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第八章霍尔传感器

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霍尔传感器教学课件

霍尔传感器教学课件

磁编码器
用于测量物体的旋转或线性位 置。
霍尔传感器在电子、汽车行业中的应用
电子
智能手机、电视机、电脑、数字相机
汽车
转向传感器、刹车传感器、车速传感器、燃油 传感器
霍尔传感器的优缺点
优点
灵敏度高、响应速度快、可靠性高、无机械磨损
缺点
价格较高、受环境影响大、精度受限制
霍尔传感器的维护
1 定磁干扰，确保霍尔传感器的正常工作和长寿命。
3 应用场景
霍尔传感器常用于电子 设备中，如智能手机、 电视机、电脑、数字相 机。
霍尔传感器的分类
根据输出信号分类
线性霍尔传感器、开关型霍尔传感器
根据工作原理分类
电流感应型霍尔传感器、磁感应型霍尔传感器
常见的霍尔传感器
电子流量计
用于测量液体或气体的流速和 体积。
位置传感器
用于检测物体的位置或位置变 化。
定期清洁霍尔传感器，防止灰尘和杂质堆积。
2 避免电磁干扰
将霍尔传感器安装在远离电磁源的位置，避免干扰。
3 遵循正确的使用方式
遵循使用手册中的指导，正确使用和维护霍尔传感器。
结论
1 霍尔传感器是一种重要的传感器
它通过测量磁场变化实现非接触式测量，广泛应用于电子和汽车行业。
2 有广泛的应用场景
霍尔传感器在智能手机、电视机、电脑、汽车等设备中发挥重要作用。
霍尔传感器教学课件PPT
# 霍尔传感器教学课件PPT 霍尔传感器是一种广泛应用于电子设备中的传感器。本教学课件将全面介绍 霍尔传感器的定义、工作原理，以及在电子和汽车行业的应用。
什么是霍尔传感器
1 定义
霍尔传感器是利用霍尔 效应来测量电磁场强度 变化的一种传感器。

第八章 检测技术的基础——霍尔传感器

第八章 检测技术的基础——霍尔传感器
1.开关型集成块 主要由霍尔元件,放大器,
施密特触发器,输出电路所 构成。 放大器采用差分式，利于
抗干扰； 施密特触发器是常用的限位
电平翻转的电路； 输出电路采用集电极开路方式(2,
3脚）。
2.线性集成块
放大器采用三运放组成精密电桥放大器，具有强大的抗干扰 能力。考虑到需要线性输出，有的器件内部安排了线性补偿电路。
角位移
3
2
1
7—14 角位移测量仪结构示意图
1—极靴 2—霍尔器件 3—励磁线圈
角度和电势变化正比，但不是线性，必须采用特定形状的磁极
位移
在磁场强度相同而极性相反的两个磁铁气隙中放置一 个霍尔元件。当元件的控制电流I恒定不变时，霍尔电 势方V 向H的与变磁化感梯应度强d度B dBx成为正一比常。数若则磁当场霍在尔一元定件范沿围x内方沿向x 移动时，VH 的变化为:
三.霍尔片的电路补偿
1.不等位电势的补偿:
不对称电路简单，而对称补偿的温度稳定性要好些
2.温度补偿
霍尔元件一般为半导体材料制成,许多参数都会受到温度的影响.例如迁移率、电 阻率都受到温度变化而明显变化。由此引起灵敏度,输入电阻,输出电阻都发 生相应变化.为了保证测量精度,有必要采取补偿措施。
（1）恒流源分压电阻法:
霍尔元件是半导体四端薄片，一般做成正方形，在薄片的相对两侧对称的悍上两对电极 引出线（一对称激励电流端，另一对称霍尔电势输出端）
霍尔元件实测
演示视频
二、霍尔片的主要技术指标
1.额定激励电流IH:
霍尔元件温升10C所焦耳热W.
Wj
I 2R
I 2
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：
①维持I、a不变，则E=f(B)，在这方面的应用有：测量

