下载文档原格式
霍尔电流传感器的工作原理和测量方法及应用的详细
资料介绍
霍尔器件是一种采用半导体材料制成的磁电转换器件，霍尔电流传感器包括开环式和闭环式两种，高精度的霍尔电流传感器大多属于闭环式，闭环式霍尔电流传感器基于磁平衡式霍尔原理，即闭环原理。
今天小编就来为大家介绍一下霍尔电流传感器工作原理、测量方法及应用。
霍尔电流传感器工作原理
1、直放式(开环)电流传感器(CS系列)
图1.开环霍尔电流传感器原理
当原边电流IP流过一根长导线时，在导线周围将产生一磁场，这一磁场的大小与流过导线的电流成正比，产生的磁场聚集在磁环内，通过磁环气隙中霍尔元件进行测量并放大输出，其输出电压VS精确的反映原边电流IP。
一般的额定输出标定为4V。
2、磁平衡式(闭环)电流传感器(CSM系列)。
霍尔传感器是一种磁传感器。
用它可以检测磁场及其变化，可在各种与磁场有关的场合中使用。
霍尔传感器以霍尔效应为其工作基霍尔传感器是一种磁传感器。
用它可以检测磁场及其变化，可在各种与磁场有关的场合中使用。
霍尔传感器以霍尔效应为其工作基础，是由霍尔元件和它的附属电路组成的集成传感器。
霍尔传感器在工业生产、交通运输和日常生活中有着非常广泛的应用。
一、霍尔效应霍尔元件霍尔传感器霍尔效应如图1所示，在半导体薄片两端通以控制电流I，并在薄片的垂直方向施加磁感应强度为B 的匀强磁场，则在垂直于电流和磁场的方向上，将产生电势差为UH的霍尔电压，它们之间的关系为。
式中d 为薄片的厚度，k称为霍尔系数，它的大小与薄片的材料有关。
上述效应称为霍尔效应，它是德国物理学家霍尔于1879年研究载流导体在磁场中受力的性质时发现的。
（二）霍尔元件根据霍尔效应，人们用半导体材料制成的元件叫霍尔元件。
它具有对磁场敏感、结构简单、体积小、频率响应宽、输出电压变化大和使用寿命长等优点，因此，在测量、自动化、计算机和信息技术等领域得到广泛的应用。
（三）霍尔传感器由于霍尔元件产生的电势差很小，故通常将霍尔元件与放大器电路、温度补偿电路及稳压电源电路等集成在一个芯片上，称之为霍尔传感器。
霍尔传感器也称为霍尔集成电路，其外形较小，如图2所示，是其中一种型号的外形图。
二、霍尔传感器的分类霍尔传感器分为线性型霍尔传感器和开关型霍尔传感器两种。
（一）线性型霍尔传感器由霍尔元件、线性放大器和射极跟随器组成，它输出模拟量。
（二）开关型霍尔传感器由稳压器、霍尔元件、差分放大器，斯密特触发器和输出级组成，它输出数字量。
三、霍尔传感器的特性（一）线性型霍尔传感器的特性输出电压与外加磁场强度呈线性关系，如图3所示，可见，在B1～B2的磁感应强度范围内有较好的线性度，磁感应强度超出此范围时则呈现饱和状态。
（二）开关型霍尔传感器的特性如图4所示，其中BOP为工作点“开”的磁感应强度，BRP为释放点“关”的磁感应强度。
霍尔传感器在生活中的应用以霍尔传感器在生活中的应用为题，我们来探讨一下这个小小的传感器在我们日常生活中的各种应用。
我们需要了解一下霍尔传感器的原理。
霍尔传感器是一种基于霍尔效应的传感器，利用磁场的影响来测量电流、磁场强度、速度等物理量。
它由霍尔元件、电源和信号处理电路组成。
当有磁场作用于霍尔元件时，会产生电势差，通过信号处理电路可以转换成电压或电流信号输出。
在生活中，霍尔传感器有很多应用。
首先，我们可以看到它在汽车领域的广泛应用。
比如，在汽车的发动机控制系统中，霍尔传感器可以用来测量曲轴的转速和位置，从而帮助控制点火时机和喷油量，以提高发动机的效率和性能。
此外，霍尔传感器还可以用于测量车速、车轮转速等信息，为防抱死制动系统（ABS）和牵引力控制系统（TCS）提供数据支持。
除了汽车领域，霍尔传感器还广泛应用于家电和消费电子产品中。
举个例子，在电动工具中，霍尔传感器可以用来检测电动机的转速和位置，从而实现电动工具的精确控制和安全保护。
