tag 标签: 霍尔效应

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  • 2022-8-29 10:30
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    霍尔传感器(Hall Effect Sensor)是根据霍尔效应制作的一种磁场传感器,当恒定电流通过内部的霍尔半导体片时,将在垂直方向产生电位差即霍尔电压。这个霍尔电压随磁场强度的变化而变化,磁场越强,电压越高,磁场越弱,电压越低。虽然霍尔电压很小,通常只有几个毫伏,放大后就足以输出较强信号。 图1. 霍尔传感器原理 霍尔传感器分为线型霍尔传感器(Hall Effect-Based Linear Current Sensor)和开关型霍尔传感器(Hall Effect Switch Sensor)两种,它们共同特点是结构牢固,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。 霍尔传感器属于被动型传感器,要有外加电源才能工作,这一特点使它能检测转速低的运转情况,目前已被广泛应用于频调速装置、逆变装置、UPS电源、逆变焊机、电解电镀、数控机床、微机监测系统、电网监控系统和需要隔离检测电流电压的各个领域中,进行速度、加速度、角度、角速度、转数、转速以及工作状态变化的时间等物理量检测。 线性霍尔传感器 线性霍尔传感器(Hall Effect-Based Linear Current Sensor)由霍尔元件、线性放大器和射极跟随器组成,它输出模拟量,精度高、线性度好,主要用于交直流电流和电压测量。 2.1kVRMS,几乎是绝缘的。流经铜制电流通路的电流所产生的磁场,能够被片内的霍尔IC感应并将其转化为成比例的电压。 图2. ACS712线性霍尔传感器功能图 ACS712低噪声,响应时间快(对应步进输入电流,输出上升时间为5μs),总输出误差最大为4%, 高输出灵敏度(66mV/A~185mV/A),主要应用于电动机控制、载荷检测和管理、开关式电源和过电流故障保护等,特别是那些要求电气绝缘却未使用光电绝缘器或其它昂贵绝缘技术的应用中。 ​ 图3. ACS712线性霍尔传感器典型应用 开关型霍尔传感器 开关型霍尔传感器(Hall Effect Switch Sensor)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,具有无触点、无磨损、输出波形清晰、无抖动、无回跳、位置重复精度高。 图4. A3144霍尔开关传感器内部结构 例如,A3144霍尔开关传感器由电压调整电路、反相电源保护电路、霍尔元件、温度补偿电路、微信号放大器、施密特触发器和OC门输出级构成,通过使用上拉电路可以将其输出接人CMOS逻辑电路。A3144每一侧都可以检测到一个特定的极点,具有无触点,在开关状态时无火花,不产生干扰,使用寿命长,灵敏度高等特点,其晶体管逻辑可以轻松地与MCU接口。由于是数字输出,意味着如果检测到磁体,则输出将变低电平,否则就保持高电平。 图5. A3144霍尔效应传感器应用电路 霍尔开关传感器应用简单,除了A3144霍尔效应传感器,外围仅需一个10K欧姆上拉电阻和一个0.1uF的噪声过滤电容器。 与Arduino UNO的接口 霍尔传感器与Arduino UNO的接口不复杂。其中,但注意模拟输出的线性霍尔传感器需要独立供电,不能从Arduino UNO获得电力。同时,要将信号引脚与Arduino的模拟引脚(一般选择A0)连接。 图6. 开关型(左)及线性霍尔传感器(右)与Arduino UNO接口对比 数字输出的开关型霍尔传感器用来检测状态,只要将信号引脚与Arduino任意数字引脚连接,传感器就可以读数了。
  • 热度 5
    2022-8-1 09:19
