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霍尔传感器及其应用 ppt课件

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霍尔式传感器原理及应用(共9张PPT)

霍尔式传感器原理及应用(共9张PPT)
该现象称为霍尔效应，所产生的电动势 VH 称为霍尔电势
霍尔电势 VH 的大小 48)
式中 KH——霍尔常数，表示单位磁感应强度和
单位控制电流下所得的开路霍尔电势， 取决于材质、元件尺寸，并受温度变化影响；
α——电流方向与磁场方向夹角，如两者垂直，则sinα＝1。
磁场变化 材料的厚度 d 愈小，则 KH 就愈大、灵敏度愈高
霍尔芯片一般用非磁性金属、陶瓷或环氧树脂封装 若在一个方向上通以电流 I 磁场变化
洛伦兹力•F应L 的用方中向由不左用手定永则久决定磁铁产生的磁场，而是用一个可变电流作激磁的可变磁场，输
R为调节电阻，调节控制电流的大小 建立霍尔电势所需的时间极短(10-12~10-14)
使用时，I 和 B 都可作为输入信号，输出信号正比于两者的乘积
一式般中采K用H—N形—锗霍、尔锑常化寿数铟，命、表砷长示化单铟位、磁砷感化应镓强和度磷和砷化铟等
材料的厚度 d 愈小，则 KH 就愈大、灵敏度愈高
价格低
•可以广泛应用于测量：
位移
可转化为位移的力和加速度
在垂直于 B 和 I 的方向上产生一感应电动势 VH
洛伦兹力 FL 的方向由左手定则决定 当霍尔元件相对于磁极作x方向位移时，可得到输出电压VH=VH1-VH2，且ΔVH数值正比于位移量Δx，正负方向取决于位移Δx的方向 若在一个方向上通以电流 I 霍尔元件置于两相反方向的磁场中
霍尔元件霍可制尔成位传移传感感器器 的结构
R为调节电阻，调节控制电流的大小 建立霍尔电势所需的时间极短(10-12~10-14) 在垂直于 B 和 I 的方向上产生一感应电动势 VH
• 霍尔元件传感器既能测量位移的大小，又能鉴别位移的方向
•霍尔元件在静止状态下具有感受磁场的独特能力

《霍尔式传感器》课件

《霍尔式传感器》课件
详细描述
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。
感谢您的观看
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。

第八章：第三节 霍尔传感器的应用 31页PPT

第八章：第三节 霍尔传感器的应用 31页PPT

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）
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
汽车电子点火装置使用的 点火控制器、霍尔传感器及点火总成
磁铁
点火总成
09.09.2019
12
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 普通直流电动机使用 电子线路，从而控制电枢电流的 的电刷和换向器 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。
第八章：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。
09.09.2019
1
霍尔特斯拉计（高斯计）
霍尔元件
09.09.2019
将空调电源的“三芯护套线”
夹到钳形表的环形铁心中，钳 形表的示值为多少？为什么？
09.09.2019
28
霍尔钳形电流表的使用（续）
叉形钳形表 漏磁稍大， 但使用方便
09.09.2019
用钳形表测量 电动机的相电流

《霍尔式传感器》课件

《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。

霍尔传感器原理及其应用ppt课件

霍尔传感器原理及其应用ppt课件
23
▪ 5.霍尔式汽车无触点点火装置
➢ 在与发动机主轴连接的磁轮鼓上装有与汽缸数相应的四 块磁钢。
➢ 当发动机主轴带动磁轮鼓转动时，每当磁钢转动到霍尔 传感器处时，传பைடு நூலகம்器即输出一个与汽缸活塞运动同步的 脉冲信号，
➢ 并用此脉冲信号去触发晶体管功率开关，使点火线圈二 次侧产生很高的感应电压，火花塞产生火花放电。
图7-4 霍尔元件的基本测量电路
9
▪ 7.2.2霍尔传感器的误差分析
➢ 霍尔元件对温度的变化很敏感，因此，霍尔元件的输入 电阻、输出电阻、乘积灵敏度等将受到温度变化的影响， 从而给测量带来较大的误差。
➢ 为了减少测量中的温度误差，除了选用温度系数小的霍 尔元件或采取一些恒温措施外，也可使用以下的温度补 偿方法。
图7-14 霍尔式转速传感器
20
▪ 4. 电动机停转报警器 ➢ 电动机停转报警电路如图7-15所示，该电路主要由霍尔
检测、报警电路两个部分组成。 ➢ 当电动机转动时，安装在电动机转轴上的磁铁以一定的
频率经过霍尔传感器，霍尔传感器不断地输出脉冲信号， 使扬声器发出声音。
21
图7-15 电动机停转报警电路
可用于补偿不等位电势，使不等位电势为零。
图7-8 电势的补偿电路
13
（1）基本补偿电路
➢ 霍尔元件的不等位电势补偿电路有很多形式，图7-9为 两种常见电路，图7-9（a）是在造成电桥不平衡的电阻
值平较衡大状的 态一 ，个 称桥 为臂不上对并称联补偿RP电，路通；过调节 RP使电桥达到
➢ 图7-9（b）则相当于在两个电桥臂上并联调用电阻，称 为对称补偿电路。
弹性元件，如弹簧管或膜盒等，用它感受压力，并把它 转换成位移量；另一部分是霍尔元件和磁路系统。 ➢ 图7-13所示为霍尔式压力传感器的结构示意图。其中， 弹性元件是弹簧管，当被测压力发生变化时，弹簧管端 部发生位移，带动霍尔片在均匀梯度磁场中移动，作用 在霍尔片的磁场发生变化，输出的霍尔电势随之改变。

