7.4 霍尔式传感器应用实例
霍尔电流传感器的应用
霍尔电流传感器的应用霍尔电流传感器广泛应用在变频调速装置、逆变装置、UPS电源、通信电源、电焊机、电力机车、变电站、数控机床、电解电镀、微机监测、电网监测等需要隔离检测电流的设施中以及新兴的太阳能、风能和地铁轨道信号、汽车电子等领域。
1、继电保护与测量：在工业应用中，来自高压三相输电线路电流互感器的二次电流，如分别经三只霍尔电流传感器，按比例转换成毫伏电压输出，然后再经运算放大器放大及有源滤波，得到符合要求的电压信号，可送微机进行测量或处理。
在这里使用霍尔电流传感器可以很方便地实现了无畸变、无延时的信号转换。
2、在直流自动控制调速系统中的应用：在直流自动控制调速系统中，用霍尔电流电压传感器可以直接代替电流互感器，不仅动态响应好，还可实现对转子电流的最佳控制以及对晶闸管进行过载保护。
3、在逆变器中的应用：在逆变器中，用霍尔电流传感器可进行接地故障检测、直接测和交流测的模拟量传感，以保证逆变器能安全工作。
4、在不间断电源中的应用：在该应用中，用霍尔电流传感器进行控制，保证逆变电源正常工作。
使用①霍尔电流传感器发出信号并进行反馈，以控制晶闸管的触发角，②霍尔电流传感器发出的信号控制逆变器，③霍尔电流传感器控制浮充电源。
由于其响应速度快，霍尔电流传感器特别适用于计算机中的不间断电源。
5、在电子点焊机中的应用：在电子点焊机电源中，霍尔电流传感器起测量和控制作用。
它的快速响应能再现电流、电压波形，将它们反馈到可控整流器A、B，可控制其输出。
用斩波器给直流迭加上一个交流，可更精确地控制电流。
用霍尔电流传感器进行电流检测，既可测量电流的真正瞬时值，又不致引入损耗。
6、用于电车斩波器的控制：电车中的调速是由调整电压实现的。
而将霍尔电流传感器和其它元件配合使用，并将传感器的所有信号输入控制系统，可确保电车正常工作。
7、在交流变频调速电机中的应用：用变频器来对交流电机实施调速，在世界各发达国家已普遍使用，且有取代直流调速的趋势。
霍尔式传感器原理及应用(共9张PPT)
霍尔电势 VH 的大小 48)
式中 KH——霍尔常数，表示单位磁感应强度和
单位控制电流下所得的开路霍尔电势， 取决于材质、元件尺寸，并受温度变化影响；
α——电流方向与磁场方向夹角，如两者垂直，则sinα＝1。
磁场变化 材料的厚度 d 愈小，则 KH 就愈大、灵敏度愈高
霍尔芯片一般用非磁性金属、陶瓷或环氧树脂封装 若在一个方向上通以电流 I 磁场变化
洛伦兹力•F应L 的用方中向由不左用手定永则久决定磁铁产生的磁场，而是用一个可变电流作激磁的可变磁场，输
R为调节电阻，调节控制电流的大小 建立霍尔电势所需的时间极短(10-12~10-14)
使用时，I 和 B 都可作为输入信号，输出信号正比于两者的乘积
一式般中采K用H—N形—锗霍、尔锑常化寿数铟，命、表砷长示化单铟位、磁砷感化应镓强和度磷和砷化铟等
材料的厚度 d 愈小，则 KH 就愈大、灵敏度愈高
价格低
•可以广泛应用于测量：
位移
可转化为位移的力和加速度
在垂直于 B 和 I 的方向上产生一感应电动势 VH
洛伦兹力 FL 的方向由左手定则决定 当霍尔元件相对于磁极作x方向位移时，可得到输出电压VH=VH1-VH2，且ΔVH数值正比于位移量Δx，正负方向取决于位移Δx的方向 若在一个方向上通以电流 I 霍尔元件置于两相反方向的磁场中
霍尔元件霍可制尔成位传移传感感器器 的结构
R为调节电阻，调节控制电流的大小 建立霍尔电势所需的时间极短(10-12~10-14) 在垂直于 B 和 I 的方向上产生一感应电动势 VH
• 霍尔元件传感器既能测量位移的大小，又能鉴别位移的方向
•霍尔元件在静止状态下具有感受磁场的独特能力
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7.4 霍尔式传感器应用实例
4.霍尔元件在测量转速上的应用
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5.磁感应强度测量仪
探头的敏感面与磁场垂直， 控制电流恒定，则输出霍 尔电势UH正比于磁场， 故可以用来测量磁场。
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6.工件计数
¾ 输出：±4V；4~20mA;25mA;50mA;100mA.