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    霍尔传感器应用非常广泛,本文以A3144开关型霍尔传感器为例,介绍霍尔效应传感器以及A3144与Arduino UNO的连接,通过红色LED闪烁检测其附近是否有磁场存在。项目BOM如下: A3144霍尔传感器   x1 Arduino UNO开发板 x1 红色LED     x1 220欧姆电阻     x1 面包板     x1 跳线    若干 A3144霍尔传感器 霍尔传感器(Hall Effect Sensor)是根据霍尔效应制作的一种磁场传感器,每一侧都可以检测到一个特定的极点,具有无触点,在开关状态时无火花,不产生干扰,使用寿命长,灵敏度高等特点。由于它适用于晶体管逻辑,因此可以轻松地与微控制器接口,应用非常广泛。 ​ 霍尔效应传感器有两种主要类型,一种提供模拟输出,另一种提供数字输出。A3144霍尔传感器是Aleg MicroSystems生产的宽温数字输出传感器,由电压调整电路、反相电源保护电路、霍尔元件、温度补偿电路、微信号放大器、施密特触发器和OC门输出级构成,通过使用上拉电路可以将其输出接人CMOS逻辑电路。该芯片具有尺寸小、稳定性好、灵敏度高等特点: - 汽车级或工业应用极的稳定性和温度特性 - 4.5V至24V工作电压,仅需稳压电源 - 集电极开路25mA输出,与数字逻辑兼容 - 电池反接保护 - 可以检测市面上绝大多数的小型永磁体 - 体积小 - 耐物理压力 - 工作温度范围可达-40℃~150℃。 连接A3144与Arduino A3144有+5VCC、GND、Signal三个引脚,如果检测到磁体输出将变低电平,否则输出将保持高电平。 ​ A3144与Arduino UNO开发板的连接非常简单,只要将其信号引脚与Arduino任意数字引脚连接,就可以读取传感器的状态了。 本项目的代码如下: const int hallPin = 2 ; // initializing a pin for the sensor output const int ledPin = 13 ; // initializing a pin for the led. Arduino has built in led attached to pin 13 // variables will change int hallState = 0 ; // initializing a variable for storing the status of the hall sensor. void setup ( ) { pinMode ( ledPin , OUTPUT ) ; // This will initialize the LED pin as an output pin : pinMode ( hallPin , INPUT ) ; // This will initialize the hall effect sensor pin as an input pin to the Arduino : Serial.begin( 9600 ) ; Serial.println ("HALL SESNOR WITH ARDUINO") ; Serial.println ("Testing the analog hall sensor module:"); } void loop ( ) { hallState = digitalRead ( hallPin ) ; // reading from the sensor and storing the state of the hall effect sensor : if ( hallState == LOW ) { // Checking whether the state