霍尔传感器

霍尔传感器

第八章霍尔传感器第二讲霍尔集成传感器和霍尔传感器的应用教学目的要求：1.理解霍尔开关和霍尔线性集成传感器的原理和结构。

2.理解霍尔传感器的实际应用。

教学重点：霍尔传感器的实际应用教学难点：霍尔开关和霍尔线性集成传感器的原理教学学时：2学时教学内容：一、霍尔集成传感器1.霍尔开关集成传感器1）．工作原理霍尔开关集成传感器是以硅为材料，利用平面工艺制造而成的。

由于N型硅的外延层（3）整形电路：一般采用施密特触发器，它把经差分放大的电压整形为矩形脉冲，实现A/D转换。

（4）输出管：由一个或两个三极管组成，采用单管或双管集电极开路输出，集电极输出的优点是可以跟很多类型的电路直接连接，使用方便。

（5）电源电路：包括稳压电路和恒流电路，设置稳压和恒流电路的目的，一方面是为了改善霍尔传感器的温度性能，另一方面可以大大提高集成霍尔传感器工作电源电压的适用范围。

2）．霍尔开关集成传感器的特性（1）磁特性霍尔开关集成传感器的磁特性是指由高电平翻转为低电平的导通磁感应强度B（H→。

L）、由低电平翻转为高电平的截止磁感应强度B（L→H）和磁感应强度的滞环宽度B 滞环宽度对霍尔开关集成传感器是必需的：（2输出高电平导通电源电流I CCL等参数。

2. 霍尔线性集成传感器线性集成霍尔传感器是将霍尔器件、放大电路、电压调整电路、电流放大输出级、失U随外加磁感应强度B呈调调整和线性度调整部分集成在一块芯片上，其特点是输出电压o线性变化。

霍尔线性集成传感器分单端输出和双端输出两种，它们的结构如图8-12（a）、（b）所示。

二、 霍尔传感器的应用由于霍尔传感器具有在静态状态下感受磁场的独特能力，而且它具有结构简单、体积小、重量轻、频带宽（从直流到微波）、动态特性好和寿命长、无触点等许多优点，因此在测量技术，自动化技术和信息处理等方面有着广泛应用。

归纳起来，霍尔传感器有三个方面的用途：（1）当控制电流不变时，使传感器处于非均匀磁场中，则传感器的霍尔电势正比于磁感应强度，利用这一关系可反映位置、角度或励磁电流的变化。

《传感器技术与应用》课件第八章霍尔传感器

《传感器技术与应用》课件第八章霍尔传感器

霍尔传感器的优缺点Fra bibliotek优点• 精度高 • 抗干扰强 • 无需接触 • 易于组装 • 稳定性好
缺点
• 灵敏度受工作条件影响 • 温度漂移 • 过渡范围小 • 工艺要求高 • 价格高
结论和总结
霍尔传感器作为一种新型传感器，它小巧易用，操作响应快，精度高，形象直观，无触点、寿命长等优 点——同时也具有一定的设计和工艺问题。它已经成功应用于各种领域，如工业自动化、医疗电子、汽车 电子、消费类电子等，可以说它的应用前景广阔。
1
车辆速度测量
通过霍尔传感器感知车轮旋转，检测出
电能计量
2
汽车行驶的速度。
通过霍尔传感器测量电流，实现对电能
表的感测，用来记录消费者用电量并通 过该数据进行电费统计。
3
工业领域无触点开关
通过交流磁场及霍尔效应，实现磨损少、 寿命长、反应速度快的高频开关，具有 广泛的应用前景。
常见的霍尔传感器应用案例
《传感器技术与应用》课 件第八章霍尔传感器
本章将全面介绍霍尔传感器的原理和分类，探讨它在实际应用中的作用和优 缺点，以及常见的应用案例。
霍尔效应的原理
霍尔效应是指将有电子通过的金属中产生横向磁场时，电子运动方向会受到磁场作用力的影响而发生偏转现象。 应用了霍尔效应后可以通过电磁场的变化来测量探测位置、速度、角度、电流等物理量。
Mining Conveyor Belt
霍尔传感器被应用在采矿行业的 传送带系统，实时检测重量、速 度、位置等信息。
Roofing Nail Gun
霍尔元件探测钉击打的磁场脉冲 信号来计数，计量钉击的时间、 频率、数量等。
Automotive Transmission
使用霍尔传感器来实现自动变速 器的控制，实现自动挡、手动挡 的自动换挡功能。

