霍尔传感器电路图

8PIC10V8 cc
1
RCOR66
PIIC101 PIR601
PIR602
4PIC10G4 ND
1/8 10K
CQOQ11 PIQ103
PIQ103
8050 PIQ101
PID202 PID201
1N4148
15v
15v 15V供电
PIP401 1 PIP402 2
B
GND
PIR202
CROR22
1
2
3
4
A
A
霍尔传感器型号：JLB-21用于测量电流波形，响应时间1us，+-400A，次级输出方式：电流。初级400A时，次级输出100ma。如果输出端并联40欧电阻，初级400A时，次 级输出检测电压4V。次级输出1V代表初级电流100A。加大次级并联的电阻，可以提高灵敏度，应确保次级输出电压不超过8V，否则内部电路会进入饱和失真。次级输 出电流方式，比电压输出方式，在使用中更灵活。
PIVR102 VCOVRR1120K
1/8
PIVR103
PIR20162K PIVR101
CROPRI55R5021/8
PIR501
100K
CCOC11 Cap
GND
CQOQ22 PIQ203
PIQ203
PCOP44 GND
PIC101 PIC102
霍尔传感器输出电流：初级400A时 ，次级输出电流100mA，输出端并 联不同阻值的电阻，在初级电流不 变的前提下，可得到不同的输出电 压。并联的电阻越大输出电压越高 ，但不能超过8V。否则失真。
CROR1100
PIIC1P0I7R1001
PIR1002
50K

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。

HAL3144高灵敏度单极性霍尔开关
• HAL3144E是一款采用 双极性工艺技术的单 极性霍尔效应传感器 IC，响应速度快，灵 敏度高，具有略高的 工作温度范围及可靠 性，它由反向电压器 、电压调整器、霍尔 电压发生器、信号放 大器、施密特触发器 和集电极开路的输出 级组成。
HAL3144霍尔开关的接口图
/*--------------------向LCD1602写数据--------------------*/
void write_data(uchar data0) { rs=1; //选着写数据 rw=0; P0=data0; //向LCD写数据 lcdcs=1; //信号使能端高电平 lcdcs=0; //信号使能端低电平 } /*-------------------------------------------------------*/
/*-----------------------数据处理------------------------*/ void disp_count() { display[7]=(zhuan/1000+'0'); //转换转速的千位 display[8]=(zhuan/100%10+'0'); //转换转速的百位 display[9]=(zhuan/10%10+'0'); //转换转速的十位 display[10]=(zhuan%10+'0'); //转换转速的个位 } /*-------------------------------------------------------*/
液晶显示部分： 显示部分有两个功能，在正常情况下，通过液晶 显示当前转速值，当电机的转速超过设定值通过

测试条件
量值 最小 典型
单位 最大
电源电压
VCC
VCC=4.5V～24V
4.5
-
24
V
输出低电平电压 VOL VCC=4.5V, Vo=24V Io=20mA B≥BOP -
175 400 mV
输出漏电流
IOH
Vo=24V B<BRP
- ＜1.0 10 μA
电源电流
ICC
VCC=24V, Vo 开路
使用须知： HALL IC 是一种敏感器件，除了对磁敏感外，对光、热、机械应力均有不同程度的敏感，因此
在使用过程中，应注意如下几点：
◆ 机械应力：由于机械应力会造成 Hall IC 磁敏感度的漂移，在使用安装中应尽量减少施加到 IC 外壳和引线上的机械应力，引线根部 3mm 以内不得弯曲，其余部分弯曲时必须将引线根部夹住， 以防对内引线的影响，降低可靠性。
75
100
125
150
输出低电压的温度特性
300
IOUT=20mA
200
Vcc=4.5-24V
输出饱和电压 (mV)
100
0
-50
-25
0
25
50
TA (℃)
75
100
125 150
3
CS3144 霍尔开关电路
HALL SENSORS
印章说明 SGS 首字母
44E S5
型号 年份
包装说明：
袋装： 500 只/袋 盒装： 5000 只(10 袋 )/盒
南京新捷中旭微电子有限公司
CS3144 霍尔开关电路
CS3144 霍尔开关集成电路应用霍尔效应原理，采用半导体集成技术制造的磁敏 电路，它是由电压调整器、霍尔电压发生器、差分放大器、史密特触发器，温 度补偿电路和集电极开路的输出级组成的磁敏传感电路，其输入为磁感应强 度，输出是一个数字电压讯号。 此款电路管腿采用纯锡制作，产品完整型号为 CS3144EUA-S 或者 CS3144LUA-S。

