集成霍尔传感器
集成霍尔电流传感器
集成霍尔电流传感器
集成霍尔电流传感器是一种用于测量电流值的特殊传感器，它可以将电流转换成数字信号，便于传输、记录和处理。
它具有极高的精度、最高的分辨率和很低的噪声水平，并且具有小尺寸、低功耗等优势。
因此，集成霍尔电流传感器也被广泛应用于汽车、家用电器、农业、医疗等领域。
可以将集成霍尔电流传感器分为三类：线性霍尔电流传感器、模拟霍尔电流传感器和数字霍尔电流传感器。
首先，线性霍尔电流传感器以恒定的输出系数线性输出电流量，它主要用在测量大电流、中小电流以及微弱电流的应用领域中。
它拥有极高的分辨率，可以探测出微弱的电流变化，而且它的输出受到电流负载的影响较小，性能稳定。
其次，模拟霍尔电流传感器实现了模拟信号的顺利输出，可以直接将电流转换成模拟信号输出，它的输出分辨率也相对较高，而且受电流负载的影响较小，性能稳定，具有广泛的应用前景。
最后，数字霍尔电流传感器通过数字方式将电流信号转换成数字信号，它的精度比模拟霍尔电流传感器更高，它无需外界电压，可以在包括脉冲到可调电压在内的多种数字电源下工作，性能更加稳定，对输入电流负载也更加稳定，输出精度也更高。
集成霍尔电流传感器的优势在于具有小尺寸、低功耗和高精度等特点，它可以将电流转换成数字信号，方便传输、记录和处理，因此它在汽车、家用电器、农业、医疗等领域被广泛应用。
目前，集成霍
尔电流传感器已经成为现代电力行业和能源管理过程中不可缺少的重要组件。
它可以将电流测量准确地传输到仪器和设备，从而实现节能效果，改善能源效率。
未来，随着技术的发展，集成霍尔电流传感器将继续发挥其重要的作用，助力社会的发展，在汽车、家用电器、农业、医疗等领域越来越受重视，并可以更好地为消费者服务。
霍尔传感器的工作原理、分类及应用
霍尔传感器是一种磁传感器。
用它可以检测磁场及其变化，可在各种与磁场有关的场合中使用。
霍尔传感器以霍尔效应为其工作基霍尔传感器是一种磁传感器。
用它可以检测磁场及其变化，可在各种与磁场有关的场合中使用。
霍尔传感器以霍尔效应为其工作基础，是由霍尔元件和它的附属电路组成的集成传感器。
霍尔传感器在工业生产、交通运输和日常生活中有着非常广泛的应用。
一、霍尔效应霍尔元件霍尔传感器霍尔效应如图1 所示，在半导体薄片两端通以控制电流I，并在薄片的垂直方向施加磁感应强度为 B 的匀强磁场，则在垂直于电流和磁场的方向上，将产生电势差为UH 的霍尔电压，它们之间的关系为。
式中d 为薄片的厚度，k 称为霍尔系数，它的大小与薄片的材料有关。
上述效应称为霍尔效应，它是德国物理学家霍尔于1879 年研究载流导体在磁场中受力的性质时发现的。
(二)霍尔元件根据霍尔效应，人们用半导体材料制成的元件叫霍尔元件。
它具有对磁场敏感、结构简单、体积小、频率响应宽、输出电压变化大和使用寿命长等优点，因此，在测量、自动化、计算机和信息技术等领域得到广泛的应用。
(三)霍尔传感器由于霍尔元件产生的电势差很小，故通常将霍尔元件与放大器电路、温度补偿电路及稳压电源电路等集成在一个芯片上，称之为霍尔传感器。
霍尔传感器也称为霍尔集成电路，其外形较小，如图2 所示，是其中一种型号的外形图。
二、霍尔传感器的分类霍尔传感器分为线性型霍尔传感器和开关型霍尔传感器两种。
(一)线性型霍尔传感器由霍尔元件、线性放大器和射极尾随器组成，它输出摹拟量。
(二)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。
三、霍尔传感器的特性(一)线性型霍尔传感器的特性输出电压与外加磁场强度呈线性关系，如图3 所示，可见，在B1~B2 的磁感应强度范围内有较好的线性度，磁感应强度超出此范围时则呈现饱和状态。
(二)开关型霍尔传感器的特性如图4 所示，其中BOP 为工作点“开”的磁感应强度，BRP 为释放点“关”的磁感应强度。
霍尔传感器
第八章霍尔传感器第二讲霍尔集成传感器和霍尔传感器的应用教学目的要求：1.理解霍尔开关和霍尔线性集成传感器的原理和结构。
2.理解霍尔传感器的实际应用。
