第5章_霍尔式传感器祥解.ppt

3.无触点电位器 一般电位器在使用中由于触点的原因，常产生噪声信号， 而且寿命不长。使用磁敏元件制作的无触点电位器可克 服上述缺点。其中磁敏元件可使用磁敏二极管或霍尔线 性集成传感器。 4.霍尔元件在磁性材料研究上的应用 在磁性材料特性研究中，往往需要复杂的过程才能得到 B—H曲线或磁场分布图。而使用霍尔元件来研究磁性材料 的特性则是极为方便的。 测量铁心 气隙的B值 霍尔元件 霍尔传感器用于测量磁场强度 *5.海洋用霍尔罗盘 地球上每个地方的地磁场都有固定的方向和大小。线性霍尔元件可以检测地磁场的大小和方向。因此，线性霍尔元件可用来制作电子罗盘，也可根据实际需要制作指南针或指北针。 *6.超低频正弦（或余弦）发生器 在自动控制仪表中应用超低频信号发生器。常见的RC或 LC振荡器虽然也能产生正弦波，但频率越低越难获得。 例如，对于低于10-4 Hz的频率，是不可能用RC或LC振荡 器获得。但利用霍尔器件和磁敏二、三极管输出电压正 比于Bcos?的关系，就能方便地制造出超低频信号发生器。 霍尔器件放在可旋转的马 蹄形磁钢中间，其磁钢间 隙为4mm，在空隙中可得 到0.2T左右的磁感应强度。 a. sin2?及 cos2? 发生器 两霍尔器件互成直角地放在一个可旋转的恒定磁场中，其中 之一通以控制电流I，输出电压为VH1=kHI cos?，如果把该输 出电压放大后加至另一个霍尔器件的控制电流端，则第二 个霍尔输出电压为VH2? sin?cos?，因此VH2? sin2? 。 如果两个霍尔器件互相平行安置，则输出为VH2? cos? cos?， 即VH2? cos2? b. tg?及sec?发生器 两个霍尔器件互成直角的放置在同一恒定磁场中，在霍 尔器件1上通过的控制电流I1。如果把两霍尔器件输出串 联后的差值进行放大，并作为霍尔器件2的控制电流I2， 则当线路平衡时，有K（VH1-VH2）=I2，K为放大倍数， 而VH1=kH1I1Bsin? ， VH2=kH2I2Bcos? 当K足够大时，有 Thanks！ 人有了知识，就会具备各种分析能力， 明辨是非的能力。 所以我们要勤恳读书，广泛阅读， 古人说“书中自有黄金屋。 ”通过阅读科技书籍，我们能丰富知识， 培养逻辑思维能力； 通过阅读文学作品，我们能提高文学鉴赏水平， 培养文学情趣； 通过阅读报刊，我们能增长见识，扩大自己的知识面。 有许多书籍还能培养我们的道德情操， 给我们巨大的精神力量， 鼓舞我们前进。 * 第五章 磁电式传感器 本章要点: 1.磁电感应式传感器的原理和应用 2.霍尔传感器(特别是集成霍尔器件)的原理、设计方法和正确使用 第一节 磁电感应式传感器 简称感应式传感器，也称电动式传感器。 建立在电磁感应基础上，利用导体和磁场发生相对运动而在导体两端输出感应电动势 e=BNlv 。 应用于测振动速度、转速、扭矩等。 以磁电式速度传感器为例，一种是绕组与壳体连接，磁钢用弹性元件支承，另一种是磁钢与壳体连接，绕组用弹性元件支承。 第二节 霍尔式传感器 霍尔式传感器是利用霍尔元件基于霍尔效应原理将被测量，如电流、磁场、位移、压力等转换成电动势输出的一种传感器。 目前，该类传感器主要是霍尔集成电路，所用的核心单元基于霍尔效应，利用集成电路技术制成。 所以它既是一种集成电路，又是一种磁敏传感器。 一、霍尔效应 实验证明：霍尔电势 RH—霍尔系数，与薄片的材料有关； kH—灵敏度系数，kH=RH/d，d越薄，kH越大。（薄?1?m） B与薄片法线成?角，则 金属或半导体薄片置于磁场中，当有电流流过时，在垂直于电流和磁场的方向上将产生电动势，这种物理现象称为霍尔效应。 霍尔效应演示 c d a b 霍尔效应 长方向： 控制电流端引线 红 控制电流极（或激励电极） 另两侧中点：霍尔输出引线 绿 霍尔电极 二、霍尔元件及应用 1.霍尔元件：基于霍尔效应原理工作的半导体器件。 a.霍尔元件为矩形半导体单晶片（4?2?0.1mm3) H 常用材料有锗（Ge）、硅（Si）、锑化铟（InSb）、 砷化铟（InAs）等半导体材料。 电路符号： c.壳体：非导磁金属、陶瓷和环氧树脂封装。 b.四根引线 2.电磁特性 a.UH-I特性：磁场B恒定，控制电流I与霍尔输出电势UH之间呈线性关系。 b.UH-B特性：控制电流I恒定，霍尔元件的开路霍尔电势随磁感应强度增加并不完全呈线性关系。 c.R-B特性：磁阻效应：霍尔元件的内阻随磁场的绝对值增加而增加的现象（?增大）。 3.霍尔元件的零位误差(不等位电势和寄生直流电势)、温度误差及补偿 4.应用 （一）