在智能手机中，霍尔传感器可以用来检测手机的翻盖状态，当手机翻盖时自动关闭屏幕或调整屏幕亮度，从而延长电池寿命和提高用户体验。
霍尔传感器还可以应用于安防领域。
比如，在门禁系统中，霍尔传感器可以用来检测门的开关状态，当门被非法打开时，系统会发出警报并记录相关信息。
在家庭安防系统中，霍尔传感器可以用来检测门窗的开关状态，当有人非法进入时，系统会及时报警，提高家庭的安全性。
除了上述领域，霍尔传感器还有很多其他应用。
比如，在医疗设备中，霍尔传感器可以用来测量人体的血流速度、心率等信息，从而帮助医生进行诊断和治疗。
在工业自动化领域，霍尔传感器可以用来检测物体的位置、速度、角度等信息，从而实现自动化控制和生产过程的优化。
霍尔传感器在生活中有着广泛的应用。
它不仅可以用于汽车、家电和消费电子产品，还可以应用于安防、医疗设备和工业自动化等领域。
随着科技的不断进步，我们相信霍尔传感器在未来会有更多的创新应用，为我们的生活带来更多便利和安全。
霍尔传感器电路霍尔传感器是一种常用的磁性传感器，可以用于检测磁场的存在和强度。
它通过利用霍尔效应来实现磁场的测量，具有灵敏度高、响应速度快、结构简单等优点。
本文将介绍霍尔传感器的工作原理、电路连接方式及其应用领域。
一、霍尔传感器的工作原理霍尔传感器是基于霍尔效应的原理工作的。
霍尔效应是指当电流通过一块导体时，如果该导体处于磁场中，那么导体两侧会产生电势差。
这个电势差称为霍尔电势差，它与磁场的强度成正比。
霍尔传感器通常由霍尔元件和信号处理电路两部分组成。
霍尔元件是一种特殊的半导体材料，通过掺杂和加工制造而成。
当霍尔元件中的电流通过时，受到外部磁场的作用，会在元件的两侧产生霍尔电势差。
信号处理电路则负责对霍尔电势差进行放大和处理，输出可用的电压信号。
二、霍尔传感器的电路连接方式霍尔传感器的电路连接方式有两种：开漏输出和线性输出。
1. 开漏输出开漏输出方式中，霍尔传感器的输出端连接到负载电阻上，形成一个开漏电路。
当磁场作用于霍尔传感器时，输出端会断开或接通，从而改变电路的导通状态。
通过检测负载电阻的电压变化，可以得到磁场的信息。
2. 线性输出线性输出方式中，霍尔传感器的输出端连接到运算放大器等信号处理电路上。
通过对霍尔电势差进行放大和处理，可以得到与磁场强度成正比的电压信号。
这种方式输出的电压信号具有线性关系，可以直接用于测量和控制。
三、霍尔传感器的应用领域霍尔传感器广泛应用于各个领域，下面列举几个常见的应用场景：1. 磁场检测霍尔传感器可以用于检测磁场的存在和强度。
在磁力计、磁导航等设备中，霍尔传感器可以用来感知磁场的变化，从而实现物体位置的测量和导航。
2. 电流测量由于霍尔效应与电流的关系，霍尔传感器可以用来测量电流的大小。
在电动车、电动机等设备中，通过将霍尔传感器放置在电流路径上，可以实时监测电流的变化。
3. 车速检测霍尔传感器可以用于检测车轮的转速和车速。
在汽车、自行车等车辆中，通过将霍尔传感器安装在车轮上，当车轮转动时，霍尔传感器会感知到磁场的变化，从而测量车速。
霍尔传感器工作原理引言概述：霍尔传感器是一种常见的磁场传感器，它通过测量磁场的变化来实现对物理量的检测。
本文将详细介绍霍尔传感器的工作原理及其应用。
一、霍尔传感器的基本原理1.1 磁场感应原理霍尔传感器利用霍尔效应，即当导体中有电流流过时，若置于磁场中，会在导体两侧产生电势差。
这是由于磁场对电子的偏转作用导致的。
1.2 霍尔元件的结构霍尔传感器通常由霍尔元件、电源和输出电路组成。
霍尔元件是关键部分，它一般由半导体材料制成，具有特殊的结构，如霍尔元件的两侧分别有N型和P型半导体层，中间是一层绝缘层。
1.3 霍尔元件的工作原理当霍尔元件中有电流流过时，若置于磁场中，磁场会对电子的运动轨迹产生影响，使电子在导体内部聚集或偏转，导致导体两侧产生电势差。