《霍尔传感器原理》课件

《霍尔传感器原理》课件
检测碰撞程度，决定是否触发安全气囊。
03
02
01
电机控制
检测电机转子的位置，实现无接触式控制。
位置控制
在机器人和自生产过程的监控。
通过霍尔传感器检测门的状态，实现自动锁定和解锁。
智能门锁
根据光线强度自动调节窗帘的开合。
智能窗户
与其它传感器结合，实现家电的远程控制和智能管理。
《霍尔传感器原理》PPT课件
目录
CONTENTS
霍尔传感器简介霍尔效应原理霍尔传感器的分类与特性霍尔传感器的应用实例霍尔传感器的未来展望参考文献
霍尔传感器简介
1
2
3
霍尔传感器广泛应用于自动化控制、电机控制、汽车电子、安防监控、智能家居等领域。
在自动化控制领域，霍尔传感器用于检测电机转子位置和转速，实现电机精准控制。
霍尔效应原理
洛伦兹力
当带电粒子在磁场中运动时，会受到洛伦兹力的作用，导致粒子运动轨迹发生偏转。
描述霍尔元件性能的一个重要参数，与载流子浓度、迁移率等有关。
霍尔常数
指单位体积内载流子的数目，对霍尔常数有直接影响。
载流子浓度
指载流子在电场作用下的平均漂移速度与电场强度的比值，也影响霍尔常数的大小。
迁移率
03
优点
霍尔元件具有测量精度高、线性度好、稳定性强、耐高温等特点。
01
材料
常用的霍尔元件材料包括半导体、金属、陶瓷等。
02
结构
霍尔元件通常由N型或P型半导体材料制成，其结构包括电极、基片、电极引脚等部分。
霍尔传感器的分类与特性
线性型霍尔传感器主要用于测量磁场，其输出电压与所处环境的磁场强度成正比。
由于其线性输出特性，线性型霍尔传感器常用于精确测量磁场，如电流检测、磁通量测量等。

自动检测技术及应用ppt课件第8章 霍尔传感器

自动检测技术及应用ppt课件第8章 霍尔传感器
为霍耳元件的输出电压要由两个输入量的乘积来确定, 故称为乘积灵敏度。
若控制电流值固定，则： VH＝KBB
传感器及检测技术
KB——磁场灵敏度，通常以额定电流为标准。磁场灵敏 度等于霍耳元件通以额定电流时每单位磁感应强度对应 的霍耳电势值。常用于磁场测量等情况。 若磁场值固定，则：
VH＝KI I
KI——电流灵敏度，电流灵敏度等于霍耳元件在单位磁 感应强度下电流对应的霍耳电势值。
传感器及检测技术
VH/mV 80 60
霍耳电势随负载电阻值而改变的情况
λ=R3/R2
λ=∞ λ=7.0 λ=3.0 λ=1.5
理论值 实际值
40 20
I
R3 VH
0 0.2 0.4 0.6 B/T 0.8 1.0
霍耳电势的负载特性
传感器及检测技术
6、温度特性：指霍耳电势或灵敏度的温度特性，以及 输入阻抗和输出阻抗的温度特性。它们可归结为霍耳 系数和电阻率（或电导率）与温度的关系。 双重影响：元件电阻，采用恒流供电；载流子迁移率， 影响灵敏度。二者相反。
VOUT/V 12
ON
OFF
0
BRP BH BOP B
霍耳开关集成传感器的工作特性曲线
霍耳开关集成传感器的技术参数： 工作电压 、磁感应强度、输出截止电压、 输出导通电流、工作温度、工作点。
磁场与传感器输出电平 的关系。当外加磁感强 度高于BOP时，输出电 平由高变低，传感器处 于开状态。当外加磁感 强度低于BRP时，输出 电平由低变高，传感器 处于关状态。
传感器及检测技术
三.霍耳磁敏传感器（霍耳器件）
电流极
D
霍耳电极
B
s
A
5.4 2.7
d

