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霍尔传感器概述(霍尔传感器定义)

来源:www.haichao.net  时间:2023-01-16 16:17   点击:166  编辑:admin   手机版

1. 霍尔传感器定义

一般直插三管脚的霍尔,印字面朝自己,管脚朝下,1脚为电源VCC。2脚为地GND。3脚为输出Vout。

拓展知识:

霍尔元件是一种基于霍尔效应的磁传感器。用它们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。霍尔元件具有许多优点,它们的结构牢固,体积小,重量轻,寿命长,安装方便,功耗小,频率高(可达1MHZ),耐震动,不怕灰尘、油污、水汽及盐雾等的污染或腐蚀。

霍尔元件由霍尔片、4根引线和壳体组成。霍尔片是一块矩形半导体单晶薄片(一般为4mm×2mm×0.1mm),在它的长度方向两端面上焊有a、b两根引线,称为控制电流端引线,通常用红色导线。

2. 什么叫霍尔传感器

霍尔传感器是根据霍尔效应制作的一种磁场感测器。霍尔效应是磁电效应的一种,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。

霍尔传感器通常被用于计量车轮和轴的速度,例如在内燃机点火定时(正时)或转速表上。其在无刷直流电动机的使用,用来检测永磁铁的位置。

3. 霍尔传感器类型

1、插头线数量的区别霍尔传感器外接插头线有三根,其中两根为电源线,一根为信号线;感应式传感器外接插头线有两根都为信号线。

2、划分的区别:霍尔传感器为“有源”传感器,需要有电源外部供电;感应式传感器为“无源”传感器,无需电源外部供电。

3、工作原理的区别:磁电传感器是利用电磁感应原理,将输入运动速度变换成感应电势输出的传感器,不需要辅助电源,就能把被测对象的机械能转换成易于测量的电信号;霍尔传感器是利用霍尔效应原理,洛仑兹力的作用下,偏置电流I的电子流在通过霍尔半导体时向一侧偏移,使该片在CD方向上产生电位差,产生霍尔电压,需要辅助电源才能正常工作。

设计原则磁电感应式传感器有两个基本元件组成:一个是产生恒定直流磁场的磁路系统,为了减小传 感器体积,一般采用永久磁铁;另一个是线圈,由它与磁场中的磁通交链产生感应电动势。感应 电动势与磁通变化率或者线圈与磁场相对运动速度成正比,因此必须使它们之间有一个相对运 动。作为运动部件,可以是线圈,也可以是永久磁铁。

所以,必须合理地选择它们的结构形式、 材料和结构尺寸.以满足传感器的基本性能要求。对于惯性式传感器,具体计算时,一般是先根据使用场合、使用对象确定结构形式和体积大 小(即轮廓尺寸),然后根据结构大小初步确定磁路系统,计算磁路以便决定磁感应强度B。这样,由技术指标给定的灵敏度S值以及确定的B值,由S = e/v= BιN即可求得线圈的匝数N。

因为 在确定磁路系统时,气隙的尺寸已经确定了,线圈的尺寸也已确定,亦即 ι已经确定。

4. 霍尔传感器百度百科

霍尔传感器是专门用来非接触式测量磁场或磁场强度的一种电子元件。

安装的位置与测量取值有关。比如: 自行车轮的转速,恒磁铁固定在轮子辐条上,传感器接在轮架上感应每圈的磁场变化记录转速。类似的诸如硬盘,CD驱动器,等等有些就采用这种安装方法,只是恒磁采用齿状的,霍尔传感器的数量也比较多,测量的精度就高。此外还可以用作接近测量,有霍尔传感器测出接近的磁场强度计算得到接近的距离——通常精确测试小距离——比如1CM以内,因为经过袖章的霍尔传感器磁场强度与距离为线性关系。等等,目前的使用范围很广。由于霍尔传感器的价格便宜,小巧宜用,因此几乎很便宜的车上都有采用,只是数量多少而已。

5. 霍尔传感器用法

做水控方面的管理和流量计算。

水流量传感器是指通过对水流量感应而输出的脉冲信号或者电流、电压等信号的水流感应仪器。这种信号的输出和水流量成一定的线型比例,有相应的换算公式和比较曲线,因此可以做水控方面的管理和流量计算。

6. 霍尔传感器标识

霍尔位置传感器是一种检测物体位置的磁场传感器。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。霍尔位置传感器以霍尔效应原理为其工作基础。霍尔位置传感器采用霍尔元件、霍尔开关电路、霍尔线性电路以及各种补偿和保护电路和磁路组件组合成霍尔位置传感器。  霍尔位置传感器包括:霍尔位置基准传感器、霍尔零位传感器、霍尔行程传感器、霍尔齿轮传感器、霍尔接近开关等等。

