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[电子百科] 霍尔传感器的工作原理


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发布时间:2011-5-19 14:51:21
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霍尔传感器的工作原理

霍尔传感器具有胡:多优点:结构牢固、体积小、重苗轻、寿命长、安装方便、功耗小、频率高(可达IMHz)、耐震动、不怕灰尘/油污,水汽及盐雾等的污染或腐蚀。

现在常崩的霍尔传感器是利用硅集成电路工艺将霍尔元件和测量线路集成在一起的一

种集成霍尔传感器,如图11-12历示。集成霍尔传感器取消了传感器和测量电路之问的界限,实现了材料、元件、电路三化一体。集成霍尔传感器与分立传感器相比,由于减少了焊点,因此显著地提高了可靠性。

图11一12常见的霍尔传感器

集成霍尔传感器通常有三个引脚,即供电端、接地端、信号输出端,也有一些四个引脚的双输出L补型霍尔传感器。集成霍尔传感器的输出是经过处理的霍尔输出信号。在通常情蛀不敏感移动方向情况下,当外加磁场的南极(S极)接近霍尔传感器外壳上打有型号标志的一面时,作用到霍尔电路上的磁场方向为上E,输出电压会高于无磁场时的输出电压。反之,当磁场的N极接近霍尔传感器外壳上打有型号标志的一面时,输出电压降低。按照输出信号的形式,集成霍尔传感器可以分为线性集成霍尔传感器和开关型集成霍尔传感器两种类型。

1.线性集成霍尔传感器

线性集成霍尔传感器是把霍尔元件与放大线路集成在一起的传感器。其输出信号电压与加在霍尔元件上的磁感应强度成比例,当元件敏感面磁场强弱变化时,输出为1.0--4.2V连续线性变化(若电源供电为5V)。线性集成霍尔传感器的电路比较简单,用于精度要求不高的场合。线性集成霍尔传感器由霍尔元件、差分放大器和射极跟随器组成。其内部电路如图11-13所示。

幽11—13线性集成霍尔传感器内部电路

图11-13电路中,霍尔元件的输出信号经由VT1、VT2、R1~R5组成的第一级差分放大器放人后,再由VT3、VT6、R6、R7组成的第—.级差分放大器放大。第一级放大采用达林顿对管,射极电阻R8外接,适当选取R8的阻值,可以调整该极韵工作点,从向改变电路增益。在电源电压为9V、R8取2kQ时,全电路的增益可达1000倍左右,与分立元件霍尔传感

器相比,灵敏度大为提高。

线性集成霍尔传感器有很高的灵敏度和优良的线性度,适用于各种磁场检测。实际应用的线性集成霍尔传感器只有三个引脚,l脚通常为供电端,2脚为接地端,3脚为信号输出端。常用的线性集成霍尔传感器主要参数见表11-2。

2.开关型集成霍尔传感器

开关型集成霍尔传感器是把霍尔元件的输出经过处理后输出一个高电平或低电平的数字信号,故开关犁集成霍尔传感器又称雀尔开关或霍尔开关电路或霍尔数字电路,由稳压器、霍尔片、差分放大器、施密特触发器及输出级组成,如图11-14所示。

稳压器的作用是当电源电压从3.5 --20V变化时,保证电路正常工作;霍尔片的作用是

将变化的磁信号转换成相应的电信号;差分放人器用来将霍尔电压发生器输出的微弱电压信号放大;施密特触发器用来将差分放大器输出的模拟信号转换成数字信号。

在外磁场的作用下,当磁感应强度超过导通阈值BOP时,霍尔电路输出管导通,输出低电平后,磁感应强度再增加,仍保持导通态。若外加磁场的磁感应强度值降低到释放点BRP

时,输出管截止,输出端输出高电平,故称BOP为工作点,BRP为释放点,称BOP-BRP=BH

为回差。划差的存在使丌天电路的抗干扰能力增强。开关型集成霍尔传感器增强了开关电路的抗干扰能力,保证开关动作稳定,不产生振荡现象。常用的开关型集成霍尔传感器辛要参数见表11.3。

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