第八章霍尔传感器

第八章霍尔传感器

第八章霍尔传感器
图8-1 霍尔元件
a）霍尔效应原理图b）薄膜型霍尔元件结构示意图c）图形符号d）外形总结：
图8-2 线性型霍尔集成电路
a）外形尺寸b）内部电路框图c）双端差动输出型外观
图8-3 线性型霍尔集成电路输出特性
开关型霍尔集成电路将霍尔元件、稳压电路、放大器、施密特触发器
（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
门重新变为高阻态。

这类器件中较典型的有UGN3020
图8-4 开关型霍尔集成电路
a）外形尺寸b）内部电路框图
图8-8角位移测量仪结构示意图
1－极靴2－霍尔器件3－励磁线圈发散性思维：
图8-12霍尔接近开关应用示意图
a）外形b）接近式c）滑过式d）分流翼片式
1－运动部件2－软铁分流翼片
）接近式c）滑过式哪一种不易损坏？为什么？
8-12d中，磁铁和霍尔接近开关保持一定的间隙、均固定不动。

软铁制作的分流翼片与运动部件联动。

当它移动到磁铁与霍尔接近开关之间时，磁力线被屏蔽，无法到达霍尔接近开关，所以此时霍尔接近开关输出跳变为高电平。

改变分流翼片的宽度可以改变霍尔接近开关的高电平与低电平的占空比。

发散性思维：电梯“平层”如何利用分流翼片的原理？
霍尔传感器的其他用途：霍尔电压传感器、霍尔电流传感器、霍尔电能表、霍尔高斯计、霍尔液位计、霍尔加速度计等。

第八章霍尔传感器

第八章霍尔传感器
第八章 霍尔传感器
第八章霍尔传感器 LOGO
霍尔型传感器是磁电转换的一种传感器。1879 年霍尔在金属材料中发现的，已有一百多年的历史， 由于霍尔效应在金属中非常微弱，只是在大学的教 科书中作为一种理论而存在，并未付诸实际应用。 直到100多年以后，大约到上世纪四十年代后期，半 导体工艺的成熟，科学家利用半导体工艺重新试验 霍尔效应，结果发现：半导体工艺（P或N型）都可 以再现霍尔效应现象，并金属霍尔元件的公式半导 体霍尔元件可得到同样的结论，而且N型半导体尤其 明显。使霍尔效应得到广泛的应用。我国大约到上 世纪七十年代开始研究霍尔元件，已能生产各种性 能霍尔元件， 例如：普通型、高灵敏度型、低温度 系数型、测温测磁性和开关型等。
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。
第八章霍尔传感器
减小霍尔元件的温度误差
❖ 选用温度系数小的元件 ❖ 采用恒温措施 ❖ 采用恒流源供电
第八章霍尔传感器
❖ 基本误差及其补偿 ❖ 温度误差及其补偿 ❖ 温度变化，导致霍尔元件内阻（Ri、Ro)和霍尔灵敏度
（KH）等变化，给测量带来一定误差，即温度误差。 为了减温度误差，需采取温度补偿措施。
第八章霍尔传感器
1.采用恒流源供电和输入回路并联电阻
温度变化引起霍尔元件输入电阻Ri变化，在稳压源供 电时，使控制电流变化，带来误差。为了减小这种误差，
第八章霍尔传感器
在磁场B中运动的电子将受到Lorentz力fL fL=evB
偏转,建立的霍尔电场EH对随后的运动电子施加一电场力fE fE=eEH=eUH /b

