常开型霍尔开关DH132

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)实用新型专利(10)授权公告号 (45)授权公告日 (21)申请号 201920248655.9(22)申请日 2019.02.27(73)专利权人 惠州佳达隆电子科技有限公司地址 516006 广东省惠州市仲恺高新区惠风6路27号4楼(72)发明人 赖冰焕　(74)专利代理机构 广州粤高专利商标代理有限公司 44102代理人 陈卫　禹小明(51)Int.Cl.H03K 17/90(2006.01)(54)实用新型名称一种新型线性霍尔开关(57)摘要本实用新型公开了一种新型线性霍尔开关，包括底座、与底座连接的上壳、按挚、磁铁和PCB板，结构简单、设计合理，通过磁铁与霍尔元件的配合感应形成信号输入，信号输入更稳定，使用寿命更长。

权利要求书1页 说明书4页 附图6页CN 209462357 U 2019.10.01C N 209462357U权　利　要　求　书1/1页CN 209462357 U1.一种新型线性霍尔开关，其特征在于，包括底座（1）、与底座（1）连接的上壳（2）、按挚（3）、磁铁（4）和PCB板（5），按挚（3）与底座（1）滑动配合安装，在按挚（3）顶部设有装配用且伸出于上壳（2）的十字骨位一（31），所述十字骨位一（31）底部的交叉点处开设有通孔（32），在按挚（3）内部位于十字骨位一（31）的下方设有向下凸出的定位管（33），所述定位管（33）内设有十字骨位二（331），所述磁铁（4）固定在十字骨位二（331）和定位管（33）末端之间，所述底座（1）内底部设有导向柱（11），在导向柱（11）上设有与定位管（33）匹配的导向柱通孔（111），所述PCB板（5）设于底座（1）的底部，在PCB板（5）底部位于导向柱通孔（111）的正下方安装有与磁铁（4）配合感应形成信号输入的霍尔元件（6）；所述PCB板（5）上设有霍尔元件状态检测电路和主控电路，霍尔元件（6）通过霍尔元件状态检测电路和主控电路连接。

3144霍尔开关使用案例摘要：1.霍尔开关的概述2.霍尔开关的工作原理3.霍尔开关的应用领域4.霍尔开关的使用案例5.霍尔开关的未来发展趋势正文：一、霍尔开关的概述霍尔开关，又称霍尔效应开关，是一种基于霍尔效应的磁敏开关。

