霍爾傳感器是根據霍爾效應制作的一種磁場傳感器。霍爾效應是磁電效應的一種,這一現象是霍爾(A.H.Hall,1855—1938)于1879年在研究金屬的導電機構時發現的。后來發現半導體、導電流體等也有這種效應,而半導體的霍爾效應比金屬強得多,利用這現象制成的各種霍爾元件,廣泛地應用于工業自動化技術、檢測技術及信息處理等方面。霍爾效應是研究半導體材料性能的基本方法。通過霍爾效應實驗測定的霍爾系數,能夠判斷半導體材料的導電類型、載流子濃度及載流子遷移率等重要參數。
霍爾傳感器作用
霍爾傳感器的作用: 車上的霍爾傳感器又叫凸輪軸位置傳感器。作用是判缸點火,就是說是調整點火時間的。他壞掉的話不影響著車,但是發動機不能正常運行,很嚴重。對油耗不是影響不影響的問題,是不完全不能控制。要更換。 霍爾傳感器的工作原理:
霍爾電流傳感器是根據霍爾原理制成的。它有兩種工作方式,即磁平衡式和直式。霍爾電流傳感器一般由原邊電路、聚磁環、霍爾器件、(次級線圈)和放大電路等組成。
1、直放式電流傳感器(開環式)
眾所周知,當電流通過一根長導線時,在導線周圍將產生一磁場,這一磁場的大小與流過導線的電流成正比,它可以通過磁芯聚集感應到霍爾器件上并使其有一信號輸出。這一信號經信號放大器放大后直接輸出,一般的
額定輸出標定為4V。
2、磁平衡式電流傳感器(閉環式)
磁平衡式電流傳感器也稱補償式傳感器,即主回路被測電流Ip在聚磁環處所產生的磁場通過一個次級線圈,電流所產生的磁場進行補償, 從而使霍爾器件處于檢測零磁通的工作狀態。
磁平衡式電流傳感器的具體工作過程為:當主回路有一電流通過時,在導線上產生的磁場被聚磁環聚集并感應到霍爾器件上, 所產生的信號輸出用于驅動相應的功率管并使其導通,從而獲得一個補償電流Is。 這一電流再通過多匝繞組產生磁場 ,該磁場與被測電流產生的磁場正好相反,因而補償了原來的磁場, 使霍爾器件的輸
出逐漸減小。當與Ip與匝數相乘 所產生的磁場相等時,Is不再增加,這時的霍爾器件起指示零磁通的作用 ,此時可以通過Is來平衡。被測電流的任何變化都會破壞這一平衡。 一旦磁場失去平衡,霍爾器件就有信號輸出。經功率放大后,立即就有相應的電流流過次級繞組以對失衡的磁場進行補償。從磁場失衡到再次平衡,所需的時間理論上不到1μs,這是一個動態平衡的過程。
霍爾傳感器的應用
按被檢測對象的性質可將它們的應用分為:直接應用和間接應用。前者是直接檢測受檢對象本身的磁場或磁特性,后者是檢測受檢對象上人為設置的磁場,這個磁場是被檢測的信息的載體,通過它,將許多非電、非磁的物理量,例如速度、加速度、角度、角速度、轉數、轉速以及工作狀態發生變化的時間等,轉變成電學量來進行檢測和控制。
(一)線性型霍爾傳感器主要用于一些物理量的測量。例如:
1.電流傳感器
由于通電螺線管內部存在磁場,其大小與導線中的電流成正比,故可以利用霍爾傳感器測量出磁場,從而確定導線中電流的大小。利用這一原理可以設計制成霍爾電流傳感器。其優點是不與被測電路發生電接觸,不影響被測電路,不消耗被測電源的功率,特別適合于大電流傳感。
霍爾電流傳感器工作原理如圖6所示,標準圓環鐵芯有一個缺口,將霍爾傳感器插入缺口中,圓環上繞有線圈,當電流通過線圈時產生磁場,則霍爾傳感器有信號輸出。
2.位移測量
如圖7所示,兩塊永久磁鐵同極性相對放置,將線性型霍爾傳感器置于中間,其磁感應強度為零,這個點可作為位移的零點,當霍爾傳感器在Z軸上作△Z位移時,傳感器有一個電壓輸出,電壓大小與位移大小成正比如果把拉力、壓力等參數變成位移,便可測出拉力及壓力的大小,如圖8所示,是按這一原理制成的力傳感器。
二)開關型霍爾傳感器主要用于測轉數、轉速、風速、流速、接近開關、關門告知器、報警器、自動控制電路等。
1.測轉速或轉數
如圖9所示,,在非磁性材料的圓盤邊上粘一塊磁鋼,霍爾傳感器放在靠近圓盤邊緣處,圓盤旋轉一周,霍爾傳感器就輸出一個脈沖,從而可測出轉數(計數器),若接入頻率計,便可測出轉速。
如果把開關型霍爾傳感器按預定位置有規律地布置在軌道上,當裝在運動車輛上的永磁體經過它時,可以從測量電路上測得脈沖信號。根據脈沖信號的分布可以測出車輛的運動速度。
2.各種實用電路
開關型霍爾傳感器尺寸小、工作電壓范圍寬,工作可靠,價格便宜,因此獲得極為廣泛的應用。下面列舉兩個實用電路加以說明:
電路1 防盜報警器
如圖10所示,將小磁鐵固定在門的邊緣上,將霍爾傳感器固定在門框的邊緣上,讓兩者靠近,即門處于關閉狀態時,磁鐵靠近霍爾傳感器,輸出端3為低電平,當門被非法撬開時,霍爾傳感器輸出端3為高電平,非門輸出端Y為低電平,繼電器J吸合,Ja閉合,蜂鳴器得電后發出報警聲音。
電路2 公共汽車門狀態顯示器
使用霍爾傳感器,只要再配置一塊小永久磁鐵就很容易做成車門是否關好的指示器,例如公共汽車的三個門必須關閉,司機才可開車。電路如圖11所示,三片開關型霍爾傳感器分別裝在汽車的三個門框上,在車門適當位置各固定一塊磁鋼,當車門開著時,磁鋼遠離霍爾開關,輸出端為高電平。若三個門中有一個未關好,則或非門輸出為低電平,紅燈亮,表示還有門未關好,若三個門都關好,則或非門輸出為高電平,綠燈亮,表示車門關好,司機可放心開車。