这个电势差可以通过输出电路转化为电压信号，从而实现对磁场的检测。
二、霍尔传感器的类型及特点2.1 线性霍尔传感器线性霍尔传感器输出的电压信号与磁场的强度成线性关系，适用于需要精确测量磁场的应用，如磁场强度测量、位置检测等。
2.2 开关霍尔传感器开关霍尔传感器输出的电压信号在磁场存在时为高电平，无磁场时为低电平，适用于需要检测磁场开关状态的应用，如磁性接近开关、磁性开关等。
2.3 优点和应用霍尔传感器具有灵敏度高、响应速度快、体积小、功耗低等优点。
因此，它广泛应用于汽车电子、工业自动化、电子设备等领域，如车速传感器、转向角传感器、电流检测等。
三、霍尔传感器的工作环境要求3.1 温度要求霍尔传感器对温度的变化比较敏感，因此在使用时要注意工作温度范围，避免超出其允许的温度范围。
3.2 磁场要求霍尔传感器对磁场的强度和方向都有要求，需要根据具体应用选择合适的霍尔传感器。
同时，要避免外部磁场对传感器的干扰，以确保测量结果的准确性。
3.3 电源要求霍尔传感器通常需要外部供电，电源的稳定性对传感器的工作影响较大，应选择稳定的电源，并注意电源电压的匹配。
四、霍尔传感器的优化设计4.1 磁场集中设计通过合理的磁场集中设计，可以提高传感器的灵敏度和精度。
霍尔传感器的应用原理1. 什么是霍尔传感器？霍尔传感器是一种能够检测磁场变化的传感器。
它利用霍尔效应，即当导体中有电流流过时，处于磁场中的导体上会产生一种电势差。
这种电势差被称为霍尔电压，通过测量霍尔电压的大小和方向，可以确定磁场的性质和位置。
2. 霍尔传感器的工作原理霍尔传感器通常由霍尔元件、放大电路和输出电路组成。
霍尔元件是实现霍尔效应的关键部分，它由一块薄片状的半导体材料构成，上面有多个电极。
当磁场作用于霍尔元件时，电场力会导致电子在元件中运动，从而产生霍尔电压。
霍尔传感器的放大电路负责放大霍尔电压的信号，使其能够被读取和处理。
放大电路通常由运放和其他电子元件组成，可以根据需要进行调节和优化。
输出电路将经过放大的霍尔电压转换为数字信号或模拟信号，以便于与其他电子设备进行通信和控制。
3. 霍尔传感器的应用领域3.1 位置感应和判断霍尔传感器在机械领域中广泛应用于位置感应和判断。
例如，在自动门控制系统中，我们可以使用霍尔传感器来检测门的开关状态。
当门打开时，磁铁离开传感器，导致霍尔电压发生变化，系统能够及时做出响应。
3.2 速度测量霍尔传感器还可以用于测量物体的速度。
例如，在自行车和汽车中，我们可以将霍尔传感器安装在车轮或发动机上，通过测量磁场变化来计算速度。
这对于车辆控制和导航非常重要。
3.3 磁场测量由于霍尔传感器对磁场非常敏感，因此它可以用于测量和探测磁场。
例如，在地磁测量和地质勘探中，霍尔传感器可以被用作磁场探测器，帮助科学家了解地球的磁场分布和变化。
3.4 电流检测由于霍尔传感器可以测量磁场变化，因此它也可以用于检测电流。
利用电流在导体中产生的磁场，通过测量磁场变化的大小和方向，我们可以间接地测量电流的强度和方向。
4. 霍尔传感器的优缺点4.1 优点•霍尔传感器具有响应速度快、精度高的特点；•它们对磁场的变化非常敏感，能够探测微弱的磁场；•霍尔传感器无需接触被测物体，减少了测量误差。
霍尔传感器工作原理一、引言霍尔传感器是一种常用的非接触式传感器，广泛应用于测量磁场、检测位置和速度等领域。
本文将详细介绍霍尔传感器的工作原理和应用。
二、工作原理霍尔传感器基于霍尔效应工作，霍尔效应是指当导电材料中有电流通过时，垂直于电流方向施加磁场时，会在材料两侧产生电势差。
霍尔传感器利用这种效应来测量磁场的强度。
具体而言，霍尔传感器由霍尔元件、电源和输出电路组成。
当电源施加电流通过霍尔元件时，磁场作用于霍尔元件，使得元件两侧产生电势差。
输出电路将这个电势差转换为可测量的电压或者电流信号，从而实现对磁场的测量。