卡形电流计的结构44霍尔电流传感器演示霍尔电流传感器演示铁心线性霍尔ic45在霍尔器件背后偏置一块永久磁体并将它们和相应的处理电路装在一个壳体内做成一个探头将霍尔器件的输入引线和处理电路的输出引线用电缆连接起来构成霍尔接近传感霍尔线性接近传感器主要用于黑色金属的自控计数黑色金属的厚度检测距离检测齿轮数齿转速检测测速调速缺口传感张力检测棉条均匀检测电磁量检测角度检测46当磁性物件移近霍尔开关时开关检测面上的霍尔元件因产生霍尔效应而使开关内部电路状态发生变化由此识别附近有磁性物体存在进而控制开关的通或断
虽然温度升高了ΔT，为使霍尔电势不变，补偿电路必须满 足温升前、 后的霍尔电势不变，即UH0=UH，则
KH0IH0B=KHIHB
（5）
有
KH0IH0=KHIH
（6）
-
27
KH=KH0(1+αΔT)
IH0
Rp0Is Rp0 Ri0
IHR R pp Is R i R p0(1 R p0 (1 T ) R T i0()1 Is T )
Rp0()Ri0
-
31
3．采用温度补偿元件（如热敏电阻、电阻丝）
这是一种常用的温度误差的补偿方法，尤其适用于锑化铟 材料的霍尔元件，图5-11示出了几种不同连接方式的例子。
热敏电阻Rt具有负温度系数，电阻丝具有正温度系数。图 a、b、c中霍尔元件材料为锑化铟，其霍尔输出具有负温度系
数。图d为用Rt补偿霍尔输出具有正温度系数的温度误差。使 用时要求这些热敏元件尽量靠近霍尔元件，使它们具有相同
功率放大器A3为后级，它不仅切断共模干扰的传输，还将双 端输入方式变换成单端输出方式，以满足负载的需要
-
13
霍尔传感器输出电压是交流的情况： C1漏电流小，C2漏电流大- ，其差表现为偏移电压。 14

（b）InSb霍尔元件的输出特性
_ INCLUDEPICTURE "/lz/tu-1c.gif" \* MERGEFORMATINET ___
(c)GaAs霍尔元件的输出特性
图1霍尔元件的结构和输出特性
这些霍尔元件大量用于直流无刷电机和测磁仪表。
2.2.2霍尔电路
表4霍尔开关电路的特性参数
型号_VCC/V_Bop/mT_BRP/mT_BH/mT_Icc/mA_Io/mA_Vo/sat_Ioff/μA_备注__CS1018_4.8～18_－14～20_－20～14_≥6_≤12_5_≤0.4_≤10___CS1028_4.5～24_－28～30_－30～28_≥2_≤9_25_≤0.4_≤10___CS2018_4.0～20_10～20_－20～－10_≥6_≤30_300_≤0.6_≤10_互补输出__CS302_3.5～24_0～6_－6～0_≥6_≤9_5_≤0.4_≤10___UGN3119_4.5～24_16.5～50_12.5～45_≥5_≤9_25_≤0.4_≤10___A3144_4.5～24_7～35_5～33_≥2_≤9_25_≤0.4_≤10___UGN3140_4.5～24_7～20_5～18_≥2_≤9_25_≤0.4_≤10___A3121_4.5～24_13～35_8～30_≥5_≤9_20_≤0.4_≤10___UGN3175_4.5～24_1～25_－25～－10_≥2_≤8_50_≤0.4_≤10_锁定__2.2.2.3差动霍尔电路(双霍尔电路)
运算放大器ad8532是一种双运放，coms结构，高阻抗输入器件，采用+5v电源供电，输出电流可达250ma。第一级运放ic2a和外部电阻r1～r4组成放大器，其增益为20，电阻r3从r5、r6的分压器中取出vc/2电压加在ic2a的反相端②脚，这就避免了霍尔器件可能引起输出电压的漂移，同时也使该级放大器可工作在1hz（磁场很慢的变化）。

