项目七 智能防盗门 - 任务一

《传感器应用》主讲教师：XXX

项目七智能防盗门PART07※霍尔传感器选型与检测※实现霍尔智能门锁07※干簧管传感器选型与检测※实现磁簧开关智能门锁认识霍尔传感器的工作原理和检测方法01掌握Python语言中循环的使用03认识干簧管传感器的工作原理和检测方法02学习目标objective掌握集成应用多个传感器模拟智能门锁04TASKONE任务一霍尔传感器选型与检测4任务要求储备知识任务实施任务目标231理解霍尔传感器的结构和工作原理，并了解常见的型号及特点，在此基础上通过实验对霍尔传感器进行检测。任务要求4任务要求储备知识任务实施任务目标231TASKONE任务一霍尔传感器选型与检测01.理解霍尔传感器的结构和工作原理02.了解目前常见的霍尔传感器任务目标03.掌握检测霍尔传感器的方法4任务要求储备知识任务实施任务目标231TASKONE任务一霍尔传感器选型与检测01.霍尔效应储备知识02.霍尔元件03.霍尔元件的分类霍尔效应01.霍尔效应图：接入电源的半导体材料中电荷的移动一种电磁效应的物理现象，是美国物理学家霍尔于1879年在研究金属的导电机制时发现的。将半导体材料接入一个电源中，形成一个回路，此时电路中就存在电荷的定向移动，如右图所示：如果此时将这个导电板处于一个磁场中，电荷会受到洛伦兹力（运动电荷在磁场中所受到的力），其路径会发生偏移，电荷偏移之后，就会形成电场，电荷同时会受到电场力，这个力正好与洛伦兹力方向相反，阻碍其移动，最终，电场力与洛伦兹力平衡。图：在磁场作用下电场力和洛伦磁力形成平衡如果使用仪表测试导电板两侧的电压，如下图所示，会发现在垂直于磁场的方向上便会产生一个与电流和磁通密度成正比的电压，此电压即为霍尔电压，这种现象称为霍尔效应。图：霍尔电压的测量02.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，是一种传感器。优点结构简单频率响应宽使用寿命长对磁场敏感输出电压变化大体积小图：霍尔元件实物因此，在测量、自动化、计算机和信息技术等领域得到广泛的应用，其实物如图所示：按照霍尔元件的功能可将它们分为03.霍尔元件的分类前者输出数字量，后者输出模拟量。霍尔开关器件霍尔线性器件按照霍尔开关的感应方式可将它们分为3.1.霍尔开关器件双极性霍尔开关单极性霍尔开关全极性霍尔开关感应方式单极性霍尔开关根据单极霍尔的这个特点，可以使用一个磁钢或类似的磁场来进行各种应用，比如：接近开关、无刷电机、转速检测、流量传感，无接触式定位等。需要指定一个磁极，一般都是指定S极。输出高电平，而另一磁极始终保持高电平的状态。当磁场靠近时霍尔导通，输出低电平。磁场远离时双极性霍尔开关双极霍尔有一种特殊形式叫做锁寸霍尔或锁定霍尔，如S极靠近时导通，磁场离开继续保持导通，当靠近N极时才会断开，磁场离开后会继续保持断开状态，直到下次磁场改变。这种保持上次状态的特性即为锁存特性，这种类型的霍尔元件就是双极锁存霍尔。需要两个磁极分别控制高低电平，利用磁场的N、S极交替来输出信号。输出高电平。S极靠近时输出低电平。N极靠近时全极性霍尔开关根据全极性霍尔的特性，多用于智能水表、开关和手持设备等产品中。不区分南北极（N、S极）来检测磁场，又被称为无极性霍尔。输出高电平。磁场靠近时输出低电平。远离时注意：全极性霍尔和双极性霍尔需要进行区分。全极性霍尔是N、S极磁场都可以感应；而双极霍尔只能感应一个磁场，实现的功能是N、S极交替检测磁场。霍尔线性器件由霍尔元件、线性放大器和射极跟随器组成，它输出模拟量。3.2.霍尔线性器件线性放大器霍尔元件射极跟随器霍尔线性器件主要用于——其输出电压随输入的磁力密度线性变化。交直流电流电压测量我们给霍尔线性元件接入一个5V的电压，初始输出为2.5V左右，当S极慢慢靠近的时候电压会从2.5V慢慢上升至饱和状态（5V）后停止，而当N极慢慢靠近的时候电压会从2.5V慢慢下降直到0V。线性霍尔元件多用于位移检测、油门踏板、压力传感、磁场检测、电流检测及调速。图：霍尔线性器件的电压输出3.3.霍尔元件的实际应用选型举例常用应用推荐型号检测电机的转速与位置YS41FYS282YS44EYS43F水器的水流量控制、豆浆机、空调轴流风扇YS188YS282EW-512EW-632EW-732数码产品、远程水、电表全极霍尔YS4913YS248YS201X电流传感器线性霍尔YS49EBHG-302CHW-302BSS495A1思考练习请在网上查找霍尔元件在电动滑板车中是如何应用的，请加以说明？4任务要求储备知识任务实施任务目标231TASKONE任务一霍尔传感器选型与检测04.使用万用表检测霍尔传感器任务实施05.认识线性霍尔磁力传感器模块的电路结构这里以线性霍尔传感器为例，利用教学磁铁、限流电阻（120Ω）和数字万用表检测在磁场作用下，传感器上DO口的输出电压值的变化，操作步骤如下：04.使用万用表检测霍尔传感器步骤1：根据引脚说明和连线图连接设备。各设备对应接口如右表说明：T型转接板线性霍尔传感器-AOGNDGND3.3V+-DO这里，T型转接板的作用是为线性霍尔传感器供电，因此需要分别将T型转接板上的5V和GND接入面包板上“+”和“-”。步骤2：将限流电阻通过公母杜邦线，一端接在传感器上的AO端口，另一端接在面包板上“-”插线口上，在供电状态下，观察传感器上LED灯的状态，如下图所示：图：供电状态下的霍尔传感器通过图片可见，板上的LED1灯亮起，说明传感器处于通电状态，而要从视觉上判断磁场对传感器的影响，需要通过调整可调电阻使得板上的LED2灯刚好点亮，即使其处于临界状态，这样当磁铁的N极接近传感器上的霍尔元件时，LED2熄灭，反之LED2点亮。步骤3：数字万用表选用直流电压的20V档位，红色表笔接DO口，黑色表笔接GND，测量磁铁N极靠近和远离霍尔元件时的电压值，并记录下来。05.认识线性霍尔磁力传感器模块的电路结构图：线性霍尔磁力传感器模块电路结构如上图所示，为线性霍尔磁力传感器模块电路图，其中U1为集成运算放大器，在这里是比较器的作用。LED灯D1和R2电阻构成串联分压电路，D1的作用是电源指示灯，当有外部电源接入时，D1会点亮。当磁信号增强到超过反相输入的临界阀值时，对U1的输出口①输出电压，且③和①成正比增强，使得LED灯D2（这里作用是开关指示灯）的阴极电压升高，使得D2两