霍尔传感器开关实验报告

实验九 霍尔转速传感器测速实验

一、实验目的

了解霍尔转速传感器的应用。

二、基本原理

根据霍尔效应表达示UH=KHIB，当KHI不变时，在转速圆盘上装上N只磁性体，并在磁钢上方安装一霍尔元件。圆盘每转一周，表面的磁场B从无到有就变化N次，霍尔电势也相应变化N次。此电势通过放大、整形和计数电路就可以测量被测旋转体的转速。

三、需用器件与单元

霍尔转速传感器、转速测量控制仪。

四、实验步骤

1、根据图9-1，将霍尔转速传感器装于转动源的传感器调节支架上，探头对准转盘内的磁钢。

图 9-1 霍尔转速传感器安装示意图

2、将+15V直流电源加于霍尔转速器的电源输入端，红（+）、绿（），不要接错。

3、将霍尔传感器输出端（黄线）接示波器或者频率计。

4、调节电动转速电位器使转速变化，用示波器观察波形的变化（特别注意脉宽的变化），或用频率计观察输出频率的变化。

1

五、实验结果分析与处理

1、 记录频率计六组输出频率数值如下：

f（Hz） T1高电平（ms） T2低电平（ms） 占空比（T1/T2）

f1=152.83 5.39 1.14 4.73

f2=110 7.37 1.56 4.72

f3=93.9 8.76 1.85 4.74

f4=69.6 11.8 2.71 4.35

f5=52.45 15.81 3.34 4.73

f6=20.1 40.1 8.6 4.66

由以上数据可得：最快转速对应的频率f1=152.83Hz，最慢转速对应频率f6=20.1Hz。随着转速的减小，脉宽T1逐渐变大，但占空比基本保持不变，而且速度不能无限减小。

六、思考题

1、利用霍尔元件测转速，在测量上是否有所限制？

答：有，测量速度不能过慢，因为磁感应强度发生变化的周期过长，大于读取脉冲信号的电路的工作周期，就会导致计数错误。

2、本实验装置上用了二只磁钢，能否只用一只磁钢？

霍尔效应实验

一、实验目的

1．霍尔效应原理及霍尔元件有关参数的含义和作用

2．测绘霍尔元件的VH—Is，VH—IM曲线，了解霍尔电势差VH与霍尔元件工作电流Is，磁场应强度B及励磁电流IM之间的关系。

3．学习利用霍尔效应测量磁感应强度B及磁场分布。

4．学习用“对称交换测量法”消除负效应产生的系统误差。

二、实验仪器

霍尔效应实验仪和测试仪

三、实验原理

运动的带电粒子在磁场中受洛仑兹力的作用而引起偏转，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（霍尔电场），这就是霍尔效应的本质。由于产生霍尔效应的同时，伴随多种副效应，以致实测的霍尔电场间电压不等于真实的VH值，因此必需设法消除。根据副效应产生的机理，采用电流和磁场换向的对称测量法基本上能把副效应的影响从测量结果中消除。具体的做法是Is和B（即IM）的大小不变，并在设定电流和磁场的正反方向后，依次测量由下面四组不同方向的Is和B（即IM）时的V1，V2，V3，V4，

1）+Is +B V1

2）+Is -B V2

3）-Is -B V3

4）-Is +B V4

然后求它们的代数平均值，可得：

44321VVVVVH

通过对称测量法求得的VH误差很小。

四、实验步骤

1.测量霍尔电压VH与工作电流Is的关系

1）先将Is，IM都调零，调节中间的霍尔电压表，使其显示为0mV。

2）将霍尔元件移至线圈中心，调节IM =0.45A，按表中所示进行调节，测量当IM正(反)向时, IS正向和反向时的VH值填入表1，做出VH-IS曲线。

表1 VH-IS 关系测量表 IM =0.45A

实验报告（ ） 霍尔测速实验

姓名 学号 实验日期 指导教师

一、实验目的：

了解霍尔组件的应用——测量转速。

二、实验仪器：

霍尔传感器、+5V、2～24V 直流电源、转动源、频率/转速表。

三、实验原理；

利用霍尔效应表达式：UH＝KHIB，当被测圆盘上装上N 只磁性体时，转盘每转一周磁场变化N 次，每转一周霍尔电势就同频率相应变化，输出电势通过放大、整形和计数电路就可以测出被测旋转物的转速。

四、实验内容与步骤

1．安装根据图1-1，霍尔传感器已安装于传感器支架上，且霍尔组件正对着转盘上的磁

钢。

图1-1

2．将+5V 电源接到三源板上“霍尔”输出的电源端，“霍尔”输出接到频率/转速表（切换到测转速位置）。“2～24V”直流稳压电源接到“转动源”的“转动电源”输入端。

3．合上主控台电源，调节2～24V 输出，可以观察到转动源转速的变化。用示波器观测霍尔组件输出的脉冲波形。

五、实验报告

1．分析霍尔组件产生脉冲的原理。

2．根据记录的驱动电压和转速，作V-RPM 曲线。

3.将实验数据写入表格

电动机电压值（v） 转速表测量值 示波器波形 频率测量值 转速计算值

5

8

10

12

15

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集成霍尔传感器的特征测量与应用

【实验目的】

1．了解霍耳效应原理和集成霍耳传感器的工作原理。

2．通过测量螺线管励磁电流与集成霍耳传感器输出电压的关系，证明霍耳电势差与磁感应强度成正比。

3． 用通电螺线管中心点处磁感应强度的理论计算值校准集成霍耳传感器的灵敏度。

4．测量螺线管内磁感应强度沿螺线管中轴线的分布，并与相应的理论曲线比较。

【实验原理】

1、 霍耳效应

将一导电体（金属或半导体）薄片放在磁场中，并使薄片平面垂直于磁场方向。当薄片纵向端面有电流I流过时，在与电流I和磁场B垂直的薄片横向端面a、b间就会产生一电势差，这种现象称为霍耳效应（Hall effect），所产生的电势差叫做霍耳电势差或霍耳电压，用UH表示。

霍耳效应是由运动电荷（载流子）在磁场中受到洛伦兹力的作用引起的。洛伦兹力使载流子发生偏转，在薄片横向端面上聚积电荷形成不断增大的横向电场（称为霍耳电场），从而使载流子又受到一个与洛伦兹力反向的电场力，直到两力相等，载流子不再发生偏转，在a、b间形成一个稳定的霍耳电场。这时，两横向端面a、b间的霍耳电压就达到一个稳定值。端面a、b间霍耳电压的符合与载流子电荷的正负有关。因此，通过测量霍耳电压的正负，即可判断半导体材料的导电类型。

实验表明，在外磁场不太强时，霍耳电压与工作电流和磁感应强度成正比，与薄片厚度成反比，即

( 1)

式中比例系数和分别为霍耳系数和霍耳元件的灵敏度。用霍耳效应测量磁场是在霍耳元件的灵敏度和工作电流已知的情况下，通过测量霍耳电压，再由公式（1）求出磁感应强度。

2、 集成霍耳传感器 SS495A型集成霍耳传感器（线性测量范围0-67mT，灵敏度31.25V/T）由霍耳元件、放大器和薄膜电阻剩余电压补偿器组成。测量时输出信号大，不必考虑剩余电压的影响。工作电压Vs＝5V，在磁感应强度为零时，输出电压为。它的输出电压U与磁感应强度B成线性关系。该关系可用下式表示