它可以在磁场作用下，实现开关状态的改变。

霍尔开关具有响应速度快、抗干扰能力强、尺寸小、寿命长等优点，因此在众多领域得到了广泛的应用。

二、霍尔开关的工作原理霍尔开关的工作原理主要基于霍尔效应。

霍尔效应是指，当磁场作用于半导体材料时，其电导率会发生变化，从而产生电压。

霍尔开关内部包含一个或多个霍尔元件，当磁场靠近时，霍尔元件的输出电压发生变化，从而引发开关状态的改变。

三、霍尔开关的应用领域霍尔开关在多个领域有广泛的应用，如汽车电子、工业自动化、家电、医疗设备等。

特别是在汽车电子领域，霍尔开关被用于转速传感器、位置传感器、加速度传感器等，以实现对发动机、排放控制系统等的精确控制。

四、霍尔开关的使用案例本文以3144 霍尔开关为例，介绍其使用案例。

3144 霍尔开关是一种四路输出的霍尔开关，具有四个独立的霍尔元件。

每个霍尔元件都可以单独配置为高、低、关闭状态。

在实际应用中，3144 霍尔开关常用于以下场景：1.机器人：3144 霍尔开关可以用于检测机器人的关节位置，以实现精确的关节控制。

2.电子罗盘：3144 霍尔开关可以用于检测磁场变化，从而实现电子罗盘的精确指向。

3.汽车电子：3144 霍尔开关可以用于检测汽车发动机的转速、位置等参数，以实现发动机的精确控制。

4.家电：3144 霍尔开关可以用于家电设备的控制，如洗衣机、电冰箱等，实现设备的智能化操作。

五、霍尔开关的未来发展趋势随着科技的进步，霍尔开关在保持原有优点的基础上，未来将朝着更小、更快、更强的方向发展。

全方位解析霍尔开关原理电路及失效检测霍尔开关是一种基于霍尔效应工作的磁敏传感器，常用于检测磁场信号。

它由霍尔元件、电源电路和输出电路组成。

霍尔元件是其核心部件，其内部有一片半导体材料，正常情况下无磁场作用时，霍尔元件上电流为零。

但当有外部磁场作用时，霍尔元件上就会产生电势差，进而引起霍尔元件内部电流的变化，从而实现磁场信号的检测。

霍尔开关的原理电路包括霍尔元件、电源电路和输出电路。

电源电路可以为霍尔元件提供所需的电源供电，通常为直流电源。

输出电路用于检测霍尔元件产生的电流变化，并将其转换为可用的输出信号。

通常情况下，输出电路由一个比较器和一个开关组成，当霍尔元件上的电流变化达到一定阈值时，比较器会触发并输出一个高电平信号，从而驱动开关动作。

在实际应用中，霍尔开关主要用于检测磁场信号。

当有磁场接近霍尔元件时，磁场线会穿过霍尔元件的半导体材料，从而改变霍尔元件内部的载流子活动情况，最终导致霍尔元件上的电流变化。

根据霍尔电流的变化情况，可以判断磁场的方向和强度。

除了磁场信号的检测，霍尔开关还可以用于实现电流和电压的检测。

例如，可以将霍尔开关连接在电路中的电流回路上，通过检测霍尔电流的变化来判断电路中的电流大小和方向。

类似地，霍尔开关也可以用于检测电路中的电压情况，通过检测霍尔电流的变化来判断电压的大小和极性。

失效检测是霍尔开关的一项重要功能，主要用于检测霍尔开关是否正常工作。

常见的失效检测方法包括电源电压检测、输出电路检测和灵敏度检测。

电源电压检测主要用于检测霍尔开关电源电压是否在正常范围内，以保证霍尔元件正常供电。

输出电路检测主要用于检测输出电路的工作情况，通常通过检测输出信号的变化来判断。

灵敏度检测主要用于检测霍尔开关对磁场信号的敏感程度，可以通过改变外部磁场的强度和方向来测试。

总之，霍尔开关是一种基于霍尔效应工作的磁敏传感器，其原理电路包括霍尔元件、电源电路和输出电路。

它可以用于检测磁场信号、电流和电压。

霍尔开关的工作原理及应用范围霍尔集成电路是霍尔元件与电子线路一体化的产品，它是由霍尔元件、放大器、温度补偿电路和稳压电路利用集成电路工艺技术制成的。

它能感知一切与磁有关的物理量，又能输出相关的电控信息，所以霍尔集成电路既是一种集成电路，又是一种磁敏传感器，它一般采用DIP或扁平封装。

一、霍尔集成电路的原理当将一块通电的半导体薄片垂直置于磁场中时，薄片两侧由此会产生电位差，此现象称为霍尔效应。

此电位差称为霍尔电势，电势的大小E=KIB/d，式中K是霍尔系数，d为薄片的厚度，I为电流，B为磁感应强度。

图1示出霍尔效应的原理：在三维空间内，霍尔半导体平板在XOY平面内，它与磁场方向垂直，磁场指向Y轴的方向，沿X轴方向通以电流I，由于运动的电荷与磁场的相互作用，结果在Z轴方向上产生了霍尔电势E，一般其值可达几十毫伏。

为此，将霍尔元件与电子线路集成在一块约2mm*2mm的硅基片上，就做成了温度稳定性好、可靠性高的霍尔集成电路。

二、典型霍尔集成电路结构分析霍尔集成电路按输出方式可分为线性型和开关型，若按集成电路内部的有源器件可分为双极型和MOS型。

图2、图3分别示出了一种双极型霍尔集成电路内部的原理结构和逻辑结构，图2为开关型的，图3为线性型的。

在图2中IC内通过霍尔元件H的磁性检测反映为高低电平的输出。

V1、V2组成差分放大器，它将霍尔电势放大，其放大倍数约几十倍；V3、V4组成施密特触发器，它将放大的霍尔电势整形为矩形脉冲；V5、V6进一步对矩形脉冲缓冲放大；V7、V8为开路集电极输出管。