of the module is high or low Serial.println ("The state of the analog hall module is high"); digitalWrite ( ledPin , HIGH ) ; // turn on the LED if he state of the module is high } else { digitalWrite ( ledPin , LOW ) ; // otherwise turn off the LED : Serial.println ("The state of the analog hall module is low ") ; } ​ 将这些代码上传到Arduino IDE后,就可以读取传感器的状态数据了。磁体靠近A3144霍尔传感器,LED将点亮,离开后将熄灭。也可将LED换成蜂鸣器,磁体靠近A3144霍尔传感器,蜂鸣器将鸣响,离开后将静默。
  • 2022-7-12 16:25
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    霍尔效应传感器的5个重要应用 网络整理 2022-07-09 霍尔效应 传感器 应用 25 磁传感器是能够检测和分析由磁铁或电流产生的磁场的设备。它们可用于不同类型的应用,例如感应磁场位置和角度的变化,感应磁场强度或方向的变化等。 【导读】磁 传感器 是能够检测和分析由磁铁或电流产生的磁场的设备。它们可用于不同类型的应用,例如感应磁场位置和角度的变化,感应磁场强度或方向的变化等。 什么是磁传感器? 磁性传感器 磁传感器是能够检测和分析由磁铁或电流产生的磁场的设备。它们可用于不同类型的应用,例如感应磁场位置和角度的变化,感应磁场强度或方向的变化等。 有多种类型的磁传感器,例如用于检测磁场强度变化的霍尔效应传感器(霍尔开关、线性霍尔传感器等),用于检测磁场方向变化的磁阻传感器、用于检测磁场角度变化的 角度传感器 、3D 霍尔传感器以及磁性 速度传感器 。霍尔效应传感器被广泛应用于 接近传感器 、位置和速度测量等领域。它们甚至用于计算机打印机、气缸、计算机 键盘 等。 磁传感器通常是一种 固态 器件,由于其高精度和准确度高、操作少、维护成本相对较低、设计紧凑等特点,如今需求量很大。例如, 工业应用 是可用的,密封的霍尔效应器件是防水的,并且其制造方式也可以抵抗任何振动。 磁传感器广泛用于汽车系统,特别是用于分析汽车座椅、安全带的位置和用于控制安全气囊系统以及用于检测车轮转速以用于防抱死制动系统(ABS)。 霍尔效应传感器 霍尔效应传感器是磁传感器,其输出取决于磁传感器周围的磁场或磁通量密度。 ● “霍尔”这个词来自第一次发现这种霍尔效应的 Edwin Hall 博士。 ● 如果存在垂直于电流通过的物体的外部磁场,则会在垂直于磁场和电流的方向上产生电动势。 什么是霍尔电压 ? 如果在磁传感器中施加外部磁场,它就会被激活。霍尔效应传感器的输出电压与通过的施加磁场强度成正比。在外场超过特定的磁通密度阈值后,会产生输出电压,通常称为霍尔电压(VH)。 霍尔系数 霍尔系数RH的单位通常以m3/C, or Ω·cm/G 表示。 霍尔效应传感器的构造: 霍尔效应传感器通常由一块矩形半导体组成,例如铟锑 (InSb) 或砷化镓 (GaAs),称为霍尔探头,安装在 铝板上并完全覆盖在探头内部。由非磁性材料制成的探针柄与探针头连接,使得半导体矩形板的平面垂直于探针柄。 当设备被激活时,电流会持续流过半导体。如果外部磁场线与探头成直角,使得磁场线穿过探头传感器的直角,则会产生称为“霍尔效应”电压的电压,并且设备会提供读数外场的磁通密度 (B)。 霍尔效应传感器的符号: 什么是霍尔效应传感器? 霍尔效应传感器的工作原理 ● 霍尔效应传感器的工作主要是由于洛伦兹力的影响(它是带电粒子由于电场或磁场而受到的力,即简单的电磁场)。 ● 在存在足够大小的现有外部磁场的情况下,半导体板中的电子被偏转向板的一个边缘,即,由于作用在它们上的洛伦兹力,空穴和电子向板的任一侧移动。 ● 为此,半导体的一侧带负电,而另一侧则带正电。由于在这两侧积累了相反的电荷,这会在矩形板的两侧产生电压梯度。该电压称为霍尔电压 (V H ),通过使用外部磁场产生这种可测量的霍尔电压的效果称为霍尔效应。 ● 为了产生电位差以产生可测量的电压,外部磁场线必须与电流流过平板的平面成直角。此外,应为霍尔效应传感器提供正确的极性以使其工作。 霍尔效应传感器工作 ● 当电子和空穴相互远离时,会产生电位梯度,并且分离会增加,直到电场产生的力与磁场产生的力相平衡。当两个力相互平衡时,电流不会发生变化,并且在该点检测到的霍尔电压并根据该磁通密度 (B) 已计算出来。 ● 如果输出电压与磁通密度成线性关系,则称其为线性霍尔效应传感器,如果在不同磁通密度下输出电压有急剧下降,则称为阈值霍尔效应传感器。 ● 我们听说过感应式传感器,它会响应变化的磁场,因为它会在线圈中感应出电流,从而在其输出中产生电压。因此,电感式传感器只能检测静态(不变)磁场,而霍尔效应传感器可以检测变化和不变的磁场。 ● 霍尔效应传感器可以提供有关用于产生电压的磁极类型以及外部磁通密度 (B) 大小的信息。使用一组传感器,我们可以找到所使用的外部磁铁的相对位置。 ● 霍尔效应传感器的输出电压通常非常小,即使在传感器上施加强外部磁场时也只有几微伏。因此,大多数市售霍尔效应传感器都内置有直流放大器和稳压器,以提高传感器的灵敏度和输出电压的幅度。 模拟和数字霍尔效应传感器 霍尔效应传感器的输出可以是线性(模拟)或数字。线性霍尔效应传感器的输出与外部磁场成正比,即通过传感器的磁通量密度取自差分 运算放大器 的输出。霍尔效应线性(模拟)传感器具有随外部磁场强度变化而变化的连续电压输出。 霍尔效应传感器公式: 线性霍尔效应传感器的输出可以表示为: 在霍尔效应的情况下,数字传感器的输出取自 OPAMP 的输出,而 OPAMP 又与具有内置滞后功能的施密特触发器相连,从而减少了输出电压的振荡。在这种情况下,只有当外部场强高于设备中的特定值时,设备才会从关闭状态切换到开启状态。 霍尔效应传感器类型: 根据它们运行所需的外部磁极的类型,霍尔效应传感器有两种类型。 1、双极 2、单极 使用单个磁铁的霍尔效应传感器中最常见的两种传感配置是正面检测和侧向检测。在侧向检测中,需要在霍尔效应元件的正面侧向移动磁铁。在正面检测中,磁铁以垂直于霍尔元件平面的方式朝向和远离霍尔元件移动。 霍尔效应传感器的应用: ● 位置传感器: 在开/关模式下工作时,即具有数字输出,检测磁性材料的出现是霍尔效应传感器的重要工业应用之一。 ● 直流 变压器 : 霍尔效应传感器用于测量直流磁通量,从而可以计算出直流电流。 ● 键盘开关: 对于某些计算机键盘,正在使用霍尔效应开关。但由于其成本相对较高,其高可靠性仅限于航空航天和军事领域。 ● 油位指示器: 霍尔效应传感器使用位置感应来感应浮动元件的位置,并用作汽车油位指示器。 ● 电动跑步机: 霍尔传感器在这里用于速度传感器,也用于因意外跌倒而导致的紧急停止。跑步机中使用者的腰带与拉绳相连,而拉绳又与磁铁相连。如果用户不小心跌倒,磁铁会脱落,电源会中断,机器会停止。
  • 热度 16
    2014-7-14 21:13
