簡(jiǎn)述霍爾元器件的基本工作原理
霍爾元件是一種基于霍爾效應(yīng)的磁傳感器,用它可以檢測(cè)磁場(chǎng)及其變化,可在各種與磁場(chǎng)有關(guān)的場(chǎng)合中使用。霍爾元件具有許多優(yōu)點(diǎn),它結(jié)構(gòu)牢固,體積小,重量輕,壽命長(zhǎng),安裝方便,功耗小,頻率高(可達(dá)1MHZ),耐震動(dòng),不怕灰塵、油污、水汽及鹽霧等的污染或腐蝕。
什么是霍爾元器件?
霍爾元件應(yīng)用范圍極其廣泛,如在汽車分電器上作信號(hào)傳感器、ABS系統(tǒng)中的速度傳感器、汽車速度表和里程表、液體物理量檢測(cè)器、各種用電負(fù)載的電流檢測(cè)及工作狀態(tài)診斷、發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速及曲軸角度傳感器、各種開(kāi)關(guān),等等。
霍爾效應(yīng)
了解霍爾元件的工作原理讓我們先從學(xué)習(xí)霍爾效應(yīng)開(kāi)始吧。
霍爾效應(yīng)是電磁效應(yīng)的一種,這一現(xiàn)象是美國(guó)物理學(xué)家霍爾于1879年在研究金屬的導(dǎo)電機(jī)制時(shí)發(fā)現(xiàn)的。當(dāng)電流垂直于外磁場(chǎng)通過(guò)半導(dǎo)體時(shí),載流子發(fā)生偏轉(zhuǎn),垂直于電流和磁場(chǎng)的方向會(huì)產(chǎn)生一附加電場(chǎng),從而在半導(dǎo)體的兩端產(chǎn)生電勢(shì)差,這一現(xiàn)象就是霍爾效應(yīng),這個(gè)電勢(shì)差也被稱為霍爾電勢(shì)差。
霍爾元件
根據(jù)霍爾效應(yīng)做成的霍爾器件,就是以磁場(chǎng)為工作媒介,將物體的運(yùn)動(dòng)參量轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字電壓的形式輸出,使之具備傳感和開(kāi)關(guān)的功能。按照霍爾元件的功能可將它分為霍爾線性元件和霍爾開(kāi)關(guān)元件,前者輸出模擬量,后者輸出數(shù)字量。
01. 霍爾線性元件
線性型霍爾元件的內(nèi)部構(gòu)成主要包括:穩(wěn)壓電路、線性霍爾元件、運(yùn)算放大器三大部分。其輸入是磁感應(yīng)強(qiáng)度,輸出是和輸入量成正比的電壓。這類電路有很高的靈敏度和優(yōu)良的線性度,適用于各種磁場(chǎng)檢測(cè)。線性霍爾元件會(huì)根據(jù)磁場(chǎng)的強(qiáng)弱觸發(fā)出拋物線式的行程,比如電動(dòng)車的加速把就是用線性霍爾元件,可以根據(jù)磁場(chǎng)的變化使速度從0加到最大,但是磁場(chǎng)強(qiáng)度超過(guò)某區(qū)間最高點(diǎn)時(shí),速度始終保持不變。
02. 霍爾開(kāi)關(guān)
開(kāi)關(guān)型霍爾傳感器由穩(wěn)壓器、霍爾元件、放大器、斯密特觸發(fā)器和輸出級(jí)組成。
當(dāng)磁性物件移近霍爾開(kāi)關(guān)時(shí),開(kāi)關(guān)檢測(cè)面上的霍爾元件因產(chǎn)生霍爾效應(yīng)而使開(kāi)關(guān)內(nèi)部電路狀態(tài)發(fā)生變化,由此識(shí)別附近有磁性物體存在,進(jìn)而控制開(kāi)關(guān)的通或斷。這種接近開(kāi)關(guān)的檢測(cè)對(duì)象必須是磁性物體。
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