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工程测量技术课外知识拓展 —— 霍尔传感器介绍 （2）霍尔元件基本结构 （3）霍尔元件的特点 霍尔齿轮转速传感器用于ABS（汽车防抱死制动系统）作为车速传感器，在ABS中，速度传感器是十分重要的部件。 谢谢！ * 目录 霍尔传感器原理简介 1 霍尔传感器分类 2 霍尔传感器工业产品应用实例 3 霍尔传感器基本原理 霍尔效应是电磁效应的一种，这一现象是美国物理学家霍尔（A.H.Hall，1855—1938）于1879年在研究金属的导电机制时发现的。 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，电场强度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，此称为霍尔效应。而产生的内建电压称为霍尔电压。 （1）霍尔效应简介 （2）霍尔传感器基本结构及特性 （3 ) 霍尔传感器的特点 预备知识 （1）霍尔效应简介 霍尔效应示意图 霍尔元件由霍尔片、 引线和壳体组成。霍尔片是一块矩形半导体单晶薄片， 引出四个引线。1、1′两根引线加激励电压或电流，称为激励电极；2、2′引线为霍尔输出引线，称为霍尔电极。 霍尔元件壳体由非导磁金属、陶瓷或环氧树脂封装而成。 在电路中霍尔元件可用两种符号表示，如图(b)所示。 1、 霍尔传感器可以测量任意波形的电流和电压，如：直流、交流、脉冲波形等，甚至对瞬态峰值的测量。 2、原边电路与副边电路之间完全电绝缘，绝缘电压一般为2KV至12KV，特殊要求可达20KV至50KV。 3、 精度高：在工作温度区内精度优于1%，该精度适合于任何波形的测量。而普通互感器一般精度为3%至5%且适合50Hz正弦波形。 4、线性度好：优于0.1% 5、动态性能好：响应时间小于1μs跟踪速度di/dt高于50A/μs 6、工作频带宽：在0-100kHz频率范围内精度为1%。在0－5kHz频率范围内精度为0.5%。 7、测量范围：霍尔传感器模块为系统产品，电流测量可达50KA，电压测量可达6400V。 8、过载能力强：当原边电流超负荷，模块达到饱和，可自动保护，即使过载电流是额定值的20倍时，模块也不会损坏。 9、模块尺寸小，重量轻，易于安装，它在系统中不会带来任何损失。 霍尔传感器分类 霍尔传感器分为线性型霍尔传感器和开关型霍尔传感器 （1）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。 线性型霍尔传感器主要用于一些物理量的测量。 1．电流传感器 由于通电螺线管内部存在磁场，其大小与导线中的电流成正比，故可以利用霍尔传感器测量出磁场，从而确定导线中电流的大小。利用这一原理可以设计制成霍尔电流传感器。其优点是不与被测电路发生电接触，不影响被测电路，不消耗被测电源的功率，特别适合于大电流传感。 2．位移测量 霍尔元件通以恒定电流时，在其垂直于磁场和电流的方向上就有霍尔电势输出。霍尔元件在梯度磁场中上、下移动时，输出的霍尔电势V 取决于其在磁场中的位移量x。测得霍尔电势的大小便可获知霍尔元件的静位移。 （2）开关型霍尔传感器由稳压器、霍尔元件、差分放大器，斯密特触发器和输出级组成，它输出数字量。 开关型霍尔传感器主要用于测转数、转速、风速、流速、接近开关、关门告知器、报警器、自动控制电路等。 1．测转速或转数 在非磁性材料的圆盘边上粘一块磁钢，霍尔传感器放在靠近圆盘边缘处，圆盘旋转一周，霍尔传感器就输出一个脉冲，从而可测出转数（计数器），若接入频率计，便可测出转速。 2．测车速 把开关型霍尔传感器按预定位置有规律地布置在轨道上，当装在运动车辆上的永磁体经过它时，可以从测量电路上测得脉冲信号。根据脉冲信号的分布可以测出车辆的运动速度。 霍尔传感器应用实例 霍尔齿轮转速传感器 ABS气制动系统工作原理示意图 ABS的工作原理示意图如图23所示。图中，1是车速齿轮传感器；2是压力调节器；3是控制器。在制动过程中，控制器3不断接收来自车速齿轮传感器1和车轮转速相对应的脉冲信号并进行处理，得到车辆的滑移率和减速信号，按其控制逻辑及时准确地向制动压力调节器2发出指令，调节器及时准确地作出响应，使制动气室执行充气、保持或放气指令，调节制动器的制动压力，以防止车轮抱死，达到抗侧滑、甩尾，提高制动安全及制动过程中的可驾驭性。在这个系统中，霍尔传感器作为车轮转速传感器，是制动过程中的实时速度采集器，是ABS中的关键部件之一。 霍尔传感器全自动洗衣机水位控制 霍尔压力传感器广泛应用于各种波轮式全自动洗衣机中，可实现洗衣机衣桶水位的自动控制 （1）洗衣桶无水时 当洗衣桶内没有注入水时,气室、连接管及压力转换阀与