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    霍尔效应开关和仪器级传感器在工业应用中正变得越来越普及,如今产品和制造工艺设计师可以选用高度集成的各种霍尔效应器件。虽然在需要哪些规范以及磁场测量方面总的来说仍有许多困惑,但这些器件已被证明应用起来相当简便。 在使用数量上只有温度传感器略胜一筹,但霍尔效应传感器亦已被用于国内和商业应用中种类广泛的设备,包括DVD、CD、内存驱动器、自动玩具、手机、汽车罗盘以及汽车点火系统。你还可以在线性、工业旋转设备、位置检测器以及军事/航空设备中见到它们的身影。 制造和测试工程师使用各种类型的分立霍尔效应传感器与仪器提供产品信息并监视制造工艺步骤。虽然在测量功能上与其它类型的传感与仪器可能有些重叠,但对于某些类型的测量来说霍尔效应传感器明显是最佳选择,甚至有些情况下没有其它类型的测试设备能够提供所需的数据,其中就包括对直流电流值、旋转位置、间隙、表面或泄漏磁场值的测量。霍尔效应传感器历史部分提供了有关这些传感器的一些背景知识。 霍尔效应传感器的工作原理 当以一定角度穿过一片材料的磁场影响到在此材料中流动的电流时就会产生霍尔电压。霍尔片通常是一片矩形的半导体材料,作为有源元件或“有源区域”产生霍尔电压(图1)。霍尔片有给定的长度 l 、宽度 w 和厚度 t 。 图1:可以用直流磁场产生和测量霍尔电压。 测量霍尔电压 对于与霍尔片正交的磁通量矢量来说,最大霍尔电压V H 就是霍尔片磁场灵敏度γ B 与磁场通量密度B的乘积,即: V H = γ B B 这是在霍尔片上可以测得的最大霍尔电压。当霍尔片表面与磁通量矢量不是正交而是呈一个角度θ时,霍尔电压V H 等于: V H = γ B B × sinθ 电流I流经长度为l的霍尔片。电流是在触点Ic(+)和Ic(-)之间流动的。磁场处于z方向,也就是说正交于霍尔片平面。由磁场施加的力被称为洛伦兹力,它迫使电荷载体(空穴或电子)沿着图示线条曲线向霍尔片边缘移动。这个力是载流子速度和磁场强度的一个系数。最终在宽度为w的材料的触点V H (+)和V H (-)之间测到的霍尔电压正比于磁场的通量密度。 仪器配置 霍尔效应传感器的支持设备包括用于提供电流Ic的电流源和用于测试触点V H (+)和V H (-)之间霍尔电压的电压表。有些方案还采用负载电阻RL用于电压测量,如图2所示。许多类型的霍尔效应仪器提供这种支持电路的某个部分作为测量系统的有机组成部分。来自触点V H (+)和V H (-)的电压引线可以直接连接到高阻电压表进行读数,或连接到其它电路进行放大、调整和处理。(使用交流源和锁相放大器的更复杂系统也可以用,但不在本文讨论范围内) 图2:仪器中使用的霍尔发生器的典型配置。 应用 在工业环境中,霍尔效应器件一般服务于以下两种主要应用之一: ● 测量磁场强度 ● 检测移动物体的接近、位置和旋转参数 下文将讨论每种应用,并提供了高效使用霍尔效应器件的一些技巧。 【分页导航】 第1页: 霍尔效应传感器的工作原理 第2页: 用于磁场测量的仪器级传感器 第3页: 传感器安装替代方案 第4页: 集成的接近与旋转传感器 第5页: 霍尔效应传感器历史 《电子技术设计》网站版权所有,谢绝转载 用于磁场测量的仪器级传感器 当一种工业应用要求精确或经认证的磁场测量时,经常会采用仪器级霍尔效应器件。比较常见的一些仪器级应用包括电磁场控制、半导体离子注入束控制、磁体或磁性零件的受入检查、在线磁化确认、磁场制图、电流检测以及连续磁场暴露监视等。作为这许多测量的替代方法,可以使用商用的高斯计。然而在实际应用中,物理或成本约束经常要求使用分立的霍尔传感器和商用的电子设备。 仪器级霍尔器件用户通常希望得到一个空间或空隙中或来自表面的磁场精确值。根据测量的空间特征,需要使用合适的安装方法来安置和保持检测元件。 典型的霍尔效应传感器通常有横向或轴向两种配置(图3)。横向传感器一般是很薄的矩形,设计用于磁路间隙测量、表面测量和开放磁场测量。轴向传感器一般是圆柱体,用于环形磁铁中心孔测量、螺线管磁场测量、表面磁场检测和普通磁场检测。 图3:横向和轴向霍尔传感器的基本几何形状。 实用化考虑 高质量的传感器可以提供高精度、卓越的线性度和低温度系数。通常可以买到用于特定测量和仪器的合适探头,而且制造商会提供经认证的校准数据。 