霍尔式传感器说课教案设计

霍尔式传感器说课教案设计

霍尔式传感器说课教案设计第八章霍尔传感器
图8-2线性型霍尔集成电路a）外形尺寸b）内部电路框图
图8-3线性型霍尔集成电路输出特性
图8-4开关型霍尔集成电路
a）外形尺寸b）内部电路框图
8-5开关型霍尔集成电路的史密特输出特性
特斯拉（T）＝104高斯（Gs）
磁铁从远到近，逐渐靠近图8-5所示的开关型霍尔
输出翻转？成为什么电平？
具有史密特特性的OC门输出状态与磁感应强度变化之间的关系B/T 磁感应强度B的变化方向及数值
图8-12霍尔接近开关应用示意图
a）外形b）接近式c）滑过式d）分流翼片式
1－运动部件2－软铁分流翼片
）接近式c）滑过式哪一种不易损坏？为什么？
8-12d中，磁铁和霍尔接近开关保持一定的间隙、均固定不动。

软铁制作的分流翼片与运动部件联动。

当它移动到磁铁与霍尔接近开关之间时，磁力线被屏蔽
图8-13霍尔电流传感器原理及外形
a）基本原理b）外形
1－被测电流母线2－铁心3－线性霍尔IC
技术指标及换算霍尔电流传感器可以测量高达2000A的电流；
100kHz的正弦波和电工技术较难测量的高频窄脉冲；它的低频端可以一直延伸到直流电；响应时间小于1μs，电流上升率（d i/d t）大于200A/μs。

被测电流称为一次测电流I P，将霍尔电流传感器的输出电流称为“二次侧电流”（霍尔传感器中并不存在二次侧）。

“匝数比”概念：I/I和N/N。

检测技术第8章部分练习答案

检测技术第8章部分练习答案

第八章霍尔传感器思考题与习题答案1．单项选择题１）属于四端元件的___C___。

A. 应变片B. 压电晶片C. 霍尔元件D. 热敏电阻2）公式E H=K H IB cosθ中的角θ是指___C___。

A. 磁力线与霍尔薄片平面之间的夹角B. 磁力线与霍尔元件内部电流方向的夹角C. 磁力线与霍尔薄片的垂线之间的夹角3) 磁场垂直于霍尔薄片，磁感应强度为B，但磁场方向与图9-1相反（θ=180 ）时，霍尔电势___A___，因此霍尔元件可用于测量交变磁场。

A. 绝对值相同，符号相反B. 绝对值相同，符号相同C. 绝对值相反，符号相同D. 绝对值相反，符号相反4）霍尔元件采用恒流源激励是为了___B___。

A. 提高灵敏度B. 克服温漂C. 减小不等位电势5）减小霍尔元件的输出不等位电势的办法是___C___。

A. 减小激励电流B. 减小磁感应强度C. 使用电桥型式的调零电位器6）多将开关型霍尔IC制作成具有史密特特性是为了___C*___，其回差（迟滞）越大，它的___C*___能力就越强。

(注：* 表示填写的内容相同)A .增加灵敏度 B. 减小温漂 C. 抗机械振动干扰7）OC门的基极输入为低电平、其集电极不接上拉电阻时，集电极的输出为___C___。