教学重点：霍尔传感器的实际应用教学难点：霍尔开关和霍尔线性集成传感器的原理教学学时：2学时教学内容：一、霍尔集成传感器1.霍尔开关集成传感器1）．工作原理霍尔开关集成传感器是以硅为材料，利用平面工艺制造而成的。
由于N型硅的外延层（3）整形电路：一般采用施密特触发器，它把经差分放大的电压整形为矩形脉冲，实现A/D转换。
（4）输出管：由一个或两个三极管组成，采用单管或双管集电极开路输出，集电极输出的优点是可以跟很多类型的电路直接连接，使用方便。
（5）电源电路：包括稳压电路和恒流电路，设置稳压和恒流电路的目的，一方面是为了改善霍尔传感器的温度性能，另一方面可以大大提高集成霍尔传感器工作电源电压的适用范围。
2）．霍尔开关集成传感器的特性（1）磁特性霍尔开关集成传感器的磁特性是指由高电平翻转为低电平的导通磁感应强度B（H→。
L）、由低电平翻转为高电平的截止磁感应强度B（L→H）和磁感应强度的滞环宽度B 滞环宽度对霍尔开关集成传感器是必需的：（2输出高电平导通电源电流I CCL等参数。
2. 霍尔线性集成传感器线性集成霍尔传感器是将霍尔器件、放大电路、电压调整电路、电流放大输出级、失U随外加磁感应强度B呈调调整和线性度调整部分集成在一块芯片上，其特点是输出电压o线性变化。
霍尔线性集成传感器分单端输出和双端输出两种，它们的结构如图8-12（a）、（b）所示。
二、 霍尔传感器的应用由于霍尔传感器具有在静态状态下感受磁场的独特能力，而且它具有结构简单、体积小、重量轻、频带宽（从直流到微波）、动态特性好和寿命长、无触点等许多优点，因此在测量技术，自动化技术和信息处理等方面有着广泛应用。
归纳起来，霍尔传感器有三个方面的用途：（1）当控制电流不变时，使传感器处于非均匀磁场中，则传感器的霍尔电势正比于磁感应强度，利用这一关系可反映位置、角度或励磁电流的变化。
霍尔开关集成传感器的工作原理
霍尔开关集成传感器的工作原理嗨，朋友们！今天咱们来聊一聊一个超级有趣的东西——霍尔开关集成传感器。
这玩意儿可神奇了呢！我有个朋友小李，他是个电子设备迷。
有一次他拿着一个小玩意儿跟我显摆，说这就是霍尔开关集成传感器。
我当时就懵了，这是啥呀？他就开始给我讲起来。
咱们先想象一下，这个霍尔开关集成传感器啊，就像是一个特别敏锐的小侦探。
在它的世界里，磁场就是它要探寻的秘密。
这个传感器的核心部分是霍尔元件。
这霍尔元件可不得了，它就像一个有超能力的小薄片。
当把这个霍尔元件放在磁场里的时候，就会发生奇妙的事情。
电子们在这个元件里就像一群调皮的小虫子，磁场一出现，它们就会受到影响，改变自己的运动方向。
这就导致了霍尔元件的两侧会出现电压差，哎呀，这就像是在平静的湖面上突然出现了高低不同的水位一样神奇。
我当时就问小李：“这电压差有啥用呢？”小李嘿嘿一笑说：“这用处可大了去了！”你看啊，这个霍尔开关集成传感器内部呢，有一些电路是专门来检测这个电压差的。
这就好比是有个小裁判，时刻盯着这个电压差的变化。
当这个电压差达到一定的数值的时候，就好像是小裁判吹响了哨子，这个时候传感器就会改变自己的输出状态。
比如说，从低电平变成高电平，或者反过来。
这就像是一个开关被打开或者关上了一样。
再来说说它在实际中的应用吧。
我有个同学小王，他在一个汽车制造厂里工作。
他跟我说，在汽车里这个霍尔开关集成传感器可发挥着大作用呢。
比如说汽车的车轮速度检测。
车轮在转动的时候，旁边有个小磁铁跟着转，这就会产生一个变化的磁场。
霍尔开关集成传感器就在旁边，它就像一个忠诚的小卫士，时刻感受着这个磁场的变化。
一旦磁场变化了，它就会把这个信息传递出去，这样汽车的控制系统就能知道车轮的转速了。
这多厉害啊！要是没有这个传感器，汽车的一些安全系统，像防抱死系统之类的，可就没法正常工作了。
这就好比一个人的眼睛看不见了，走路都得磕磕碰碰的。
还有在我们日常用的手机里，也有霍尔开关集成传感器的身影呢。
霍尔传感器
2．线性集成霍尔传感器
线性集成霍尔传感器是由稳压器、霍尔元件及差分放大器等通过集成电路技术制成的传感 器，其输出电压与磁场强度在一定范围内为线性关系。线性集成霍尔传感器有单端输出和双端 输出（差动输出）两种形式，其内部结构如图3-11所示。
