原创 物联网系统中磁场变化检测方案_霍尔传感器

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物联网系统中为什么要使用霍尔传感器

物联网系统中使用霍尔传感器的原因主要基于霍尔传感器的特性及其在多个领域的广泛应用。以下是详细的分析：

霍尔传感器的特性

• 高精度：霍尔传感器能够精确地检测磁场的变化，并将其转换为电信号输出，这对于需要高精度测量的物联网应用至关重要。
• 非接触式测量：霍尔传感器可以在不接触被测物体的情况下进行测量，避免了机械磨损和污染，提高了系统的可靠性和使用寿命。
• 快速响应：霍尔传感器对磁场变化的响应速度非常快，能够实时反映磁场的变化情况，适用于需要快速响应的物联网系统。
• 宽测量范围：霍尔传感器能够测量从微弱到强大的各种磁场，满足物联网系统中不同应用场景的需求。
• 稳定性好：霍尔传感器在恶劣环境下仍能保持稳定的性能，不易受温度、湿度等环境因素的影响。

物联网系统中的应用

• 电机控制：在物联网系统中，电机是常见的执行元件。霍尔传感器可以用于检测电机的转子位置，实现电机的精确控制。通过读取霍尔传感器的输出信号，系统可以得知电机的实时状态，并据此进行相应的控制操作。
• 位置测量：霍尔传感器可以用于测量物体的位置。在物联网系统中，这可以用于实现物体的定位、跟踪等功能。例如，在智能仓储系统中，可以使用霍尔传感器来检测货物的位置信息。
• 速度测量：通过测量旋转物体上磁场的变化，霍尔传感器可以计算出物体的旋转速度。在物联网系统中，这可以用于实现转速的实时监测和控制。例如，在工业自动化生产线中，可以使用霍尔传感器来监测传送带的速度。
• 电流测量：霍尔传感器还可以用于测量电流。在物联网系统中，电流测量是许多应用的基础。例如，在智能电网中，可以使用霍尔传感器来监测电力设备的电流变化，从而实现对电力设备的远程监控和管理。

综上所述，物联网系统中使用霍尔传感器的原因主要在于其高精度、非接触式测量、快速响应、宽测量范围和稳定性好等特性。这些特性使得霍尔传感器在电机控制、位置测量、速度测量和电流测量等多个领域具有广泛的应用前景。因此，在物联网系统中广泛使用霍尔传感器可以提高系统的精度、可靠性和稳定性，满足各种复杂应用场景的需求。

本文会再为大家详解压力传感器家族中的一员——霍尔传感器.

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霍尔传感器的定义

在磁性传感器中，利用霍尔效应的传感器称为霍尔传感器。霍尔传感器包括几个部分。首先，它包含一个霍尔元件，该霍尔元件输出通过霍尔效应产生的霍尔电压（HV）。其次，它包含一个霍尔IC，该霍尔IC使霍尔输出通过IC工艺变为高/低数字输出。第三，它包含一个线性霍尔IC，可放大并线性化霍尔输出。

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霍尔元件特点

霍尔元件是一个简单的传感器，其端子连接在半导体上，因此根据后续阶段的电路设计，它可以用于数字和模拟目的。输出电压可达几十到几百毫伏。

输出特性

输出电压与垂直施加到传感器的磁场强度成正比，并将根据磁场方向输出正电压和负电压。没有垂直磁场时的输出电压为0 V（* 1）。

• 1即使在实际情况下没有磁场，也存在偏移电压。

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霍尔元件的输出特性

使用方法

霍尔元件用于智能电话和数码相机的无刷直流电动机和镜头致动器中。

操作电路图（参考）

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霍尔IC特点

霍尔IC将霍尔元件的输出与某个阈值进行比较，然后将其输出为高或低。由于输出电压范围由电源调节，因此可以将微型计算机轻松地连接到后续级。有可以检测磁场强度的开关类型和可以检测磁场极性的锁存类型。

输出特性

根据垂直施加到传感器的磁场强度，将输出电压确定为高或低。极点检测结果共有三种：S极，N极和双极。

当磁场的大小超过Bop时，输出电压变低；当磁场的强度低于Brp时，输出电压变高。在这种情况下，在Brp和Bop之间满足“ Brp ＜Bop（具有滞后）”。

检测到南极时霍尔IC的输出特性

使用方法

线性霍尔IC具有两个输入端子，即VCC和GND，以及一个输出端子。将如图4所示的IC连接到霍尔元件即可实现霍尔IC。通过恒压驱动进行操作。

操作电路图（参考）

应用

开关型霍尔IC用于家用电子产品的开/关开关，锁存型霍尔IC用于无刷电机或用于旋转检测。

线性霍尔IC

特点

线性霍尔IC将增益应用于霍尔元件的输出，从而产生线性输出（* 2）。由于输出电压范围由电源调节，因此MCU可以很容易地连接到下一级。

*2轨到轨输出。

霍尔IC输出特性

输出电压与垂直施加到传感器的磁场强度成正比。根据磁场的方向，其范围从0V至VCC。没有垂直磁场时的输出电压为VCC / 2（* 3）。

• 3即使在实际情况下没有磁场也存在偏移电压

线性霍尔IC的输出特性

使用方法

线性霍尔IC具有两个输入端子VCC和GND，以及一个输出端子。将如图6所示的IC连接到霍尔元件可实现线性霍尔IC。它由恒定电压操作。

工作电路图（参考）

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霍尔传感器的厂商

国内厂商

江西芯宇微电子有限公司

• 主营产品：霍尔元件、霍尔芯片、霍尔传感器、霍尔电流传感器、霍尔开关等。
• 公司简介：由国内、美国及加拿大的四位集成电路设计专家联合创建，专注于传感集成电路产品的研发、生产和销售。
• 经营模式：生产厂家
• 年营业额：1001万-2000万人民币