三、应用领域1. 磁场测量：霍尔传感器可以用来测量磁场的强度和方向。
例如，在电动机控制系统中，可以利用霍尔传感器测量转子位置，从而实现精确控制。
2. 速度检测：霍尔传感器可以用来检测旋转物体的速度。
例如，在汽车的发动机控制系统中，可以利用霍尔传感器测量曲轴的转速，从而实现点火和喷油的精确控制。
3. 位置检测：霍尔传感器可以用来检测物体的位置。
例如，在自动门系统中，可以利用霍尔传感器检测门是否关闭，从而实现自动开关门的功能。
4. 接近开关：霍尔传感器可以用作接近开关，用来检测物体是否挨近。
例如，在自动灯光控制系统中，可以利用霍尔传感器检测人体的接近，从而实现灯光的自动开关。
5. 电流测量：霍尔传感器可以用来测量电流。
例如，在电力系统中，可以利用霍尔传感器测量电流的大小，从而实现对电力负载的监测和控制。
四、优缺点1. 优点：- 非接触式测量：霍尔传感器无需与被测物接触，避免了接触传感器磨损和污染的问题。
- 高精度：霍尔传感器具有较高的测量精度，能够满足精密测量的需求。
- 快速响应：霍尔传感器的响应速度快，能够实时监测被测物的变化。
2. 缺点：- 受外界磁场干扰：由于霍尔传感器是基于磁场测量的，因此容易受到外界磁场的干扰，影响测量结果的准确性。
- 价格较高：相比于其他传感器，霍尔传感器的价格较高，对于一些低成本应用可能不太适合。
霍尔传感器的工作原理及应用领域
霍尔传感器利用霍尔效应来检测和测量磁场。
霍尔效应是指当通过导电材料的电流在垂直于材料表面的方向上受到外加磁场作用时，会在材料中产生一种电场，该电场与材料表面的电流方向呈垂直关系。
霍尔传感器通过测量这种电场的变化来间接测量磁场的强度。
具体而言，霍尔传感器通常由霍尔元件、电源和输出端组成。
霍尔元件是一个薄片状的材料，通常由半导体材料制成。
当磁场施加在霍尔元件上时，霍尔元件中的电荷被偏转，产生一个电位差。
这个电位差可以被测量和放大，然后通过输出端输出。
霍尔传感器的应用领域非常广泛。
以下是一些常见的应用领域：
1. 速度和位置测量：霍尔传感器可以用于测量旋转或线性位置，并且可以检测物体的运动速度。
2. 磁场测量：霍尔传感器可以测量磁场的强度和方向。
3. 电流测量：霍尔传感器可以测量通过导线的电流，通常用于电动车辆和电子设备中。
4. 接近开关：霍尔传感器可以用作接近开关，当检测到目标物体靠近时，会产生一个信号。
5. 汽车应用：霍尔传感器可以用于测量车速、转速和刹车踏板位置。
总之，霍尔传感器是一种非接触式测量磁场的设备，具有广泛的应用领域，包括速度和位置测量、磁场测量、电流测量、接近开关和汽车应用等。
霍尔传感器用途霍尔传感器是一种基于霍尔效应原理制作的传感器。
它具有高精度、高灵敏度、低功耗、无接触式测量等优点，被广泛应用于工业自动化、车载电子、航空航天等领域。
本文将从以下几个方面介绍霍尔传感器的用途。
一、应用于电机控制领域1、转速测量：霍尔传感器可以测量电机转子的转速，当电机的转子通过传感器的磁场时，会产生一个脉冲信号，通过计算信号的频率就可以得出电机的转速。
2、位置检测：当电机的转子经过霍尔传感器时，会产生一个切割磁场的信号，通过对信号的计数和分析可以确定电机转子的位置。
这种技术被广泛应用于步进电机的控制领域。
3、电流检测：霍尔传感器可以检测电机的驱动电流，因为驱动电流通过芯片时会在周围产生一个磁场，这种磁场可以被霍尔传感器检测到。
二、应用于车载电子领域1、转向角度检测：霍尔传感器可以检测车辆方向盘的转动角度，并将其转化为电信号输出，以控制车辆行驶方向。
2、车速检测：通过测量车轮转速，可以得到车辆的行驶速度。
车轮上通常安装有磁铁，在轮子旋转时，霍尔传感器会收到这些磁铁产生的信号，从而测量车速。
三、应用于工业自动化领域1、物体检测：当铁磁性物体经过霍尔传感器时，会产生一个磁场干扰，从而可以检测物体的位置和大小。