霍尔传感器具有微型化、可靠性高、寿命长、功耗低、无温漂及负载能力强等优点。 广泛用于汽车电子、电动自行车、家用电器等领域。
a、a 两根引线连接电源电压或电流，称为激励电极；b、b 两根引线为霍尔输出引线，称为霍尔电 极。
图3-6 霍尔元件及符号
2．霍尔元件的测量电路
霍尔元件的基本测量电路如图3-7所示。
霍尔元件的输出电压一般比较小，所以需要用放大电路将 其放大。为了获得较好的放大效果，通常采用差分放大电 路，如图3-8所示。
图3-11 线性集成霍尔传感器内部结构
（a）单端输出
（ b）双端输出
1.4 使用霍尔传感器的注意事项
（1）需要接负载且不能超负载工作。 （2）供电电压不能超出规格说明书中规定的范围，且电源电压极性不能反接。 （3）在使用和安装中应尽量减少机械应力，特别是器件的引脚，根部1 mm 范围内不允许施加任何机械应力（如弯曲、变形等）。 （4）要严格规范焊接时间和温度。 （5）霍尔传感器具有很强的抗外磁场干扰能力。 另外，在装配、焊接、使用及存储过程中要注意防静电。
1.5 应用实践——霍尔传感器在动感单车测速中的应用
1．实践目的
（1）了解霍尔传感器测速原理。 （2）能根据系统要求选择合适的传感器。
2．应用描述
动感单车是一种室内自行车训练、健身 器材，它的结构和普通自行车类似，包 括车把、车座、脚蹬和车轮几部分。动 感单车一般都具有速度、里程检测和显 示功能，用以作为训练者控制自身训练 效果的重要参考指标。
霍尔传感器
若磁感应强度B不垂直于霍尔元件，而是与其法线成 某一角度 时，实际上作用于霍尔元件上的有效磁感应强 度是其法线方向（与薄片垂直的方向）的分量，即Bcos， 这时的霍尔电势为 EH=KHIBcos 式（3-3-2）
结论：霍尔电势与输入电流I、磁感应强度B成正 比，且当B的方向改变时，霍尔电势的方向也随 之改变。如果所施加的磁场为交变磁场，则霍尔 电势为同频率的交变电势。
霍尔转速表
在被测转速的转轴上安装一个齿盘，也可选取 机械系统中的一个齿轮，将线性型霍尔器件及磁路系 统靠近齿盘。齿盘的转动使磁路的磁阻随气隙的改变 而周期性地变化，霍尔器件输出的微小脉冲信号经隔 直、放大、整形后可以确定被测物的转速。
线性霍尔
N
S
磁铁
f n 60 Z
霍尔转速传感器在汽车防抱死装置（ABS） 中的应用 带有微 型磁铁 的霍尔 传感器
式中 K H
RH , RH 为霍尔系数 ， 与霍尔元件的材料有关 。 d
霍尔电动势EH与材料的性质有关。材料的ρ、μ大，
RH就大。金属的μ虽然很大，但ρ很小，故不宜做成
元件。在半导体材料中，由于电子的迁移率比空穴的 大，所以霍尔元件一般采用N型半导体材料。 霍尔电动势EH与元件的尺寸有关。 d 愈小，KH 愈大，霍尔灵敏度愈高，所以霍尔元件的厚度都比较 薄，
图3-3-1霍尔元件
三、集成霍尔式传感器
霍尔集成电路可分为线性型和开关型两大类。
1、线性集成霍尔传感器 线性型集成电路是将霍尔元件和恒流源、线性差动放大器 等做在一个芯片上，输出电压为伏级，比直接使用霍尔元件方 便得多。较典型的线性型霍尔器件如UGN3501等。
线性型霍尔特性
右图示出了具 有双端差动输出特 性的线性霍尔器件 的输出特性曲线。
霍尔传感器工作原理
霍尔传感器工作原理一、引言霍尔传感器是一种基于霍尔效应的传感器，可以测量磁场的强度和方向。
它广泛应用于各种领域，如汽车工业、电子设备、航空航天等。
本文将详细介绍霍尔传感器的工作原理及其应用。
二、霍尔效应霍尔效应是指当有电流通过导体时，如果该导体处于磁场中，就会在导体两侧产生一种称为霍尔电压的电势差。
霍尔电压与磁场的强度和方向成正比。
霍尔效应是基于洛伦兹力的原理，即当电流通过导体时，磁场会对电荷施加力，使电荷在导体内部产生偏移。
三、霍尔传感器的构造1. 传感器芯片：霍尔传感器的核心部分是一颗集成在芯片上的霍尔元件。
这个元件通常是由半导体材料制成，具有高灵敏度和稳定性。
2. 导线：传感器芯片上有两个引线，用于连接电源和输出信号。