仪器级霍尔效应传感器的一些较为重要的实用化考虑因素有: 精度。 设计师必须确定特定测量所需的精度。在没有信号调节的条件下可以达到1.0%至2.0%的读取精度。在许多应用中使用微处理器校正后可以达到0.4%的精度。 角度。 如前所述,霍尔传感器输出是霍尔板与磁场矢量之间夹角θ的正弦函数。当磁场矢量垂直于器件平面(sin90°=1.0)时输出达最大值,当磁场矢量与传感器平面平等时输出为最小值(接近0)。制造商会在最大输出时校准霍尔传感器,因此需要考虑测试夹具或探头的角度误差。 温度。 许多种传感器方案都可以支持宽的温度和磁场范围。仪器级传感器支持从1.5K (-271°C)至448K (+175°C)的温度范围和从0.1高斯至30万高斯的磁场范围。霍尔传感器有两种温度系数:一种是用于磁场灵敏度(校准)的温度系数,另一种与偏差(零)变化有关。温度对校准的影响是读数误差的一个百分数,零效应则是取决于温度的一个固定磁场值误差。偏差变化在低磁场读数(小于100高斯)时更为重要。技术人员应该仔细研究制造商给出的两种温度系数指标,然后判断某个特定应用是否能在目标温度范围内保持想要的精度。 输入电流限制。 建议设计师了解所要求的输入电流值,并注意不要超过规定的最大值。记住,正常情况下霍尔效应器件是在某个电流值进行校准的。任何偏离校准电流的变化都会改变传感器的输出。然而,这也是一个可以利用的特性。只要不超过最大电流值,电流翻倍输出也会跟着翻倍。 如前所述,基本的仪器级霍尔传感器是一片具有4个电气触点的低阻材料。输入和输出电路彼此间是不隔离的,因此你必须避免使用输入和输出电路中的公共连接。为了满足这个要求,你可以使用隔离式电流源或输出的差分输入放大。 【分页导航】 第1页: 霍尔效应传感器的工作原理 第2页: 用于磁场测量的仪器级传感器 第3页: 传感器安装替代方案 第4页: 集成的接近与旋转传感器 第5页: 霍尔效应传感器历史 《电子技术设计》网站版权所有,谢绝转载 传感器安装替代方案 在一些测量应用中,使用标准探头是不切实际的或不合意的。相反,霍尔效应传感器被直接安装在机械组件上。定制化的传感器安装方式设计超出了本文的讨论范围。以下是在定制方式下有用的一些通用指南: 易碎性。 霍尔传感器特别脆弱,很容易因弯曲应力而受损。因此要避免霍尔片接触施加直接压力的表面或器件。在一些应用中,使用非导电的陶瓷或其它绝缘材料作为接口片。 绑定。 必须仔细选择绑定粘合剂,以便不给传感器增加应力。当温度变化不超出室温±10℃时,普通环氧(如5分钟风干类型)就很好了。一般不建议罐封,除非是在腐蚀性很高的环境条件下。还可以用其它一些绑定方法来减轻传感器引线的应力,比如将它们绑定在安装基板上。 加工的腔体。 这些腔体可以用于轴向或横向霍尔传感器,传感器顶部凹陷在表面下,有助于防止压力接触或磨损。 试管安装。 试管安装方式(图4)可以用于保护轴向霍尔传感器。 推荐方法是为任何定制安装应用选择最具鲁棒性的传感器。采用陶瓷或笨酚封装的单元一般来说最耐用。 图4:轴向传感器可以安装在试管内,其中的传感器可以暴露或凹陷在腔体内得到保护。横向传感器一般安装在凹陷处。 【分页导航】 第1页: 霍尔效应传感器的工作原理 第2页: 用于磁场测量的仪器级传感器 第3页: 传感器安装替代方案 第4页: 集成的接近与旋转传感器 第5页: 霍尔效应传感器历史 《电子技术设计》网站版权所有,谢绝转载 集成的接近与旋转传感器 霍尔效应传感器已被广泛用于各种线性接近检测设备,对接近设备的磁场变化进行响应。例如,检测到的磁极可能接近与霍尔片垂直的传感器,或者磁体经过传感器的平面。这种运动将导致产生的电压发生变化。附加的集成电路将霍尔电压转换成显著更大的数字兼容信号。 角度检测、旋转和速度检测使用相同的霍尔效应原理测试位置的重复性物理性变化。对于旋转、速度或角度传感器来说,磁极连接在旋转物体上,比如电机轴,霍尔片是静止的。