2、磁场检测：霍尔传感器可以感应周围的磁场，这种技术被广泛应用于地磁测量、磁卡读取等领域。
3、液位检测：在垂直安装的液体容器中，可以通过在容器上下安装两个霍尔传感器，分别检测液体的上下边界，从而实现液位检测。
总之，霍尔传感器是一种高性能、多功能的传感器，被广泛应用于各种领域。
无论是控制、检测、测量还是定位，都可以通过使用霍尔传感器实现更加精确的效果，为各种工业自动化和电子设备提供更好的支持。
霍尔效应的原理霍尔效应是磁电效应的一种，这一现象是霍尔（A.H.Hall，1855—1938）于1879年在研究金属的导电机构时发现的。
后来发现半导体、导电流体等也有这种效应，而半导体的霍尔效应比金属强得多，利用这现象制成的各种霍尔元件，广泛地应用于工业自动化技术、检测技术及信息处理等方面。
霍尔效应是研究半导体材料性能的基本方法。
通过霍尔效应实验测定的霍尔系数，能够判断半导体材料的导电类型、载流子浓度及载流子迁移率等重要参数。
流体中的霍尔效应是研究“磁流体发电”的理论基础。
由霍尔效应的原理知，霍尔电势的大小取决于：Rh为霍尔常数，它与半导体材质有关；IC为霍尔元件的偏置电流；B为磁场强度；d为半导体材料的厚度。
对于一个给定的霍尔器件，Vh将完全取决于被测的磁场强度B。
一个霍尔元件一般有四个引出端子，其中两根是霍尔元件的偏置电流IC的输入端，另两根是霍尔电压的输出端。
如果两输出端构成外回路，就会产生霍尔电流。
一般地说，偏置电流的设定通常由外部的基准电压源给出；若精度要求高，则基准电压源均用恒流源取代。
为了达到高的灵敏度，有的霍尔元件的传感面上装有高导磁系数的坡莫合金；这类传感器的霍尔电势较大，但在0.05T左右出现饱和，仅适用在低量限、小量程下使用。
近年来，由于半导体技术的飞速发展，出现了各种类型的新型集成霍尔元件。
这类元件可以分为两大类，一类是线性元件，另一类是开关类元件。
线性霍尔元件的原理UGN350lT是一种目前较常用的三端型线性霍尔元件。
它由稳压器、霍尔发生器和放大器组成。
用UGN350lT可以十分方便地组成一台高斯计。
其使用十分简单，先使B=0，记下表的示值VOH，再将探头端面贴在被测对象上，记下新的示值VOH1。
ΔVOH=VOH1-VOH，如果ΔVOH>0，说明探头端面测得的是N极；反之为S极。
UGN3501T的灵敏度为7V/T，由此即可测出相应的被测磁感应强度B。
如果采用数字电压表(DVM)，可得图1所示的线性高斯计。
上海电机学院 电气学院 1 第八章 霍尔传感器 课题：霍尔传感器的原理及应用 课时安排：2 课次编号：12
教材分析 难点： 开关型霍尔集成电路的特性
重点： 霍尔传感器的应用
教学目的和要求 1、了解霍尔传感器的工作原理； 2、了解霍尔集成电路的分类； 3、掌握线性型和开关型霍尔集成电路的特性； 4、掌握霍尔传感器的应用。
采用教学方法和实施步骤： 讲授、课堂互动、分析
教具：各种霍尔元
件、霍尔传感器 各教学环节和内容
演示1： 将小型蜂鸣器的负极接到霍尔接近开关的OC门输出端，正极接Vcc端。在没有磁铁靠近时，OC门截止，蜂鸣器不响。 当磁铁靠近到一定距离（例如3mm）时，OC门导通，蜂鸣器响。将磁铁逐渐远离霍尔接近开关到一定距离（例如5mm）时，OC门再次截止，蜂鸣器停响。 演示2： 将一根导线穿过10A霍尔电流传感器的铁芯，通入0.1~1A电流，观察霍尔IC的输出电压的变化，基本与输入电流成正比。 从以上演示，引入第一节霍尔效应、霍尔元件的工作原理。
第一节 霍尔元件的工作原理及特性
一、工作原理 金属或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（Hall Effect），该电动势称为霍尔电动势（Hall EMF），上述半导体薄片称为霍尔元件（Hall Element）。用霍尔元件做成的传感器称为霍尔传感器（Hall Transducer）。 上海电机学院 电气学院