7. 霍尔传感器的使用范围

霍尔元件分为开关霍尔和线性霍尔,开关霍尔常用于测量转速和位移。线性霍尔(霍尔电压传感器和霍尔电流传感器)主要用于交直流电压、电流测试。

开关霍尔在直流无刷电机中用于转子位置检测。

8. 霍尔传感器的定义

霍尔传感器是根据霍尔效应制作的一种磁场传感器。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。

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。

9. 霍尔传感器有几种类型

3144霍尔传感器代替3144霍尔传感器ME3144霍尔传感器是两极的单极多孔传感器。该装置集成了一个反向电池保护二极管、一个电压调节器、一个小信号放大器、一个补偿电路、一个施密特触发器和一个集电极开路输出,将下降到25毫升。

ME3144霍尔传感器如果有适当的输出,ME3144霍尔传感器可用于双极或cmos逻辑电路。这些霍尔效应开

关是用于单片集成电路的更严格的磁性规范,设计用

于在超过+150℃的温度下工作,并且具有更稳定的温

度和电压变化。ME3144霍尔传感器单极开关特性使这些设备适合与简单的棒磁铁使用。ME3144霍尔传感器由于其工作电压范围宽,温度的范围非常宽,非常适合于消费者、工业和汽车的应用。该装置以小轮廓体管(SOT)或单排塑料(3平板)的形式交付。

ME3144这款产品是与RoHS兼容的三线封装。其特点是:4.5V-24V工作,40℃~150℃高温运行,极性技术,25兆开路集电极输出,反向电池保护,小尺寸233L或小口3L,固态可靠,耐压力,采用小型、商用、永磁体。应用实例:汽车、消费与工业、固态开关、无刷直流电机换向、速度检测、线性位置检测、角度位置检测、闭合检测。

10. 霍尔传感器定义是什么

发现

霍尔效应在1879年被物理学家霍尔发现,它定义了磁场和感应电压之间的关系,这种效应和传统的电磁感应完全不同。当电流通过一个位于磁场中的导体的时候,磁场会对导体中的电子产生一个垂直于电子运动方向上的作用力,从而在垂直于导体与磁感线的两个方向上产生电势差。

虽然这个效应多年前就已经被人们知道并理解,但基于霍尔效应的传感器在材料工艺获得重大进展前并不实用,直到出现了高强度的恒定磁体和工作于小电压输出的信号调节电路。根据设计和配置的不同,霍尔效应传感器可以作为开/关传感器或者线性传感器,广泛应用于电力系统中。

解释

在半导体上外加与电流方向垂直的磁场,会使得半导体中的电子与空穴受到不同方向的洛伦兹力而在不同方向上聚集,在聚集起来的电子与空穴之间会产生电场,电场力与洛伦兹力产生平衡之后,不再聚集,此时电场将会使后来的电子和空穴受到电场力的作用而平衡掉磁场对其产生的洛伦兹力,使得后来的电子和空穴能顺利通过不会偏移,这个现象称为霍尔效应。而产生的内建电压称为霍尔电压。

方便起见,假设导体为一个长方体,长度分别为a、b、d,磁场垂直ab平面。电流经过ad,电流I = nqv(ad),n为电荷密度。设霍尔电压为VH,导体沿霍尔电压方向的电场为VH / a。设磁感应强度为B。

洛伦兹力

F=qE+qvB/c(Gauss单位制)

电荷在横向受力为零时不再发生横向偏转,结果电流在磁场作用下在器件的两个侧面出现了稳定的异号电荷堆积从而形成横向霍尔电场

由实验可测出 E= UH/W 定义霍尔电阻为

RH= UH/I =EW/jW= E/j

j = q n vRH=-vB/c /(qn v)=- B/(qnc)

UH=RH I= -B I /(q n c)

本质

固体材料中的载流子在外加磁场中运动时,因为受到洛仑兹力的作用而使轨迹发生偏移,并在材料两侧产生电荷积累,形成垂直于电流方向的电场,最终使载流子受到的洛仑兹力与电场斥力相平衡,从而在两侧建立起一个稳定的电势差即霍尔电压。[2]正交电场和电流强度与磁场强度的乘积之比就是霍尔系数。平行电场和电流强度之比就是电阻率。大量的研究揭示:参加材料导电过程的不仅有带负电的电子,还有带正电的空穴。