霍尔传感器及应用优秀课件

霍尔传感器及应用优秀课件
H
若取 RH = 1 / nq 则
图7-1 霍尔效应
IB UH RH d
RH为霍尔元件的霍尔系数。显然，霍尔系数由半
导体材料的性质决定，它反映材料霍尔效应的强弱。
设
KH
RH d
湖州职业技术学院机电分院
UHKHIB
KH为霍尔元件的灵敏度，它表示一个霍尔元件 在单位控制电流和单位磁感应强度时产生的霍尔电压 的大小。单位是mV/（mA·T）
7.1 霍尔效应及霍尔元湖件州职业技术学院机电分院
一、 霍尔效应
霍尔效应
B
b FE
FL v
湖州职业技术学院机电分院
d
I UH
l
图7-1 霍尔效应
湖州职业技术学院机电分院
设霍尔元件为N型半导体，当它通电流I时
FL = qvB
(7-1)
当电场力与洛仑兹力相等时，达到动态平衡，这时有 qEH=qvB
B
C
D
U0
I
A
图7-4 不等位电势
R1 B
R2
C R3
D R44
A
图7-5 霍尔元件的等效电路
A
C
D
B
W
R1 C
A R2 D
R3
R4
B
W （a）
几种常用补偿方法 湖州职业技术学院机电分院
A
C
D
B
A
C
D
(b)
B
W
W
R1 Cห้องสมุดไป่ตู้
A R2 D
R1 C
A R2 D
R3
R4
B
W （b）
R3
R4
B
W （c）
2. 温度误差及补偿

《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

防电击
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。

霍尔传感器的工作原理及应用32页PPT


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71、既然我已经踏上这条道路，那么，任何东西都不应妨碍我沿着这条路走下去。——康德 72、家庭成为快乐的种子在外也不致成为障碍物但在旅行之际却是夜间的伴侣。——西塞罗 73、坚持意志伟大的事业需要始终不渝的精神。——伏尔泰 74、路漫漫其修道远，吾将上下而求索。——屈原 75、内外相应，言行相称。——韩非
霍尔传感器的工作原理及应用
1、合法而稳定的权力在使用得当时很 少遇到 抵抗。 ——塞 ·约翰 逊 2、权力会使人渐渐失去温厚善良的美 德。— —伯克
3、最大限度地行使权力总是令人反感 ；权力 不易确 定之处 始终存 在着危 险。— —塞·约翰逊 4、权力会奴化鼻子 走。— —莎士 比

霍尔传感器的工作原理及应用页PPT文档

产生的电动势称霍尔电势
半导体薄片称霍尔元件
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霍尔效应原理
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UH
RH