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磁补偿式电流传感器原理图
7.4 霍尔式传感器应用实例
4.霍尔元件在测量转速上的应用
霍尔元件放在齿轮和永久磁铁中间,通以恒定电流, 当齿轮转动时,作用在元件上的磁通量发生变化,齿 轮对准磁极时,磁阻减小,磁通量增大;齿间隙对准 磁极时,磁阻增大,磁通量减小. 随着磁通量的变化,霍尔元件输出一个个脉冲信号. 旋转一周的脉冲数等于齿轮的齿数. 问：转速如何计算？
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优点:非接触式测量,测量精度高,不必切 断电路电流,测量范围广(0~几千赫兹), 本身不消耗电路功率.
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2.霍尔钳式电流表
（1）导线旁测法
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2.霍尔钳式电流表
（2）导线贯穿磁芯法
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7.汽车点火装置
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8.自动供水装置
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什么是霍尔传感器，它是如何工作的，有什么应用？
什么是霍尔传感器，它是如何工作的，有什么应用？霍尔效应传感器霍尔效应传感器是用来测量磁场大小的线性传感器。
这些传感器利用霍尔效应原理，在检测到磁场时产生霍尔电压，用于测量磁感应强度。
线性传感器可以测量大范围的磁场。
除了磁场，这些传感器还用于检测位置，速度。
对于这些传感器来说，输出电压与磁场大小成正比。
霍尔效应传感器的工作原理利用霍尔电压原理作为霍尔效应传感器的工作原理。
在导体的薄带上，通电时电子沿直线流动。
当这个带电导体与与电子运动方向垂直的磁场接触时，电子就会发生偏转。
一些电子被收集到一边，而另一些则被收集到另一边。
因此，导体的一个平面表现为负电荷，而另一个表现为正电荷。
这就产生了电位差和电压。
这个电压叫做霍尔电压。
电子继续从平面的一边移动到另一边，直到电场作用在带电粒子上的力和引起磁场变化的力之间达到平衡。
当这种分离停止时，该瞬间的霍尔电压值就给出了磁通量密度的测量值。
根据霍尔电压与磁通密度的关系，霍尔效应传感器有两种类型。
在线性传感器中，输出电压与磁通密度成线性关系。
在门限传感器中，在每个磁通密度下，输出电压都会急剧下降。
霍尔效应传感器可以看作是线性传感器。
为了处理传感器的输出，这些需要一个线性电路，可以为传感器提供恒定的驱动电流，也可以放大输出信号。
霍尔效应传感器的用途是什么?霍尔效应传感器便宜、坚固、可靠、小巧、易于使用，所以你会在许多不同的机器和日常设备中发现它们，从汽车点火装置到电脑键盘、工厂机器人到健身自行车这是一个很常见的例子，你可能正在用在你的电脑上。
在一个无刷直流电机(用于诸如硬盘和软盘驱动器之类的东西)，你需要能够在任何时候准确地感觉到电机的位置。
安装在转子(电机的旋转部分)附近的霍尔效应传感器将能够通过测量磁场的变化来非常精确地探测其方向。
这样的传感器还可以用来测量速度(例如，计算车轮或汽车发动机凸轮或曲轴的旋转速度)。
你经常会在电子速度计和风速计(风速计)中发现它们，它们可以以类似的方式用于簧管开关。
霍尔传感器及应用优秀课件
若取 RH = 1 / nq 则
图7-1 霍尔效应
IB UH RH d
RH为霍尔元件的霍尔系数。显然，霍尔系数由半
导体材料的性质决定，它反映材料霍尔效应的强弱。
设
KH
RH d
湖州职业技术学院机电分院
UHKHIB