应用

霍尔效应在应用技术中特别重要。霍尔发现,如果对位于磁场(B)中的导体(d)施加一个电流(Iv),该磁场的方向垂直于所施加电压的方向,那么则在既与磁场垂直又和所施加电流方向垂直的方向上会产生另一个电压(UH),人们将这个电压叫做霍尔电压,产生这种现象被称为霍尔效应。[3]好比一条路, 本来大家是均匀的分布在路面上, 往前移动。当有磁场时, 大家可能会被推到靠路的右边行走。故路 (导体) 的两侧,就会产生电压差。这个就叫“霍尔效应”。根据霍尔效应做成的霍尔器件,就是以磁场为工作媒体,将物体的运动参量转变为数字电压的形式输出,使之具备传感和开关的功能。

迄今为止,已在现代汽车上广泛应用的霍尔器件有:在分电器上作信号传感器、ABS系统中的速度传感器、汽车速度表和里程表、液体物理量检测器、各种用电负载的电流检测及工作状态诊断、发动机转速及曲轴角度传感器、各种开关,等等。

例如汽车点火系统,设计者将霍尔传感器放在分电器内取代机械断电器,用作点火脉冲发生器。这种霍尔式点火脉冲发生器随着转速变化的磁场在带电的半导体层内产生脉冲电压,控制电控单元(ECU)的初级电流。相对于机械断电器而言,霍尔式点火脉冲发生器无磨损免维护,能够适应恶劣的工作环境,还能精确地控制点火正时,能够较大幅度提高发动机的性能,具有明显的优势。

用作汽车开关电路上的功率霍尔电路,具有抑制电磁干扰的作用。许多人都知道,轿车的自动化程度越高,微电子电路越多,就越怕电磁干扰。而在汽车上有许多灯具和电器件,尤其是功率较大的前照灯、空调电机和雨刮器电机在开关时会产生浪涌电流,使机械式开关触点产生电弧,产生较大的电磁干扰信号。采用功率霍尔开关电路可以减小这些现象。

霍尔器件通过检测磁场变化,转变为电信号输出,可用于监视和测量汽车各部件运行参数的变化。例如位置、位移、角度、角速度、转速等等,并可将这些变量进行二次变换;可测量压力、质量、液位、流速、流量等。霍尔器件输出量直接与电控单元接口,可实现自动检测。如今的霍尔器件都可承受一定的振动,可在零下40摄氏度到零上150摄氏度范围内工作,全部密封不受水油污染,完全能够适应汽车的恶劣工作环境。

发展

在霍尔效应发现约100年后,德国物理学家克利青(Klaus von Klitzing, 1943-)等在研究极低温度和强磁场中的半导体时发现了量子霍尔效应,这是当代凝聚态物理学令人惊异的进展之一,克利青为此获得了1985年的诺贝尔物理学奖。 之后,美籍华裔物理学家崔琦(Daniel Chee Tsui,1939- )和美国物理学家劳克林(Robert B.Laughlin,1950-)、施特默(Horst L. St rmer,1949-)在更强磁场下研究量子霍尔效应时发现了分数量子霍尔效应,这个发现使人们对量子现象的认识更进一步,他们为此获得了1998年的诺贝尔物理学奖。

如今,复旦校友、斯坦福教授张首晟与母校合作开展了“量子自旋霍尔效应”的研究。“量子自旋霍尔效应”最先由张首晟教授预言,之后被实验证实。这一成果是美国《科学》杂志评出的2007年十大科学进展之一。如果这一效应在室温下工作,它可能导致新的低功率的“自旋电子学”计算设备的产生。 工业上应用的高精度的电压和电流型传感器有很多就是根据霍尔效应制成的,误差精度能达到0.1%以下

由清华大学薛其坤院士领衔,清华大学、中科院物理所和斯坦福大学研究人员联合组成的团队在量子反常霍尔效应研究中取得重大突破,他们从实验中首次观测到量子反常霍尔效应,这是中国科学家从实验中独立观测到的一个重要物理现象,也是物理学领域基础研究的一项重要科学发现。

相关效应

量子霍尔效应:1.1整数量子霍尔效应:量子化电导e2/h被观测到,为弹道输运(ballistic transport)这一重要概念提供了实验支持。1.2分数量子霍尔效应:劳赫林与J·K·珍解释了它的起源。两人的工作揭示了涡旋(vortex)和准粒子(quasi-particle)在凝聚态物理学中的重要性。

热霍尔效应:垂直磁场的导体会有温度差。

Corbino效应:垂直磁场的薄圆碟会产生一个圆周方向的电流。

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