A. 高电平B. 低电平C. 高阻态D.对地饱和导通8）为保证测量精度，图9-3中的线性霍尔IC的磁感应强度不宜超过___B___为宜。

A. 0TB. +0.10TC. +0.15TD. +100Gs9)欲将运放输出的双端输出信号（对地存在较高的共模电压）变成单端输出信号，应选用___C___运放电路。

A. 反相加法B. 同相C. 减法差动D. 积分2．请在分析第八章的图以后，说出在这几个霍尔传感器的应用实例中，哪几个只能采用线性霍尔集成电路，哪几个可以用开关型霍尔集成电路？答：______。

3．在下图中，当UGN3020感受的磁感应强度从零增大到多少特斯拉时输出翻转？此时第3脚为何电平？回差为多少特斯拉？相当于多少高斯（Gs）？答：___D，70___Gs。

霍尔传感器课件

霍尔传感器课件

2.霍尔效应
d a
b c
2.霍尔效应
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，这时的霍尔电势为
KH
1 nqd
UH=KHIBcos
结论：霍尔电势与输入电流I、磁感应强度B成正比，当控制电流的方向或磁
6
霍尔传感器的应用举例
7
2.霍尔效应
霍尔效应是磁电效应的一种，这一现象是美国物理学家霍尔（A.H.Hall， 1855—1938）于1879年在研究金属的导电机构时发现的。当电流垂直于外 磁场通过导体时，在导体的垂直于磁场和电场方向的两个断面之间会出现 电势差，这一现象便是霍尔效应。这个电势差也被叫做霍尔电势差。
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、放大、整形后可以确定被测物的转速。
学习 总结
1
✓霍尔传感器定义
2
✓霍尔效应和霍尔 元件
3
✓霍尔传感器应用
17
谢谢
霍尔
传 感 器式
霍尔传感器
1
2
案例导入
视频来源：
车祸猛于虎
好看视频：https:///v?vid=6406967746250329980&pd=bjh&fr=bjhauthor&type=video 3
4
1.霍尔传感器的定义
物理量、化学 量、生物量等
对比传感器的定义，请同学你来给磁敏传
感器下个定义。
电阻、电容 电感等

《霍尔传感器》PPT课件

《霍尔传感器》PPT课件
霍尔传感器
半导体薄片位于磁场中，当它的电流方向与 磁场不一致时，半导体薄片上平行于电流 和磁场方向的两个面产生的电动势成为霍 尔电动势，其中的半导体薄片成为霍尔传 感器。
编辑ppt
1பைடு நூலகம்
• 霍尔传感器的设计
从霍尔效应器件的设计角度来看，需要注意以下几点： 1. 霍尔电压正比于电流，因此在没有高功率而希望获得高灵敏度 的情况下，其他参数必须优化 2.霍尔电压与磁通密度近似呈线性关系 3.霍尔电压反比于厚度 4.霍尔电压反比于载流子浓度
编辑ppt
2
编辑ppt
3

《霍尔传感器 》课件

《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。

第13讲 霍尔传感器

第13讲 霍尔传感器

SL3501M传感器的输出特性曲线
§8.5 霍尔式传感器应用实例
1. 当控制电流不变时，使传感器处于非均匀 磁场中，传感器的输出正比于磁感应强度。 可进行磁场、位移、角度、转速、加速度 等的测量。
2. 磁场不变时，传感器输出值正比于控制电 流。 3. 传感器输出值正比于磁感应强度和控制电 流之积。可用于乘法、功率等方面的计算 和测量。
霍尔集成开关传感器的外形及典型应用电路
霍尔开关集成传感器的工作特性
• 二、霍尔开关集成传感器的工作特性
BOP：工作点开的 磁感应强度；
BRP：释放点关的 磁感应强度；
霍尔开关集成传感器的应用
三、霍尔开关集成传感器的应用 • 1.接口电路
霍尔开关集成传感器的接口电路
• 2.霍尔开关集成传感器的应用领域
4、霍尔元件对不等位电势的补偿电路
不等位电势是最主要的零位误差，与霍尔电势具有相同的数量级，有时甚至 超过霍尔电势，完全消除霍尔电势是很困难的，因此必须采用补偿的方法。 霍尔元件是四端元件，可以等效为一个四臂电桥，因此所有能使电桥达到平 衡的方法都可用于补偿不等位电势。
• 5.温度补偿电路
半导体材料的电阻率、迁移 率和载流子浓度等都随温度 而变化，因此霍尔元件对温 度变化很敏感。对其补偿是 必要的。
霍尔式传感器应用实例
（2）导线贯穿磁芯法
2. 霍尔钳式电流表
采用环形铁心做集束器,霍尔元件放在空隙中 间. 在载流体(导线)的周围会产生正比于该电流 的磁场,用霍尔元件来测量这一磁场,其输出的 霍尔电势正比于该磁场,通过对磁场的测量可 以间接测量电流的大小.
优点:非接触式测量,测量精度高,不必切断电 路电流,测量范围广(0~几千赫兹),本身不消 耗电路功率.