KH为霍尔元件的灵敏度，它表示一个霍尔元件 在单位控制电流和单位磁感应强度时产生的霍尔电压 的大小。单位是mV/（mA·T）
7.1 霍尔效应及霍尔元湖件州职业技术学院机电分院
一、 霍尔效应
霍尔效应
B
b FE
FL v
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d
I UH
l
图7-1 霍尔效应
湖州职业技术学院机电分院
设霍尔元件为N型半导体，当它通电流I时
FL = qvB
(7-1)
当电场力与洛仑兹力相等时，达到动态平衡，这时有 qEH=qvB
B
C
D
U0
I
A
图7-4 不等位电势
R1 B
R2
C R3
D R44
A
图7-5 霍尔元件的等效电路
A
C
D
B
W
R1 C
A R2 D
R3
R4
B
W （a）
几种常用补偿方法 湖州职业技术学院机电分院
A
C
D
B
A
C
D
(b)
B
W
W
R1 Cห้องสมุดไป่ตู้
A R2 D
R1 C
A R2 D
R3
R4
B
W （b）
R3
R4
B
W （c）
2. 温度误差及补偿
霍尔传感器应用场景
霍尔传感器应用场景一、汽车行业在汽车行业中，霍尔传感器被广泛应用于转速测量和位置检测。
例如，在发动机中，霍尔传感器可以用来检测曲轴的转速和位置，从而实现点火和喷油的精确控制。
此外，霍尔传感器还可以用来检测车速、油门位置等信息，提供给车辆控制系统，从而实现智能化驾驶。
二、工业领域在工业领域中，霍尔传感器可以用来监测电机的转速和位置，实现精确的控制。
此外，霍尔传感器还可以用来检测磁场的强度和方向，应用于磁力计、磁力传感器等领域。
另外，在工业生产中，霍尔传感器还可以用来检测物体的位置、速度等信息，实现自动化控制。
三、电子设备在电子设备中，霍尔传感器可以应用于手机、平板电脑等移动设备中的指南针功能。
霍尔传感器可以感知地球的磁场，并通过计算得出手机的朝向，提供给导航软件等应用。
此外，霍尔传感器还可以用于检测电子设备中的磁盘驱动器、风扇等部件的转速，实现故障检测和控制。
四、医疗领域在医疗领域中，霍尔传感器可以应用于磁共振成像(MRI)设备中。
霍尔传感器可以检测磁场的强度和方向，从而帮助医生获取更准确的图像。
此外，霍尔传感器还可以用来监测心率、血氧饱和度等生理参数，实现健康监测和医疗设备的控制。
五、能源领域在能源领域中，霍尔传感器可以应用于风力发电机组中的转速检测和位置测量。
霍尔传感器可以感知风力发电机组的转子位置和转速，从而实现对发电机组的控制和调整。
此外，霍尔传感器还可以用来检测电流、电压等电力参数，实现能源的监测和控制。
六、安防领域在安防领域中，霍尔传感器可以应用于门窗磁感应器中。
通过在门窗上安装霍尔传感器，可以实现对门窗状态的监测，当门窗被打开或关闭时，传感器会发出信号，触发安防系统的警报。
此外，霍尔传感器还可以用于磁卡锁、电子锁等安防设备中，实现对门锁状态的检测和控制。
霍尔传感器在汽车行业、工业领域、电子设备、医疗领域、能源领域和安防领域等多个领域都有着广泛的应用。
随着技术的不断进步，霍尔传感器的应用场景还将不断扩大，为各行各业提供更多的创新解决方案。
霍尔传感器在生活中的应用
霍尔传感器在生活中的应用以霍尔传感器在生活中的应用为题，我们来探讨一下这个小小的传感器在我们日常生活中的各种应用。
我们需要了解一下霍尔传感器的原理。
霍尔传感器是一种基于霍尔效应的传感器，利用磁场的影响来测量电流、磁场强度、速度等物理量。
它由霍尔元件、电源和信号处理电路组成。
当有磁场作用于霍尔元件时，会产生电势差，通过信号处理电路可以转换成电压或电流信号输出。
在生活中，霍尔传感器有很多应用。
首先，我们可以看到它在汽车领域的广泛应用。
比如，在汽车的发动机控制系统中，霍尔传感器可以用来测量曲轴的转速和位置，从而帮助控制点火时机和喷油量，以提高发动机的效率和性能。