众所周知的角坐标应用包括检测无刷直流电机的换向和发动机曲柄轴的旋转角度。 用于接近、旋转和电流检测的各种类型设备都是某种形式的霍尔效应“开关”,由霍尔效应输出触发,然后馈送进其它集成电子电路。这种开关根据检测到的磁场值或最近的磁场值和极性提供二元的高低输出。当与载流线圈结合在一起时,霍尔效应开关还可以为过流电路断路器提供电流值检测。 开关工作模式 共有三种主要的工作类型: 双极霍尔开关:要求南极和北极同时高于规定的幅值才能改变状态,也被称为闭锁型开关。 单极正向霍尔开关:要求一个极。根据正向通量密度大于某个幅值或小于最小值(通常没有磁场)改变状态(低或高)。 单极负向霍尔开关:要求一个极。根据负向能量密度幅值大于某个值或小于最小值(即没有磁场)改变状态(高或低)。 霍尔片所处的磁场决定了输出状态。来自霍尔效应检测器的信号被检测、放大,然后用于控制输出端的固态开关元件。到外部逻辑和控制元件(如CMOS或TTL电路)的连接是标准连接,带有外部上拉电阻。由于大批量生产的原因,集成式霍尔效应器件(图5)通常成本很低。 图5:集成式霍尔效应器件的简化原理图。 最常用的封装类型是表贴或兼容印刷线路板的引线类型(图6)。与传感器封装有关的正负磁场方向在制造商提供的规格书中有定义。 图6:霍尔效应传感器的封装类型。 为了使得这些器件在应用中更加有用,请记住: ● 当需要精确的磁场读数时要选择仪器级器件。接近检测(角度或线性)最好选用集成式“开关”。 ● 了解重要的参数,如磁场幅值,交流或直流磁场,交流频率,温度范围,以及外部噪声(磁性或电气噪声) ● 尽可能选择更具鲁棒性的封装 ● 如果准备使用永久磁铁,请向磁铁制造商寻求帮助。 【分页导航】 第1页: 霍尔效应传感器的工作原理 第2页: 用于磁场测量的仪器级传感器 第3页: 传感器安装替代方案 第4页: 集成的接近与旋转传感器 第5页: 霍尔效应传感器历史 《电子技术设计》网站版权所有,谢绝转载 霍尔效应传感器历史 自从1879年Edwin H.Hall博士用一片金箔做实验时出现这种行为后,霍尔效应的知识就被广泛流传开来。虽然现代传感器的开发花去了全球科学家和工程师大量的时间和精力,但霍金的开发起到了抛砖引玉的作用。选取合适的材料是导致延迟的部分原因。在20世纪50年代中期之前,铋是用于传感器开发的最好实用材料。虽然仍然不理想,但铋可以提供足够的霍尔电压和稳定性,完全可以在诸如电磁场控制器等设备中用作传感器。 在20世纪40年代期间材料科学终于迎来了突破性进展,当时III-V族半导体是苏联的主要研究课题。德国西门子公司的科学家则首先认识到,新发现的这些化合物特性可以做出优异的霍尔效应器件(霍尔发电机)。 这类半导体具有霍尔效应应用所需的高载流子迁移率和高电阻率,并且在可变温度条件下具有卓越的稳定性。到20世纪50年代晚期,美国俄亥俄州的研究人员发掘出砷化铟和锑化铟的独特性能,并因此诞生了多家生产基于霍尔效应的产品的公司。作为仪器级传感器,砷化铟器件在稳定性、低噪声和最小温度系统等方面的性能至今还未被其它材料超越。 许多年来,集成电路制造商一直在致力于向市场提供硅霍尔效应器件。它们的大批量生产设施和向传感器增加其它电路的能力为低成本高度通用的器件带来了希望。到20世纪70年代晚期,硅霍尔效应开关得到了长足发展。施密特触发器和输出晶体管的加入给业界带来了极有影响力的器件,这种器件可以提供与磁场存在或消失有关的大输出变化。但获得精确和可重复的结果还存在一些问题。测量的结果通常会受到高温度系数和可变开关校准的影响。直到20世纪80年代,现代校准和补偿电路才使得当今的集成式传感器达到了相当高的性能水平。 【分页导航】 第1页: 霍尔效应传感器的工作原理 第2页: 用于磁场测量的仪器级传感器 第3页: 传感器安装替代方案 第4页: 集成的接近与旋转传感器 第5页: 霍尔效应传感器历史 《电子技术设计》网站版权所有,谢绝转载