深圳市诚德隆电子有限公司

• 主营产品：集成电路IC、CD功率电感、大功率合金电阻、LED、二极管、电容电阻电感磁珠、二三极管，以及霍尔传感器等。
• 公司简介：经销批发电子元器件畅销消费者市场，与多家批发商和代理商建立了长期稳定的合作关系。
• 年营业额：701万-1000万人民币

深圳市新正亿电子有限公司

• 主营产品：MOS管、集成电路、DC-DC、AC-DC、射频开关、电源芯片、IC、液位传感器、角度开关等，也涉及霍尔传感器的设计研发与销售。
• 公司简介：专业从事功率半导体器件代理与新型传感器的设计研发与销售。
• 年营业额：701万-1000万人民币

深圳市保罗世纪电子有限公司

• 主营产品：霍尔元件、霍尔传感器、霍尔开关等。
• 公司简介：专门从事霍尔传感器和霍尔元件的研发销售企业，专注于霍尔的应用和开发。
• 年营业额：101万-200万人民币

深圳市福田区滨芯电子商行

• 主营产品：包括多种霍尔传感器，如线性霍尔传感器、双极性霍尔元件传感器等。
• 公司简介：经销批发的畅销消费者市场，与多家零售商和代理商建立了长期稳定的合作关系。
• 年营业额：51万-100万人民币

深圳市科伟达电子有限公司

• 主营产品：电子元器件、IC集成电路等，也涉及霍尔传感器的销售。
• 公司简介：经销批发的电子元器件、IC集成电路畅销消费者市场，与多家零售商和代理商建立了长期稳定的合作关系。

国外厂商

Honeywell International, Inc

• 简介：全球知名的传感器制造商，其闭环霍尔电流传感器在市场上占有重要地位。

Melexis

• 简介：作为霍尔传感器芯片市场的重要参与者，Melexis在半导体工程和电子工程领域具有深厚的技术积累。

ROHM

• 简介：同样是一家在霍尔传感器芯片市场具有影响力的企业，以其高质量的产品和专业的服务赢得了市场的认可。

Allegro Micro Systems

• 简介：专注于霍尔效应传感器技术的研发和生产，为市场提供多种类型的霍尔传感器产品。

甲神电机株式会社

• 简介：日本的一家企业，在闭环霍尔电流传感器领域有着显著的市场份额和影响力。

Electrohms

• 简介：另一家在霍尔传感器市场具有竞争力的企业，其产品广泛应用于多个领域。

德昌电气

• 简介：虽然具体信息可能因时间而有所变化，但德昌电气在过去也曾是霍尔传感器市场的重要参与者

供应商A：芯进电子crosschip

1、产品能力

（1）选型手册

（2）主推型号1：CC6201

对应的产品详情介绍

CC6201是一颗微功耗、高灵敏度全极性、并具有闩锁输出的霍尔开关传感装置，可直接取代传统的磁簧开关。特别适用于使用电池电源 的便携式电子产品，如行动电话、无绳电话、笔记型电脑、PDA等。

CC6201具有磁场辨别全极性，亦即只要磁场北极或南极靠近即可启动，磁场撤消后，输出便关闭。与其他一般霍尔传感装置不同的是并 不要特定南极或北极才可以动作，减少了组装时辨别磁极的困扰。产品采用了动态失调消除技术，该技术能够消除由封装应力，热应力，以及 温度梯度所造成的失调电压，提高器件的一致性。

CC6201内部电路包含了霍尔薄片、电压稳压模块、信号放大处理模块、动态失调消除模块、锁存模块以及CMOS输出级。由于CC6201 使用先进的Bi-CMOS 工艺，整体优化了的线路结构，使得产品获得极低的输入误差反馈。同时该产品采用小型化的封装工艺，使得产品 更具极高的性能和市场优势。

CC6201提供TSOT23-3和TO-92S两种封装，工作温度范围为-40~150℃。

特点

 工作范围宽，2~5V

 微功耗

 反应速度快，工作频率为45Hz

 全极性输出，对南极和北极磁场均可响应

 良好的温度稳定性

 开关点漂移低

 ESD（HBM）6000V

 TSOT23-3小尺寸封装

应用

 仪器仪表

 PDA

 笔记本电脑

• 硬件参考设计

2、支撑

（1）技术产品

• 技术资料

C285996_9641046DC0D68E54233000F429BA026E.pdf

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