图2a中有两个输出端，这里之所以采用集电极开路输出结构，是因为它可以有较大的负载能力，且易于与不同类型的电路接口，但亦有部分霍尔集成电路采用发射极开路输出形式。

图3所示是线性霍尔集成电路的内部结构，其输出电压能随外加磁场强度的变化而连续变化，其输出变化曲线一般如图4所示。

它的特点是灵敏度高，输出动态范围宽、线性度好。

图3a中V1、V2为差分放大器，R1、R2射极电阻的负反馈展宽了电路的线性范围，V5、V6第二级差分放大使放大倍数很高。

有四品种型的开关霍尔传感器霍尔开关hall ic：单极、双极、锁存、全极霍尔开关的输出端是以磁感应强度B 来表征的，当B 值到达一定的水平（如B1）时，霍尔开关外部的触发器翻转，霍尔开关的输入电平形态也随之翻转。

输入端普通采用晶体管输入，和接近开关相似有NPN、PNP、常开型、常闭型、锁存型（双极性）、双信号输入之分。

霍尔开关具有无触电、低功耗、长运用寿命、呼应频率初等特点，外部采用环氧树脂封灌成一体化，因此能在各类恶劣环境下牢靠的任务。

霍尔开关可使用于接近开关，压力开关，里程表等，做为一种新型的电器配件。

单极霍尔：AH44E AH44L AH443 AH201 ATS137 AH543 S3144 S137 A3144 A04E A1101 用于无触点开关，汽车点火器，刹车电路，地位、转速检测与控制，平安报警安装，纺织控制零碎……双极霍尔AH513 AH3172 AH413 AH512 AH6851 AH173 AH175 S41 S73276 277 EW732 177 EW632 用于无触点开关，电机风扇线性霍尔：AH49E AH3503 SS495A SS496A A1321LUA A1321EUA 用于运动检测器，齿轮传感器，接近检测器，电流电压功率测量，厚度测量，电动车、汽车调速……全极性微功耗霍尔4913 AH3661 用于手机、水表、相机、笔记本电脑、手电筒……美国ALLEGRO A1104EU A1104EUA A1104LU A1104LUA A1104ELHLT 贴片23封装A1101EU A1101EUA A1101LU A1101LUA A1101ELT 贴片23封装A1102LLHLT 贴片23封装A3280LUA A1302EUA A1321LUA 美国HONEYWELL SS495A SS496A SS496B SS413A SS411A 日本AKE EW732 EW6321 EW512 HW302B HW322B （是HW302B的晋级产物）德国MELEXIS 17CA MLX90217A1104开关型霍尔的任务原理霍尔开关hall ic霍尔传感器的外形图和与磁场的作用关系。