  • 热度 23
    2014-5-13 15:08
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    本篇文章,我将介绍个有意思的设备。 她就是Chimaera,一个基于电磁场效应的非接触式电子音乐控制器。   弹奏Chimaera的声音 霍尔效应传感器阵列及其周围部件组成了一个连续的2D互动空间。戴在手指上的钕磁铁传感器会让你欣喜。设备连续跟踪位置及其相对应的磁铁沿伏在传感器阵列上,以产生事件信号。除去两个位置信号,每个事件都携带磁场极化,唯一的标识和组关联。这些通用事件信号根据主系统上的自定义影射,最终转化为音乐事件。 硬件 目前Chimare的硬件由两种类型 的印制电路板 和 一个可选外壳构成。 1. 传感器单元(SU-16) 单个的传感器电路很简单, 这是16线性霍尔效应传感器(S0-S15)复用一个输出16:1 多路 复用器(CD74HC4067) 输出 。每个传感器 的 模拟输出 连接 多路复用器的一个输出。复用器有一个模拟输出,来连接一个给定输出,并被由DSP单元驱动的优选四数字信道(CS0-CS3)控制。 2. 数字信号处理单元(DSP-F3) Chimaera DSP单元是一个混合信号板。它用了一个 STMicroelectronics (STM32F303Cx) 的32位ARM Cortex M4控制器,时钟频率72MHz。可用外设中,我们使用 FPU, ADC1, ADC2, ADC3, SPI1, I2C2, DMA1, DMA2, USB,几种定时器和一对GPIO。主电路运行在3.3V下,由低压降稳压器(LM1117)驱动。利用单片机,我们使用一个来自WIZnet的全硬件UDP/TCP/IP/PHY 芯片(W5500),它来处理所有的地基网络,并通过SPI1进行通信。这两个EEPROM(24LC64,24AA025E48)存储Chimaera的MAC地址,配置及传感器标定数据。关于在传感器单元(在5V下运行)上的复用器切换,需要一个逻辑电平转换器,我们用的是TTL逻辑下的4位计数器(74HCT163),由一个5V降压稳压器(MCP1754)驱动。 关于硬件的更多信息 固件 固件文档 Chimaera 固件库
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    Allegro_设备设计者为何应考虑将霍尔效应传感器芯片用于电机控制
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    时间: 2020-1-6 15:02
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    霍尔器件是一种基于霍尔效应的磁传感器,已发展成一个品种多样的磁传感器产品族,并已得到广泛的应用。本文简要介绍其工作原理,产品特性及其典型应用。……
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    时间: 2019-6-7 22:20
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    上传者: royalark_912907664
    目前市场上电流检测设备是采用电流传感器或者互感器居多,但是都有其局限性,比如传感器检测直流或交流电流则输出为相应的直流与交流信号,而互感器只能检测交流信号。同时由于产品的输出信号中往往夹杂着交流量和直流量,往往造成系统数字采样后整体误差增大。基于以上背景,本文设计一种电流变送器,能够同时检测直流、任意波形的交流信号并输出纯净的直流信号来反映输入信号变化。通过设计电路的参数计算,调节磁芯气隙尺寸或电路放大倍数可以实现任意电流大小的测量。