霍尔式传感器原理及应用课件

霍尔式传感器原理及应用课件

霍尔元件的结构与特性
霍尔元件通常由霍尔材料、电极和基底组成，其中霍尔材料是实现霍尔效 应的关键。
霍尔元件具有高灵敏度、快速响应、线性输出等特点，广泛应用于磁场、 电流、位置等物理量的测量。
不同类型的霍尔元件适用于不同的测量范围和环境条件，选择合适的霍尔 元件是保证测量准确性和稳定性的关键。
02
霍尔式传感器的类型与特性
特殊型霍尔传感器
总结词
具有特殊功能或应用领域的霍尔传感器，如高温型、高压型 、小型化等。
详细描述
特殊型霍尔传感器通常采用特殊的材料、工艺和设计，以满 足特殊应用的需求，如高温环境下测量磁场、高压环境下检 测电流等。
03
霍尔式传感器的应用
在自动化控制系统中的应用
1 2
自动化生产线的物料传送和定位
线性型霍尔传感器
总结词
主要用于测量磁场强度的变化，输出 与磁场强度的变化成线性关系的电压 或电流信号。
详细描述
线性型霍尔传感器通常具有较高的灵 敏度和精度，适用于需要精确测量磁 场变化的场合，如电流测量、磁通量 测量等。
开关型霍尔传感器
总结词
主要用于检测磁场是否存在，输出为高电平或低电平信号。
详细描述
开关型霍尔传感器通常具有较低的灵敏度，但具有快速响应速度和低功耗等特 点，适用于需要快速检测磁场状态变化的场合，如位置检测、转速检测等。
温度补偿型霍尔传感器Байду номын сангаас
总结词
具有温度补偿功能，能够自动修正温 度变化对传感器输出的影响。
详细描述
温度补偿型霍尔传感器通常采用特殊 的电路设计和材料，以实现温度补偿 功能，适用于需要精确测量磁场且环 境温度变化较大的场合。
工作电压范围