CMOS Omnipolar High Sensitivity Micropower Hall Switch 1．Featuresf¾ Micropower consumption for battery powered applications¾ Omnipolar, output switches with absolute value o North or South pole from magnet ¾ Operation down to 2.5V¾ High sensitivity for direct reed switchreplacement applicationsChopper stabilized amplifier stage 2．DescriptionIC is fabricated from mixed signal CMOS technology .It incorporates advanced chopper-stabilization techniques to provide accurate and stable magnetic switch points.The circuit design provides an internally controlled clocking mechanism to cycle power to the Hall element and analog signal processing circuits. This serves to place the high current-consuming portions of the circuit into a “Sleep” mode. Periodically the device is “Awakened” by this internal logic and the magnetic flux from the Hall element is evaluated against the predefined thresholds. If the flux density is above or below the Bop/Brp thresholds then the output transistor is driven to change states accordingly. While in the “Sleep” cycle the output transistor is latched in its previous state. The design has been optimized for service in applications requiring extended operatingill be latched on (Bop) in the presence of a sufficiently strong South or North magnetic field facing the marked side of the package. The output will be latched off (Brp) in the absence of a magnetic field.深圳凯祥科技有限公司Ｔｈｅ　２４８　Ｏｍｎｉｐｏｌａｒ　Ｈａｌｌ　ｅｆｆｅｃｔ　ｓｅｎｓｏｒＴｈｅ　ｏｕｔｐｕｔ　ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ　ｏｆ　ｔｈｅ　２４８　ｗＤＨ４８１Ｔｈｅ　ＤＨ４８１　Ｏｍｎｉｐｏｌａｒ　Ｈａｌｌ　ｅｆｆｅｃｔ　ｓｅｎｓｏｒＴｈｅ　ｏｕｔｐｕｔ　ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ　ｏｆ　ｔｈｅ　ＤＨ４８１　ｗ3．Applications¾ Solid state switch¾ Handheld Wireless Handset Awake Switch ¾ Lid close sensor for battery powered devices¾ Magnet proximity sensor for reed switch replacement in low duty cycleapplications4．Typical Application CircuitEastera's pole-independent sensing technique allows for operation with either a north pole or south pole magnet orientation, enhancing the manufacturability of the device. The state-of-the-art technology provides the same output polarity for either pole face.It is strongly recommended that anexternal bypass capacitor be connected (in close proximity to the Hall sensor) between the supply and ground of the device to reduce both external noise and noise generated by the chopper-stabilization technique. This is especially true due to the relatively high impedance of battery supplies.EST2485．Functional Block Diagram深圳凯祥科技有限公司ＤＨ４８１6．PinningMark ViewPin Description7．Internal Timing Circuit8．Absolute Maximum RatingsParameterSymbol Value Units Supply V oltage(operating) V DD 6 V Supply Current I DD 5 mA Output V oltage V OUT 6 V Output Curent I OUT 5 mA Operating Temperature Range to 85 T A -40°CStorage Temperature Rang to 150 T S -50°C ESD Sensitivity - 4000 VExceeding the absolute maximum ratings ma ause perm ge. Exposure to m rated conditions for exten d periods ffect device reliability. y c anent dama absolute-maximu de may aNAMENOSTATUSDESCRIPTIONVdd 1 P Power SupplyOut 2 O output Gnd 3PIC Ground3深圳凯祥科技有限公司ＤＨ４８１深圳凯祥科技有限公司．DC Electrical CharacteristicsDC Operating Parameters: T A = 25℃, V DD =2.75V . 9Parameter Symbol Test Conditions Min Typ Max Units Operating voltageV DD Operating 2.5 3 5.5 VSupply current I DD Average 5 μAOutput CurrentI OUT 1.0 mA S I OUT =1mA aturation V oltage V SAT 0.4 V Awake mode time T AW Operating 175 μS Sleep mode time T SLOperating 70 mS0．Magnetic CharacteristicsOperating Parameters: T A = 25℃, V DD =2.75V DC .1PARAMETER Symbol Min Type Max Units Operating Point Bop +/-35 +/-60Gs Release Point Brp +/-5 +/-21 GsHysteresis Bhys - 14 Gs11．ESD Protection) tests according to: Mil. Std. 883F method 3015.7Human Body Model (HBM Limit Values Parameter Symbol Min MaxUnit NotesESD Voltage V ESDkV ±4４５２１６＋／－２０12．Performance Characteristics深圳凯祥科技有限公司DH481 13．Unique FeaturesCMOS Hall IC TechnologyThe chopper stabilized amplifier uses switched capacitor techniques to eliminate the amplifier offset voltage, which, in bipolar devices, is a major source of temperature sensitive drift. CMOS makes this advanced technique possible. The CMOS chip is also much smaller than a bipolar chip, allowing very sophisticated circuitry to be placed in less space. The small chip size also contributes to lower physical stress and less power consumption.Installation CommentsConsider temperature coefficients of Hall IC and magnetics , as well as air gap and life time variations. Observe temperature limits during wave soldering. Typical IR solder-reflow profile:¾No Rapid Heating and Cooling.¾Recommended Preheating for max. 2minutes at 150°C¾Recommended Reflowing for max. 5seconds at 240°C14．ESD PrecautionsElectronic semiconductor products are sensitive to Electro Static Discharge (ESD). Always observe Electro Static Discharge control procedures whenever handling semiconductor products.15．Package Information15.1 SOT-23 Package Physical Characteristics0.20MINEnd ViewNotes:1). PINOUT: Pin 1 VDD Pin 2 Output Pin 3 GND2). All dimensions are in millimeters ;Marking:yy -- last 2 digit of year ;m -- “A”-“Z”, Production Lot ;SOT-23 Package Hall Location48 -- Code of Device ( DH481 )15.2TSOT-23 Package Physical CharacteristicsＤＨ４８１ＤＨ４８１TSOT-23 Package Hall Location15.3 TO-92 Package Physical CharacteristicsNotes:1). Controlling dimension : mm ;2). Lesds must be free of flash and plating voids ; 3). Do not bend leads within 1 mm of lead to packageinterface ;4). PINOUT: Pin 1 VDD Pin 2 GND Pin 3 OutputSensor Location16. O rdering InformationPart No. Temperature Suffix Package Code0℃to 85℃) UA( TO-92S) SO(SOT-23) ST(TSOT-23)(4ＤＨ４８１。