2 图8-1 霍尔元件示意图 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 霍尔属于四端元件： 其中一对（即a、b端）称为激励电流端，另外一对（即c、d端）称为霍尔电动势输出端，c、d端一般应处于侧面的中点。 由实验可知，流入激励电流端的电流I越大、作用在薄片上的磁场强度B越强，霍尔电动势也就越高。霍尔电动势EH可用下式表示 EH=KH IB （8-1） 式中 KH——霍尔元件的灵敏度。 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θ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Bcosθ，这时的霍尔电动势为 EH=KHIBcosθ （8-2） 从式（8-2）可知，霍尔电动势与输入电流I、磁感应强度B成正比，且当B的方向改变时，霍尔电动势的方向也随之改变。如果所施加的磁场为交变磁场，则霍尔电动势为同频率的交变电动势。 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、环氧树脂等制造。 二、主要特性参数 （1）输入电阻R i 恒流源作为激励源的原因：霍尔元件两激励电流端的直流电阻称为输入电阻。它的数值从几十欧到几百欧，视不同型号的元件而定。温度升高，输入电阻变小，从而使输入电流Iab变大，最终引起霍尔电动势变大。使用恒流源可以稳定霍尔原件的激励电流。 （2）最大激励电流Im 激励电流增大，霍尔元件的功耗增大，元件的温度升高，从而引起霍尔电动势的温漂增大，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。 提问：霍尔原件的最大激励电流Im 为宜。
A．0mA B．±0.1 mA C．±10mA D．100mA （4）最大磁感应强度Bm 磁感应强度超过Bm时，霍尔电动势的非线性误差将明显增大，Bm的数值一般小于零点几特斯拉。 提问：为保证测量精度，图8-3中的线性霍尔IC的磁感应强度不宜超过 为宜。
A．0T B．±0.10T C．±0.15T D．±100Gs 上海电机学院 电气学院 3 第二节 霍尔集成电路 霍尔集成电路（又称霍尔IC）的优点：体积小、灵敏度高、输出幅度大、温漂小、对电源稳定性要求低等。 霍尔集成电路的分类：线性型和开关型两大类。 线性型的内部电路： 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。 开关型霍尔集成电路的内部电路： 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。
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 上海电机学院 电气学院 4 图8-5 开关型霍尔集成电路的史密特输出特性 注：1特斯拉（T）＝104高斯（Gs） 提问：磁铁从远到近，逐渐靠近图8-5所示的开关型霍尔IC，问，多少高斯时，输出翻转？成为什么电平？ 表8-1 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 OC门输出状态 OC门接法
磁感应强度B的变化方向及数值
0 0.02 0.023 0.03 0.02 0.016 0 接上拉电阻RL 高电平① 高电平② 低电平 低电平 低电平③ 高电平 高电不接上拉电阻RL 高阻态 高阻态 低电平 低电平 低电平 高阻态 高①：OC门输出的高电平电压由VCC决定； ②、③：OC门的迟滞区输出状态必须视B的变化方向而定.