此外，霍尔传感器还可以用于测量车速、车轮转速等信息，为防抱死制动系统（ABS）和牵引力控制系统（TCS）提供数据支持。
除了汽车领域，霍尔传感器还广泛应用于家电和消费电子产品中。
举个例子，在电动工具中，霍尔传感器可以用来检测电动机的转速和位置，从而实现电动工具的精确控制和安全保护。
在智能手机中，霍尔传感器可以用来检测手机的翻盖状态，当手机翻盖时自动关闭屏幕或调整屏幕亮度，从而延长电池寿命和提高用户体验。
霍尔传感器还可以应用于安防领域。
比如，在门禁系统中，霍尔传感器可以用来检测门的开关状态，当门被非法打开时，系统会发出警报并记录相关信息。
在家庭安防系统中，霍尔传感器可以用来检测门窗的开关状态，当有人非法进入时，系统会及时报警，提高家庭的安全性。
除了上述领域，霍尔传感器还有很多其他应用。
比如，在医疗设备中，霍尔传感器可以用来测量人体的血流速度、心率等信息，从而帮助医生进行诊断和治疗。
在工业自动化领域，霍尔传感器可以用来检测物体的位置、速度、角度等信息，从而实现自动化控制和生产过程的优化。
霍尔传感器在生活中有着广泛的应用。
它不仅可以用于汽车、家电和消费电子产品，还可以应用于安防、医疗设备和工业自动化等领域。
随着科技的不断进步，我们相信霍尔传感器在未来会有更多的创新应用，为我们的生活带来更多便利和安全。
霍尔传感器的原理应用
霍尔传感器的原理应用1. 霍尔传感器的原理霍尔传感器是一种利用霍尔效应来测量磁场强度或检测磁场变化的传感器。
霍尔效应是指当导体中有电流通过时，若置于磁场中，会在导体两侧产生一种横向电场的现象。
这种横向电场产生的电势差就被称为霍尔电势。
霍尔传感器的原理主要基于这一效应，通过测量霍尔电势的大小来间接测量磁场的强度。
基本的霍尔传感器由霍尔元件和信号处理电路组成。
当磁场施加于霍尔元件上时，电路中产生的霍尔电势会引起信号处理电路的变化，从而实现对磁场的检测。
2. 霍尔传感器的应用霍尔传感器在各个领域都有广泛的应用。
下面列举了几个典型的应用场景。
•磁力计测量：霍尔传感器可以用来测量磁力的大小和方向。
例如，在汽车工业中，霍尔传感器可以被用于测量车辆的速度和转向角度。
同时，霍尔传感器还可以被用于测量电动机的转速和位置。
•磁条刷卡：霍尔传感器可以被应用于磁条卡的读取。
磁条卡中包含了一些磁性颗粒，当磁条刷过霍尔传感器时，传感器可以检测到磁场的变化，并将其转化为相应的电信号，实现磁条卡的读取和识别。
•磁通测量：霍尔传感器可以被用来测量磁通的大小。
磁通是单位时间内通过一面给定面积的磁场强度的量度。
在电力系统中，霍尔传感器可以被用来测量发电机或变压器中的磁通变化，从而实现对电力系统的监测和控制。
•安全检测：由于霍尔传感器对磁场的敏感性，它可以被用于安全检测领域。
例如，在电梯和自动扶梯中，霍尔传感器可以被用来检测电梯或扶梯是否正常运行，通过对磁场的检测，实现安全控制和故障报警。
•位置检测：霍尔传感器可以用于位置检测。
例如，在工业机械中，霍尔传感器可以被用来检测机械设备的位置，从而实现对设备的控制和监测。
以上只是霍尔传感器应用的几个例子，实际上，霍尔传感器还有许多其他应用领域，如电子设备、航天航空、医疗器械等等。
3. 霍尔传感器的优势和限制霍尔传感器具有许多优势，这也是它被广泛应用的原因之一。
•非接触式检测：相比于其他传感器（如光电传感器、触摸传感器等），霍尔传感器可以实现非接触式检测，不需要物理接触被测物体，从而减少了传感器与被测物体的摩擦和磨损。
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7.4 霍6:31
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7.4 霍尔式传感器应用实例
7.汽车点火装置
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8.自动供水装置