IB d
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载流子受洛仑兹力 Fe B
霍尔电场强度 平衡状态
EH
UH b
eEH evB
EH vB
因为
I nbvde
电子运动平均速度 v I bdne
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霍尔电势
UH
1 IB ne d
为使霍尔电势不变，补偿电路必须满足: 升温前、后的霍尔电势不变，
U H 0 K H 0 I2B 0 U H K H I2 B
KH0I20KHI2
K H 0 R P 0 R P 0 R i0 I s K H 0 ( 1 T ) R P 0 ( 1 R P 0 T ( 1 ) R i0 T ( 1 ) T ) I S
不等位电势是由霍尔电极2和之间的电阻决定的， r 0称不等位电阻
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(4) 寄生直流电势 霍尔元件零位误差的一部分 当没有外加磁场，霍尔元件用交流控制电流时，
霍尔电极的输出有一个直流电势 控制电极和霍尔电极与基片的连接是非完全欧姆
接触时，会产生整流效应。 两个霍尔电极焊点的不一致，引起两电极温度不
经整理，忽略 T 2 高次项后得
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RP0 Ri0
R i0
当霍尔元件选定后，它的输入电阻 和温度系
数 及霍尔电势温度系数 可以从元件参数表
中查到（ R i0 可以测量出来），用上式即可计算 出分流电阻 R p 0 及所需的分流电阻温度系数 值。
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11
不等位电势的解决方案：
把霍尔 元件等 效为一 个电桥
所有能使电桥达到平 衡的方法都可以用来
图6 不等位电势的补偿电路
补偿不等位电阻
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1.2.2、温度补偿
产生原因：霍尔元件是半导体材料制作的元件， 因此，它的许多参数与温度有关。当温度变化时， 载流子浓度、电阻率都会有变化，导致霍尔系数灵 敏度和输入输出电阻的变化。
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2、开关型霍尔传感器
Brp
Bnp
图10 开关型霍尔传感器特性
当外加的磁感应强度超过 动作点Bnp时，传感器输出 低电平，当磁感应强度降 到动作点Bnp以下时，传感 器输出电平不变，一直要 降到释放点Brp时，传感器 才由低电平跃变为高电平。 Bnp与Brp之间的滞后使开 关动作更为可靠。
压力传感器原理图
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收到不同的 压力产生不 同的位移
霍尔元 件在磁 场中移 动使霍 尔电势 变化
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图8 线性霍尔传感器特性
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较典型的线性型霍尔器件如UGN3501等。目前,普及 型录音机一般都没有全自动停机装置。这样,在录音机 快进、快退完毕或轧带时电机还会继续运转,很容易损 坏,并会对其运转部分造成较大磨损。为解决这个问题, 可采用UGN3501T来进行全自动停机控制。
图9 UGN3501实物图和录音机全自动停机装置
图2 霍尔效应原理图
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5
感应电动势U在半导体膜上产生电场，于是电子在受到
电场力fE的作用，方向与洛伦兹力相反。 fE =eU/b
D
EH
C
图3 霍尔效应原理图
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6
当洛伦兹力和电场力大小相等的时候就达到了平衡
即： fL +fE =0。于是就产生了霍尔电势EH。 设通过半导体的电流I为: I=-envbd（n为单位体积
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3
1、霍尔传感器工作原理
依据原理：霍尔效应
霍尔效应原理：把一个长度为L，宽度为b,厚度为d的导体
或者半导体薄片两端通过控制电流I，在薄片的垂直方向施
加磁感应强度为B的磁场，在薄片的两外两侧就会产生一个
与控制电流I和磁场强度B的乘积成比例的电动势U。
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4
当磁场垂直于薄片时，电子受到洛仑兹力fL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 起感应电动势。 fL=evB
金属中载流子密度很大,所以金属材料的霍尔系
数系数很小,霍尔效应不明显;
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8
1.1、霍尔传感器材料
1．锗(Ge)，N型及P型均可。 2．硅(Si)．N型及P型均可。 3．砷化铟(InAs)和锑化铟(InSb)，这两 种材料的特性很相似。
图5 实物图符号和测量电路
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1.2、霍尔传感器的主要技术指标
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2、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。
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常见霍尔传感器应用
霍尔传感器
霍尔特斯拉计
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（1）额定激励电流 （2）灵敏度 （3）输入电阻和输出电阻 （4）不等位电动势和不等位电阻 （5）寄生直流电势 （6）热阻
（7）最大磁感应强度BM
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1.2.1、不等位电势
概念：当霍尔元件通以控制电流IH而不加外磁
场时，它的霍尔输出端之间仍有空载电势存在， 称为不等位电势。
出现的原因：
霍尔电极安装不对称 半导体材料不均匀造成了电阻率不均匀或几何 尺寸不均匀 控制电极接触不良造成的电流不均匀分布
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17
较典型的开关型霍尔器件如UGN3020等。
图11 3020外形和结构图
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在右图中，当磁 铁随运动部件移 动到距霍尔开关 几毫米时，霍尔 IC的输出由高电 平变为低电平， 经驱动电路使继 电器吸合或释放， 控制运动部件停 止移动（否则将 撞坏霍尔IC）起 到限位的作用。
图12 开关型霍尔传感器应用
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1.2.2、温度补偿
采用恒流源与输入回路并联电阻。如图所示：
图7 温度补偿电路
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2、霍尔传感器分类
霍尔集成传感器分为线性型和开关型两大类。
1、线性型霍尔集成传感 器的输出电压与外加磁场 强度呈线性关系。而且在 ±0.15T范围内有较好的 线性。因此可广泛应用在 测量、自动控制等领域。
霍尔接式近开关
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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。
a）带缺口的触发器叶片 电路之间的安装关系
b）触发器叶片与永久磁铁及霍尔集成 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）
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a）原理图
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
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比较适用于小位移的机械振动
磁场分布越均 匀输出线性越 好
磁铁中心位置磁场 强度为零
位移测量原理图
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弹性元件
的载流子数量）则：
EH=IB/end=SHIB SH灵敏度系数
D
EH
C
图4 霍尔效应原理图
PPT课件
7
霍尔元件材料为什么必须用半导体材料？ 用金属材料可以么？
霍尔元件材料为什么必须用薄片？ 用厚片可以么？
EH=IB/end=SHIB
可见，元件厚度越小，输出电压也越大。
霍尔系数:SH=1/(n*q)式中,n为载流子密度,一般
霍尔传感器及其应用
PPT课件
1

目录
一、霍尔传感器的结构和工作原理 二、霍尔传感器的分类及应用
PPT课件
2
介绍
将霍尔元件、放大器、温度补偿电路及稳压电 源等做在一个芯片上称之为集成霍尔传感器(简称 霍尔传感器)。它是磁敏传感器最常见的一种, 具 有感受磁场的独特能力, 电路结构简单、噪声小、 体积小、动态范围大、频率范围宽、寿命长等优点。 可以用磁场作为被检测信息的载体, 在测量技术中, 将位移、力、加速度、角度、角速度、转速等非电、 非磁物理量转换为电量。