第三节 霍尔传感器的应用 霍尔电动势是关于I、B、θ三个变量的函数，即EH=KHIBcosθ，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，三个变量的多种组合等。 1）维持I、θ不变，则EH=f(B），这方面的应用有：测量磁场强度的高斯计、测量转速的霍尔转速表、磁性产品计数器、霍尔角编码器以及基于微小位移测量原理的霍尔加速度计、微压力计等。 2）维持I、B不变，则EH=f(θ），这方面的应用有角位移测量仪等。 3）维持θ不变，则EH=f(IB），即传感器的输出EH与I、B的乘积成正比，这方面的应用有模拟乘法器、霍尔功率计、电能表等。 1．角位移测量仪 角位移测量仪结构示意图如图8-8所示。霍尔器件与被测物连动，而霍尔器件又在一个恒定的磁场中转动，于是霍尔电动势EH就反映了转角θ的变化。 上海电机学院 电气学院
5 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： 将图8-8的铁芯气隙减小到夹紧霍尔IC的厚度。则B正比于Ui，霍尔IC的Uo正比于B，可以改造为霍尔电压传感器。 与交流互感器不同的是：可以测量直流电压，如右图所示。 4．霍尔接近开关 在第四章里，曾介绍过接近开关的基本概念。用霍尔接近开关也能实现接近开关的功能，但是它只能用于铁磁材料，并且还需要建立一个较强的闭合磁场。 霍尔接近开关应用示意图如图图8-12所示。在图8-12b中，磁极的轴线与霍尔接近开关的轴线在同一直线上。当磁铁随运动部件移动到距霍尔接近开关几毫米时，霍尔接近开关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（否则将撞坏霍尔接近开关）起到限位的作用。
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 提问：b）接近式 c）滑过式哪一种不易损坏？为什么？ 在图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（分上海电机学院 电气学院 6 流），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。 发生性思维：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。 5．霍尔电流传感器 能够测量直流电流，弱电回路与主回路隔离，能够输出与被测电流波形相同的“跟随电压”，容易与计算机及二次仪表接口，准确度高、线性度好、响应时间快、频带宽，不会产生过电压等。 （1）工作原理 用一环形（有时也可以是方形）导磁材料作成铁心，套在被测电流流过的导线（也称电流母线）上，将导线中电流感生的磁场聚集在铁心中。在铁心上开一与霍尔传感器厚度相等的气隙，将霍尔线性IC紧紧地夹在气隙中央。电流母线通电后，磁力线就集中通过铁心中的霍尔IC，霍尔IC就输出与被测电流成正比的输出电压或电流。霍尔电流传感器原理及外形如图8-13所示。
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
（2）技术指标及换算 霍尔电流传感器可以测量高达2000A的电流；电流的波形可以是高达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（di/dt）大于200A/μs。 被测电流称为一次测电流IP，将霍尔电流传感器的输出电流称为“二次侧电流” IS
（霍尔传感器中并不存在二次侧）。
“匝数比”概念：IS/IP和NP/NS。 在霍尔电流传感器中，N P被定义为“一次测线圈”的匝数，一般取N P=1；NS为厂家所设定的“二次侧线圈的匝数”。因此有：
PSSPIIN
N （8-3）
依据霍尔电流传感器的额定技术参数和输出电流IS以及式（8-3），就可以计算得到被测电流。 如果将一只负载电阻RS并联在 “二次侧”的输出电流端，就可以得到一个与“一次测电流”（被测电流）成正比的、大小为几伏的电压输出信号。 隔离作用：霍尔电流传感器的“一次测”与“二次侧”电路之间的击穿电压可以