3. 封装材料：为了保护传感器芯片，通常会使用封装材料将其封装在一个外壳内。
四、霍尔传感器的工作原理1. 工作电流通路：当外部电源连接到霍尔传感器的两个引线上时，电流会通过传感器芯片。
这个电流通路通常被称为工作电流通路。
2. 磁场感应：当有磁场作用于传感器芯片时，磁场会对电流产生影响。
根据霍尔效应，磁场会使电荷在传感器芯片内部产生偏移。
3. 霍尔电压测量：传感器芯片内部有一个测量电压的电路，用于测量霍尔电压。
霍尔电压正比于磁场的强度和方向，因此可以通过测量霍尔电压来确定磁场的特性。
4. 输出信号：测量到的霍尔电压会被转换成数字信号或模拟信号，作为传感器的输出信号。
这个输出信号可以被连接到其他电路或设备中进行进一步处理。
五、霍尔传感器的应用1. 位置检测：霍尔传感器可以用于检测物体的位置。
例如，在汽车中，霍尔传感器可以用来检测刹车踏板的位置，从而实现刹车灯的控制。
2. 速度测量：霍尔传感器可以用于测量物体的速度。
例如，在自行车中，霍尔传感器可以用来检测车轮的转速，从而计算出车辆的速度。
3. 开关控制：霍尔传感器可以用作开关，通过检测磁场的变化来控制电路的开关状态。
例如，在电子设备中，霍尔传感器可以用来检测盖子的开合状态，从而控制设备的开关。
用集成开关型霍尔传感器测量磁阻尼系数和动摩擦系数
实验 用集成开关型霍尔传感器测量磁阻尼系数和动摩擦系数磁阻尼是电磁学中的重要概念，它所产生的机械效应在磁悬浮轴承、磁制动刹车、磁阻尼抗震和非接触驱动等装置中有很广泛的应用。
本实验利用先进的集成开关型霍尔传感器（简称霍尔开关）测量磁性滑块在非铁磁质良导体斜面上下滑动的速度，并将非线性方程转换成线性方程，经过数据处理，同时求出磁阻尼系数和滑动摩擦系数。
本实验的装置直观，涉及力学、电学、磁学等物理概念，采用目前最先进的开关型霍尔传感器和单片计测量时间，具有精度高，抗干扰能力强、体积小、价格低的特点，是正在大规模推广和应用的测时技术。
［实验目的］1. 观察磁阻尼和滑动摩擦现象，掌握磁阻尼和滑动摩擦系数的测量方法；2．掌握开关型集成霍尔传感器测量时间的实验技术；3. 学会将非线性方程转换成线性方程进行数据处理的方法；4. 用作图法及最小二乘法求磁阻尼系数和动摩擦系数。
［实验原理］根据电磁感应原理可知，磁性滑块和非磁性的铝质导体相对运动时会产生阻碍其相对运动的磁阻尼力，因此当磁性滑块在铝质斜面上下滑时，磁阻尼力将作用于滑块，磁阻尼力F B 的大小与滑块下滑的速率v 成正比、方向与滑块运动的方向相反，即F B = Kv其中K 为常数，称为磁阻尼系数。
如图1所示,静止于表面粘有透明隐形胶带的铝质斜面上的磁性滑块受重力作用下滑，同时受到方向与滑块运动方向相反的滑动摩擦阻力和磁阻尼力的作用。
随滑块的加速下滑，磁阻尼力随之增大，当平行于斜面方向的力达到平衡时，滑块开始匀速下滑。
滑块以速率v 匀速运动时，有sin cos G Kv G θμθ=+ （1） 式中G 是滑块所受重力，θ是斜面的倾角，μ为滑块与斜面接触面间的滑动摩擦系数。
将式（1）的表示形式变换为tan cos KvG θμθ=⋅+ （2）则θtan 为θcos /v 线性函数。
根据θtan 与θcos /v 的线性关系，即可得斜率/K G 和截距μ，从而求出磁阻尼系数和滑动摩擦系数。
霍尔传感器
4 基于集成霍尔传感器的音乐控制电路设计实验【实验目的】进一步了解开关型集成霍尔传感器及其转换电路的工作原理；掌握霍尔传感器的使用方法；设计利用开关型集成霍尔传感器制作接近开关等控制电路；认识霍尔元件；了解测量集成霍尔元件输出的参数和工作性能。
【设计任务】根据具体给出的器件设计一音乐控制电路。
当磁钢靠近霍尔传感器时电路发出乐曲声，当磁钢极性翻转或被撤离传感器时电路停止音乐声。
【实验步骤】1．根据给出的器件设计电路。
2．在实验板上插接联接电路。
3．检查连线无误后加3V直流工作电压，调试工作状态。
4．测量磁场变化时霍尔传感器的输出电压值。
5．编写实验报告，内容包括：目的、任务；实验框图及电路设计；调试方法及调试中碰到的问题和分析解决问题的方法；测量数据记录（霍尔传感器的工作电压、工作电流、磁场变化的静态输出）【实验设备】传感器检测电路综合实验板，万用表。