11
.
霍尔开关集成电路
霍尔开关集成电路把稳压器、霍尔电压发 生器、信号放大器、信号变换器和输出驱 动器都集中在一块芯片上。霍尔开关集成 电路中的信号放大器将霍尔元件产生的幅 值随磁场强度变化的霍尔电压UH放大后再 经信号变换器、驱动嚣进行整形、放大后 输出幅值相等、频率变化的方波信号。
12
.
霍尔开关集成电路方框图
5
.
线性元件
6
.
霍尔开关
开关包括单极性的和双极性的，单极性开 关只响应磁铁的一个极，当磁场到达某一 数值时，霍尔开关接通，而磁感应强度降 低到某一值以下，霍尔开关断开。这些事 件的触发点叫吸合点和释放点。单极性产 品一般都给出吸合点和释放点的最大和最 小磁感应强度。霍尔开关的技术指标和线 性元件一样，也是灵敏度(以吸合点和释放 点表示)、温度范围和频率响应。
14
.
霍尔传感器的工作特点
1、工作电压范围宽：由于其内部已集成有稳 压器，故其在4．5V'-'24V这样一个较宽的范围 内均能正常工作。
2、具有高速响应特性及很高的工作频率：由 于产生霍尔电压的条件与所感应磁体的变化速 率无关，因而可以用来感应快速物体(磁体)的 变化，工作频率可达100kHz。
转速传感器中常用的磁路有背磁式(Back．Biased)、 多极圆环磁铁式和隔断式等。
17
.
背磁式
由永磁铁、霍尔开关集成电路和一高导磁率的 齿轮组成，霍尔芯片位于磁铁和齿轮之间。
应用背磁式时，芯片需要使用差分式，这样随 着齿轮的旋转，差分式芯片中的一个霍尔盘对 着齿，另外一个霍尔盘对着两齿之间的间隙， 从而产生差分信号△B，由△B的值来判断传感 器的“开”和“关”。
7

5.3.4 霍尔元件误差及补偿
1. 不等位电势误差的补偿 2. 温度误差及其补偿
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1. 不等位电势误差的补偿

可以把霍尔元件视为一个四臂电阻电桥，不等 位电势就相当于电桥的初始不平衡输出电压。
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电势的补偿电路 对称电路
当温度变化时，补偿的稳定性要好些
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图6-6 磁敏二极管的结构

若给磁敏二极管外加一个磁场B，在正向 磁场的作用下，空穴和电子受洛仑兹力的作 用偏向r区，如图10-7(b)所示。

由于空穴和电子在r区的复合速率大，此 时磁敏二极管正向电流减小，电阻增大。 当在磁敏二极管上加一个反向磁场B时， 载流子在洛仑磁力的作用下，均偏离复合区r， 见图6-7(c)所示。
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 I 20 B U H K H I 2 B
K H 0 I 20 K H I 2
KH0 RP 0 RP 0 (1 T ) I s K H 0 (1 T ) IS RP 0 Ri 0 RP 0 (1 T ) Ri 0 (1 T )
霍尔元件的主要特性参数：
(1) 输入电阻和输出电阻
输入电阻：控制电极间的电阻
输出电阻：霍尔电极之间的电阻
(2) 额定控制电流和最大允许控制电流
额定控制电流：当霍尔元件有控制电流使其 本身在 空气中产生10℃温升时，对应的控制电 流值 最大允许控制电流：以元件允许的最大温升 限制所对 应的控制电流值
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1. 微位移和压力的测量

路状态下工作时，可在输入回路中串人适当电 阻来补偿温度误差，其分析过程与结果同式
pptcn
温度误差及其补偿
温度误差产生原因： 霍尔元件的基片是半导体材料，因而对温
度的变化很敏感。其载流子浓度和载流子迁移 率、电阻率和霍尔系数都是温度的函数。 当温度变化时，霍尔元件的一些特性参数， 如霍尔电势、输入电阻和输出电阻等都要发生 变化，从而使霍尔式传感器产生温度误差。
恒流源及输入并联电阻温度补偿电路
pptcn
由补偿电路图知，在温度t0和t时
当温度影响完全补偿时，UH0=UHt，则 将式(9-8)~式(9-11)代入式(9-12)，可得

(9-8) (9-9) (9-10) (9-11)
(9-12)
(9-13,14)
pptcn
2．选取合适的负载电阻RL 霍尔元件的输出电阻R。和霍尔电势都是温度的函数
移动距离与输出关系
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2．霍尔开关集成器件 常用的霍尔开关集成器件有UGN3000系列，
其外形与UGN3501T相同。
+
霍尔开关集成器件 (a) 内部结构框图；（b）工作特性；（c）工作电路；（d）锁定型器件工作特性
pptcn
第三节 霍尔传感器应用
霍尔电势是关于I、B、θ 三个变量的函数，即 E=kIBcosθ ，人们利用这个关系可以使其中两个变量 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。三个变量的多种组合使得霍 尔传感器具有非常广阔的应用领域。霍尔传感器由于 结构简单、尺寸小、无触点、动态特性好、寿命长等 特点，因而得到了广泛应用。如磁感应强度、电流、 电功率等参数的检测都可以选用霍尔器件。它特别适 合于大电流、微小气隙中的磁感应强度、高梯度磁场 参数的测量。此外，也可用于位移、加速度、转速等 参数的测量以及自动控制。归纳起来，霍尔传感器主 要有下列三个方面的用途：