传感器应用技术 课件 6-5霍尔传感器结构与原理

《传感器应用技术》课程Hallsensorstructureandprinciple霍尔传感器结构与原理Sensorsapplicationtechnology1.

基础知识2.基本特性3.霍尔传感器4.应用分析课程内容CourseContents1.

基础知识2.

基本特性3.霍尔传感器4.应用分析课程内容CourseContents1.

基础知识霍尔效应在金属或半导体薄片两端通以电流I，并在薄片的垂直方向上施加磁感应强度为B的磁场，那么，在垂直于电流和磁场的方向上将产生电势UH（称为霍尔电动势或霍尔电压）。这种现象称为霍尔效应。1.

基础知识霍尔效应霍尔效应的产生是由于运动电荷受到磁场中洛伦兹力作用的结果。霍尔电势UH可用下式表示：

UH=RHIB/d(V)

式中RH——霍尔常数

I——控制电流，

B——磁感应强度

d——霍尔元件的厚度令KH=RH/d，则得到UH=KHIB

可见，霍尔电势的大小正比于控制电流I和磁感应强度B。KH称为霍尔元件的灵敏度，它与元件材料的性质与几何尺寸有关。1.

基础知识2.

基本特性3.霍尔传感器4.

应用分析课程内容CourseContents2.

基本特性霍尔元件特点霍尔器件结构简单，性能优良，能检测从10-7T~25T的磁场，有效工作容积小（可达1μmx1μmx1μm），空间分辨率和时间分辩率极高。2.

基本特性霍尔元件特性霍尔元件的输出电动势分别与I、B成线性关系线性特性2.

基本特性霍尔元件特性霍尔元件输出电势在一定区域内随B增加迅速减小的特性开关特性1.

基础知识2.

基本特性3.霍尔传感器4.

应用分析课程内容CourseContents113.

霍尔传感器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。霍尔元件只是根据霍尔效应集成的一个敏感元件，是复合材料；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。12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霍尔传感器线性型霍尔传感器开关型霍尔传感器3.

霍尔传感器13霍尔传感器种类

线性型霍尔传感器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。输出电压与外加磁场强度呈线性关系，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。3.

霍尔传感器线性集成霍尔器件线性集成霍尔器件输出特性14霍尔传感器种类开关型霍尔传感器

开关型霍尔传感器由稳压器、霍尔元件、差分放大器，施密特触发器和输出级组成，它输出数字量。3.

霍尔传感器开关型集成霍尔器件开关型集成霍尔器件的施密特输出特性1.

基础知识2.

基本特性3.霍尔器件4.应用分析课程内容CourseContents4.应用分析霍尔传感器的应用位移测量结构输出特性4.应用分析霍尔传感器的应用力（压力）测量如图所示，刚力F作用在悬臂梁上时，梁将发生变形，霍尔元件将有与力成正比的电压输出，通过测试电压即可测出力的大小。力与电压输出有一些非线性时，可采用电路或单片机软件来补偿。4.应用分析霍尔传感器的应用角度测量将霍尔器件置于永久磁铁的磁场中，其输出的霍尔电势UH为:4.应用分析霍尔传感器的应用实训——霍尔测速系统调试与应用

本项目的直流电机转盘中带有一个磁钢，当磁钢经过霍尔器件时，霍尔传感器输出低电平，可将输出信号接入6位数字频率计/转速表中，或输入单片机系统中显示测量转速。直流电机可通过旋动电位器来调节转速，也可通过单片机输出PWM信号来驱动。霍尔测速系