本实验用实验板的霍尔传感器实验区。
实验区内包含的器件有：常闭开关型集成霍尔传感器3144EU一个；集成音乐片KD-9300一片；三极管NPN型9014一只；三极管PNP型9015一只；小功率扬声器一个；电阻4.7K、1K各一只。
【关键电路介绍】实验采用3144EU开关型霍尔集成传感器。
开关型集成霍尔传感器由霍尔元件HG、放大器A、输出晶体管VT、施密特电路C和稳定电源R等组成。
其内部框图、输出特性和引脚如图6-37a、b、c所示。
传感器通过晶体管VT的集电极输出，传感器的输出只有一端，是以一定磁场电平值进行开关工作的，由于内设有施密特电路，开关特性具有时滞，因此有较好的抗噪声效果。
工作电源的电压范围较宽，可为3-6V。
【实验报告】内容包括：目的、任务；实验框图及电路设计；调试方法及调试中碰到的问题和分析解决问题的方法；测量数据记录（霍尔传感器的工作电压、工作电流、磁场变化的静态输出）。
【注意事项】：1．音乐集成片的工作电压较低，直流电源3V电压即可，电压不可过大以免烧坏器件。
集成霍尔传感器测量圆形线圈和亥姆霍兹线圈的磁场
实验报告班级： 姓名： 学号：一、实验名称集成霍尔传感器测量圆形线圈和亥姆霍兹线圈的磁场二、实验目的1、掌握霍尔效应原理测量磁场；2、测量单匝载流原线圈和亥姆霍兹线圈轴线上的磁场分布。
三、实验仪器亥姆霍兹线圈磁场测定仪、包括圆线圈和亥姆霍兹线圈平台（包括两个圆线圈、固定夹、不锈钢直尺等）、高灵敏度毫特计和数字式直流稳压电源。
四、实验原理1、圆线圈的磁场根据毕奥—萨伐尔定律，载流线圈在轴线上某点的磁感应强度为：NI x R RB 232220)(2+=μ式中I 为通过线圈的电流强度，R 为线圈平均半径，x 为圆心到该点的距离，N 为线圈的匝数，A m T /10470⋅⨯=-πμ，为真空磁导率。
因此，圆心处的磁感应强度为NIRB 20μ=2、亥姆霍兹线圈的磁场亥姆霍兹线圈：两个半径和匝数完全相同的线圈，其轴向距离等于线圈的半径。
这种线圈的特点是当线圈串联连接并通以稳定的直流电后，就可在线圈中心区域内产生较为均匀性较好的磁场，因而成为磁测量等物理实验的重要组成部件，与永久磁铁相比，亥姆霍兹线圈所产生的磁场在一定范围内具有一定的均匀性，且产生的磁场具有一定的可调性，可以产生极微弱的磁场直至数百高斯的磁场，同时在不通电的情况下不会产生环境磁场。
亥姆霍兹线圈如图所示，是一对彼此平行且连通的共轴圆形线圈，两线圈内电流方向一致，大小相同，线圈之间距离d 正好等于圆形线圈的半径R 。
设z 为亥姆霍兹线圈中轴线上某点离中心点O 处的距离，根据毕奥—萨伐尔定律及磁场叠加原理可以从理论上计算出亥姆霍兹线圈轴上任意一点的磁感应强度为⎭⎬⎫⎩⎨⎧-++++⋅⋅⋅='--2322232220]z 2([]z 2([21））R R R R R I N B μ而在亥姆霍兹线圈上中心O 处的磁感应强度'B 为R IN B ⋅⋅=023'058μ 当线圈通有某一电流时，两线圈磁场合成如图 可看出，两线圈之间轴线上磁感应强度在相当大的范围内是均匀的。
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8.3 霍尔传感器的应用
8.3.1 霍尔式位移传感器
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18
8.38.2.3霍霍尔式尔压传力感传感器器的应用
2020/6/感火器器的应用
隔磁罩 隔磁罩缺口 霍尔元件
磁钢
(a)
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常用传感器：国产YSH-1型霍尔压力变送器
片，位于磁感应强度为B的磁场中，B垂直于
L-W平面，沿L通电流I，N型半导体的载流体-
电子将受到B产生的洛仑兹力FB的作用
B
FB evB
d
------
FL
b UH
FE
v
I
I
++++++
UH