传感器技术与应用-课件第八章 霍尔传感器

传感器技术与应用-课件第八章 霍尔传感器

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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
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车轮的转 动状态有助于控制刹车力的大小。
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ABS的工作原理
1—车速齿轮传感器 2—压力调节器 3—控制器
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SL3501T
N
mA
DC
DC
VCC 12V
10m A
1
3
V
2
+
_
·
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8.2.2 线性集成霍尔传感器
2.线性集成霍尔传感器的主要技术特性
输出电压UOUT（V）
2.5
2.0
R=0
1.5
R=15Ω
1.0
R=100Ω
0.5
0 0.04 0.08 0.12 0.16 0.20 0.24 0.28 0.32 磁 感 应 强 度 B（ T）
第8章 霍尔传感器
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引言
霍尔传感器是基于霍尔效应的一种传感器。 1879年美国物理学家霍尔首先在金属材料中
发现了霍尔效应，但由于金属材料的霍尔效应 太弱而没有得到应用。 随着半导体技术的发展，开始用半导体材料制 成霍尔元件，由于它的霍尔效应显著而得到应 用和发展。 霍尔传感器广泛用于电磁测量、压力、加速度、 振动等方面的测量。
荷的积累达到动态平衡，由于存在EH， 半导体片两侧面间出现电位差UH ，称为
霍尔电势
UH
RH d
IBIB
d
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四、最大磁感应强度 BM
线性区
上图所示霍尔元件的线性范围是﹣ 0.12—0.12T
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五、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。激励电流 2mA 80mA 的数值较 为妥当。
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六、霍尔元件的连接
为了获得较大的霍尔电动势，当元件的工作电流是直 流时，可以把元件的输出串联，电极并联调节RP1 RP2使两 个霍尔元件的电动势相等，输出即为单个霍尔电动势的2倍。 图a为正确解法，图b为错误接法，此接法导致霍尔元件不 能正常工作。
Rp1
Rp2
A
A B
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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。
Uo/V 1.5 1.0
0.5
-0.3 -0.2 -0.10 0.1 0.2 -0.5 -1.0 -1.5
脂等制造。
d
d
a
b
a
b
c
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外形
结构 c
a、b为输出端 c、d为电极
符号
3
三、霍尔元件的演示
磁感应强度B为零时的情况
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磁感应强度B 较大时的情况
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
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量，即Bcos?，这时的霍尔电势为
EH=KHIBcos?
结论：霍尔电势与输入电流 I、磁感应强度 B成正 比，且当 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，则霍尔电势为同频率 的交变电势。
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第二节 霍尔元件的主要外特性参数
一、任何材料在一定条件下都能产生霍尔电势，但 不是都可以制造霍尔元件， 半导体材料电阻非常适 于做霍尔元件。 二、 所以霍尔元件做的较薄，通常近似 1微米 (d≈1μm) 。 三、灵敏度 KH=EH /（IB）
随着半导体技术的发展，磁敏元件得到应用 和发展，广泛用于自动控制、信息传递、电磁场、 生物医学等方面的电磁、压力、加速度、振动测 量。
特点：结构简单、体积小、动态特性好、寿 命长。
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二、霍尔元件的外形、结构、符号
霍尔元件属于四端元件目前常用的霍尔元件
材料是 N型硅，霍尔元件的壳体可用塑料、环氧树
3、霍尔传感器 的应用。
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第一节 霍尔元件的结构及工作原理
一、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。霍尔传感器属于磁敏元件， 磁敏元件也是基于磁电转换原理，磁敏传感器是 把磁学物理量转换成电信号。
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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。
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一、角位移测量仪：霍尔电动势 EH 反映了角度
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线性范围
0.3 B/T
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Байду номын сангаас
二、开关型霍尔集成电路
1、结构 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 、3518等。
5
霍尔效应演示
d
a b
c
当磁场垂直于薄片时，电子受到洛仑兹力的 作用，向内侧偏移，在半导体薄片 c、d方向的端 面之间建立起霍尔电势。
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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
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2、开关型霍尔集成电路（OC门输出）
与继电器的接线
稳压
+VCC
VD
KA
H
+
A
﹣
Ub
Rb
Uo
GND
虚线框为三端霍尔集成电路，分别是 +VCC Uo GND
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3、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0.023特斯拉 时输出翻转。当磁铁从近到远地远离霍尔 IC，到 0.017特斯拉时输出再次翻转，回差为 0.006特斯拉相 当于0.006×104（Gs）。
B
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第三节 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。 一、线性型集成电路
1、结构：
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
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2、线性型霍尔特性
第八章 霍尔传感器
章节导入：
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。可以制成大电流传感器。用 于无刷电动机、高斯计、接近开关、微位移测量。 为非接触测量。
本章要点：
1、霍尔传感器 的工作原理 2、霍尔集成电路的特性掌握开关型的接线。
测量角位移已经接触过电位器传感器，为接触 测量还有霍尔传感器和角编码器都属于非接触测量。
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二、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、