标签: 霍尔传感器

霍尔传感器的原理 霍尔传感器是一种固体的传感器，其输出电压与磁场强度成比例。顾名思义，这种器件是依赖于霍尔效应原理工作的。霍尔效应原理是在导体通电 和加有磁场的情况下，在导体的横向 上会产生电压。电子（在实践中多数载流子最常被使 用）在外部电场的驱动下会产生“漂移”，当暴露于磁场中时，这些运动 的带电粒子会受到一个垂直于电场和 磁场的力的作用。这个力会让导体的边缘充电，一边为正，一边为负。边缘充电 形成一个电场，电场给运动的电子施加一个与洛伦兹力相等但方向相反的力。电 势差是沿着导体的宽度方向，被称为霍尔电压。霍尔电压在实践中被应用为将两 个电接触连接到一个导体的两侧。 霍尔电压是随感应磁场的角度变化的，当磁场与霍尔传感器垂直时，霍尔电压达到*大值。 横向霍尔传感器 通常比较薄，形状为长方形的。他们比较成功的被应用为磁场间隙测量、表面磁场测量、普通的敞开式磁场侧脸高等。 轴向霍尔传感器 多数为圆柱形的，他们的主要应用包括环形磁体中心磁场测量，螺线管磁场测量、表面磁场测量、普通的磁场感应。 敏感区 霍尔传感器中包含一片半导体材料，半导体材料上有四个电极。通常被称为霍尔片，霍尔片是其*简单的形式，固定长度、宽度和厚度的长方形。由于电流源的触点短路效应，对磁场*灵敏的地方是在一个圈内，也就是在霍尔片的中心，直径与霍尔片宽度一致。因此，当敏感区给出时，上面所说的圈就是普通的估计。

霍尔传感器是一种基于霍尔效应的传感器。霍尔效应指的是当通过一个导体的电流受到外部磁场的影响时，导体内部将会产生一种电场，使得在导体两端的电势差发生变化，这种电势差变化称为霍尔电势差。利用这种现象，可以设计出一种可以测量磁场强度和方向的传感器，即霍尔传感器。 霍尔传感器分为线型霍尔传感器和开关型霍尔传感器两种。 　　（一）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。开关型霍尔传感器还有一种特殊的形式，称为锁键型霍尔传感器。 　　（二）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。 线性霍尔传感器又可分为开环式和闭环式。闭环式霍尔传感器又称零磁通霍尔传感器。线性霍尔传感器主要用于交直流电流和电压测量。 霍尔元件是实现磁场测量的核心部件，其特性决定了传感器的灵敏度和精度。信号放大与处理电路用于将霍尔元件输出的微弱信号放大并处理成能够被记录和使用的数字信号，通过外壳则保护传感器内部电路免于受到外界环境的干扰。 ​

霍尔传感器是根据霍尔效应制作的一种磁场传感器。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。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。 磁场中有一个霍尔半导体片，恒定电流I从A到B通过该片。在洛仑兹力的作用下，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，这就是所谓的霍尔电压。 　　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，霍尔电压值很小，通常只有几个毫伏，但经集成电路中的放大器放大，就能使该电压放大到足以输出较强的信号。若使霍尔集成电路起传感作用，需要用机械的方法来改变磁感应强度。下图所示的方法是用一个转动的叶轮作为控制磁通量的开关，当叶轮叶片处于磁铁和霍尔集成电路之间的气隙中时，磁场偏离集成片，霍尔电压消失。这样，霍尔集成电路的输出电压的变化，就能表示出叶轮驱动轴的某一位置，利用这一工作原理，可将霍尔集成电路片用作用点火正时传感器。霍尔效应传感器属于被动型传感器，它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。 霍尔效应 霍尔效应从本质上讲是运动的带电粒子在磁场中受洛仑兹力作用引起的偏转。当带电粒子（电子或空穴）被约束在固体材料中，这种偏转就导致在垂直电流和磁场的方向上产生正负电荷的聚积，从而形成附加的横向电场。对于图一所示的半导体试样，若在X方向通以电流Is，在Z方向加磁场B，则在Y方向即试样A，A′电极两侧就开始聚积异号电荷而产生相应的附加电场。电场的指向取决定于测试样品的电类型。

01 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. 02 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。 03 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。 04 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） 05 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） 06 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 （如有侵权，联系删除） 本文章源自奇迹物联开源的物联网应用知识库Cellular IoT Wiki，更多技术干货欢迎关注收藏Wiki： Cellular IoT Wiki 知识库(https://rckrv97mzx.feishu.cn/wiki/wikcnBvAC9WOkEYG5CLqGwm6PHf)

在严苛的汽车环境中， 内置抗杂散场干扰的智能霍尔传感器 是位置测量的理想解决方案。 几十年来，霍尔效应磁性传感器技术一直被用于探测磁极性器件的存在或位置。大约自2010年起，包括艾迈斯欧司朗在内的传感器公司一直在探索如何将完整的信号链（从霍尔传感器元件到信号调节、信号处理和通信接口）整合到采用标准CMOS制造工艺的单芯片系统中，以便提高磁性位置传感器的应用价值。 整合旨在生产出具有以下特性的磁性位置传感器系统： 更小更轻，以便将适应于空间受限的应用； 具有竞争力的价格，受益于大规模生产CMOS芯片工艺带来的经济效益； 更易于实现的应用设计，通过大多数微控制器和微处理器所支持的一系列标准接口提供计算的位置坐标； 提供有价值的特性，包括有助于提供可靠运行的监控、安全性和诊断功能磁性传感器芯片制造商已经采用了各种方式来整合霍尔效应技术，其产品在成本与性能和功能之间进行了不同的权衡取舍。 在汽车行业中，磁性位置传感器的应用具有更为独特且严苛的要求。 本白皮书从磁性位置传感器的属性、低成本产品的不足、汽车市场的全新高要求以及创新独特技术带来的优势等，解释了通用磁性位置传感器为何不能充分满足应用需求的原因，并描述了艾迈斯欧司朗开发的独有（在某些情况下受专利保护）传感器技术如何为未来的乘用车和商用车应用提供所需的可靠性、稳健性和准确性。 请留意，除了双晶元封装专利技术之外，艾迈斯欧司朗智能霍尔传感器支持符合功能安全标准的其他各种特性。这些特性包括： 自动检测失效霍尔传感器元件 扩展的片上故障诊断，包括检测缺失磁体或未对准磁体 安全失效功能可在传感器发生故障时确保系统安全运行 自动增益控制(AGC)增强