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（2）导线贯穿磁芯法
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7.4 霍尔式传感器应用实例
2.霍尔钳式电流表
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7.4 霍尔式传感器应用实例
2.霍尔钳式电流表
（3）磁芯绕线法
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7.4 霍尔式传感器应用实例
3.LEM模块（大电流、大电压传感器）
¾ 瑞士LEM公司产品； ¾ 电压传感器：
0～500V；0～3000V；0～6400V
实验三：位移传感器特性试验
实验教师办公地点：机械楼Z508 实验地点：机械楼Z501 时间：
具体时间、地点，以班级为单位联系
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¾ 电流传感器
10mA~2A;2A～25A；25A～200A；50A-500A；500A～ 10000A；
¾ 输出：±4V；4~20mA;25mA;50mA;100mA.
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磁补偿式电流传感器原理图
7.4 霍尔式传感器应用实例
4.霍尔元件在测量转速上的应用
霍尔元件放在齿轮和永久磁铁中间,通以恒定电流, 当齿轮转动时,作用在元件上的磁通量发生变化,齿 轮对准磁极时,磁阻减小,磁通量增大;齿间隙对准 磁极时,磁阻增大,磁通量减小.
7.4 霍尔式传感器应用实例
1.霍尔式压力计
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dU H dx
= KHI
dB dx
=k
将上式积分可以得到：
U H = kx
霍尔电势与位移量成线性关系， 霍尔电势的极性反映了元件位移 的方向，磁场梯度越大，灵敏度 越高，磁场梯度越均匀，输出线 性越好。
1
7.4 霍尔式传感器应用实例
1.霍尔式压力计
利用霍尔元件测量位移惯性小，反映速度 快，可用来测量力、压力、压差、液位、 流量等。
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7.4 霍尔式传感器应用实例
2.霍尔钳式电流表
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3
7.4 霍尔式传感器应用实例
2.霍尔钳式电流表
采用环形铁心做集束器,霍尔元件放在空 隙中间. 在载流体(导线)的周围会产生正比于该电 流的磁场,用霍尔元件来测量这一磁场,其 输出的霍尔电势正比于该磁场,通过对磁 场的测量可以间接测量电流的大小.
优点:非接触式测量,测量精度高,不必切 断电路电流,测量范围广(0~几千赫兹), 本身不消耗电路功率.
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7.4 霍尔式传感器应用实例
2.霍尔钳式电流表
（1）导线旁测法
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7.4 霍尔式传感器应用实例
2.霍尔钳式电流表
随着磁通量的变化,霍尔元件输出一个个脉冲信号.
旋转一周的脉冲数等于齿轮的齿数.
问：转速如何计算？
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7.4 霍尔式传感器应用实例
4.霍尔元件在测量转速上的应用
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7.4 霍尔式传感器应用实例
5.磁感应强度测量仪