所示霍尔元件的线性范围是负的多少高斯 至正的多少高斯？（1T＝104Gs）
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。
霍尔元件
霍尔高斯计（特斯拉计）的使用
霍尔元件
磁铁
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
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、
最基本的霍 尔元件是一 种四端元件
30.05.2019
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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。
a c
d b
Baidu Nhomakorabea
磁感应强度B为零时的情况
磁感应强度B 较大时的情况
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
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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。
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和保持车轮的转动， 有助于控制刹车力的大小和防止侧偏。
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。
霍尔式无触点汽车电子点火装置
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：
EH=KH IB
霍尔效应动画演示
aa
dc
bb
cd
当磁场垂直于薄片时，电子受到洛仑兹力的 作用，向内侧（d 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。
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
磁感应强度是其法线方向（与薄片垂直的方向）的分
量，即Bcos，这时的霍尔电势与法线的夹角的余弦
成正比：
EH=KHIBcos
磁场不垂直于霍尔元件时的霍尔电动势演示
d
a
b
c
结论：霍尔电势与输入电流I、磁感应强度B成正比。 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，霍尔电势为同频率 的交变电势。