霍尔开关的工作原理
霍尔开关（Hall Effect Switch）是一种利用磁场作为传感器，通过检测磁场强度的变化来控制设备的电子开关。

它是一种非接触的开关，可以检测物体的存在，并用于精确控制电子设备，如电机、汽车、摩托车和家用电器等。

霍尔效应是一种物理现象，由美国物理学家费米尔·霍尔
于1879年发现。

它是一种电磁效应，描述的是当磁场通过一
个铁电材料时，流经材料中的电流的变化。

在霍尔效应的基础上，可以设计出一种用于检测磁场强度的传感器，这就是霍尔开关。

霍尔开关的原理是：它有一个内置的磁铁，搭配一个微型的电子元件，当它接近一个外部的磁场时，就会产生一个电压，这个电压就可以控制其内部的电子开关，从而控制一个外部的电子设备。

霍尔开关具有许多优点，例如它精确可靠，准确度高，操作简单，可靠性高，反应速度快，维护方便，使用寿命长，耐用性强等。

在工业领域，它可以用于控制各种机械设备，可以实现机器的自动化操作，提高效率，降低成本，提高生产率。

霍尔开关在电子设备中广泛应用，它可以检测电压、电流、温度、气压等参数，并将其转换为电信号，使得电子设备能够
更好地控制和调节。

它可以用于远程控制，能够提高系统的可靠性和安全性，从而使电子设备得以更加精确和安全地运行。

总的来说，霍尔开关是一种非接触式的开关，能够检测磁场的变化，控制设备的电子开关，在工业自动化控制领域、家用电器领域均有广泛应用。

它具有准确度高、维护方便、反应速度快、寿命长等优点，可以提高系统的可靠性和安全性，从而使电子设备的运行更加精确和安全。

霍尔开关的应用和工作原理1. 引言霍尔开关是一种利用霍尔效应实现开闭功能的电子器件。

它具有高精度、灵敏度和可靠性等优点，在工业自动化、传感器技术、电子设备等领域有广泛应用。

本文将介绍霍尔开关的应用场景和工作原理。

2. 应用场景霍尔开关广泛应用于以下领域：2.1 自动化控制•工业自动化：霍尔开关可用于检测物体的位置、运动等信息，以实现自动控制和监控系统。

•家庭自动化：可用于智能家居中的安全监测、门禁系统等场景。

2.2 传感器技术•距离传感器：霍尔开关可以测量物体到传感器的距离，常应用于测距、避障等方面。

•磁场传感器：利用霍尔开关的灵敏度，可以检测附近的磁场强度，广泛应用于磁场测量和磁场导航等领域。

2.3 电子设备•电源管理：霍尔开关可用于电力系统的开关控制和电源管理，提高电路效率和安全性。

•电动工具：用于检测电动工具中电机的转速、位置等参数，实现精确控制。

3. 工作原理霍尔开关的工作原理是基于霍尔效应。

霍尔效应是指当通过导体中有电流流过时，当该导体处于磁场中时，垂直于电流方向和磁场方向的方向上会产生一种电压差，称为霍尔电压。

霍尔开关利用这种效应来实现开闭功能。

3.1 基本结构霍尔开关主要由霍尔元件、稳压电路和输出驱动电路组成。

其中，霍尔元件是实现霍尔效应的核心部分。

稳压电路用于稳定霍尔元件的工作电压，保证其正常工作。

输出驱动电路则将霍尔电压转换为数字信号输出或驱动其他相关设备。

3.2 工作过程1.当有磁场作用于霍尔元件时，霍尔元件内部会产生霍尔电压。

2.霍尔开关的稳压电路将霍尔电压稳定在一定范围内。

3.输出驱动电路将霍尔电压转换为数字信号输出，实现开闭功能或驱动其他设备。

3.3 优势和特点•高精度：霍尔开关具有高灵敏度和稳定性，能够检测微小的磁场变化。

•无接触：霍尔开关的工作不受机械接触的影响，具有长寿命和高可靠性。

•节能：霍尔开关在不工作时，能实现低功耗和能耗的节约。

4. 总结霍尔开关作为一种利用霍尔效应实现开闭功能的电子器件，在自动化控制、传感器技术和电子设备等领域得到广泛应用。