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L
3
8.1.2 基本原理
❖ 洛仑兹力FL使电子向垂直于B和自由电子运动 方向偏移，其方向符合右手螺旋定律，即电 子有向某一端积聚的现象，使半导体—端面
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霍尔元件的材料特性
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1．8.主1.要3 特霍性尔参元数件的主要参数
❖ 1. 额定功耗 ❖ 2. 输入电阻 和输出电阻 ❖ 3. 不平衡电势 ❖ 4. 霍尔电势温度系数 ❖ 5. 内阻温度系数 ❖ 6. 灵敏度
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8.1.4 霍尔元件的基本测量电路
开关型集成霍尔传感器和线性集成霍尔传感
器两种类型。
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81.2. 开.1关开型关集成型霍集尔传成感霍器尔的结传构感器
❖ 霍尔片、引线和壳体组成
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82.．2.开1 关开型关霍尔型集集成成传感霍器尔的传工作感原器理
1 VCC
稳压 电路
霍尔元件 放大器
整形电路
3
输出 UOUT
23
霍尔转速表
在被测转速的转轴上安装一个齿盘，也可 选取机械系统中的一个齿轮，将线性型霍尔器 件及磁路系统靠近齿盘。齿盘的转动使磁路的 磁阻随气隙的改变而周期性地变化，霍尔器件 输出的微小脉冲信号经隔直、放大、整形后可 以确定被测物的转速。
线性霍尔
NS
磁铁
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24
霍尔式接近开关
当磁铁的有效磁 极接近、并达到动作 距离时，霍尔式接近 开关动作。霍尔接近 开关一般还配一块钕 铁硼磁铁。
S
SL3501T
N
mA
DC
DC
VCC 12V
10mA
1
3
V
2
+
_
·
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16
28.线.2性.2集线成霍性尔集传成感器霍的尔主传要技感术器特性
输出电压UOUT（V）
2.5
2.0
R=0
1.5
R=15Ω
1.0
R=100Ω
0.5
0 0.04 0.08 0.12 0.16 0.20 0.24 0.28 0.32 磁感应强度B（T）
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1
8.1 霍尔传感器的工作原理
8.1.1 霍 尔 效 应
❖ 金属或半导体薄片置于磁感应强度B的磁 场（磁场方向垂直与薄片）中，当有电 流I通过时，在垂直于电流和磁场的方向 上将产生电动势UH，这种物理现象称为 霍尔效应。该电势UH 称霍尔电势。
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2
霍尔效应
❖ 一块长为L、宽为W、厚为d的N型半导体薄
引言
❖ 霍尔传感器是基于霍尔效应的一种传感器。 ❖ 1879年美国物理学家霍尔首先在金属材料中发现了
霍尔效应，但由于金属材料的霍尔效应太弱而没有 得到应用。
❖ 随着半导体技术的发展，开始用半导体材料制成霍 尔元件，由于它的霍尔效应显著而得到应用和发展。
❖ 霍尔传感器广泛用于电磁测量、压力、加速度、振 动等方面的测量。
+ I
RP VCC
UH RL -
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8.2 集成霍尔传感器
集成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传感器。
集成霍尔传感器与分立元件相比，它具有可
靠性高、体积小、重量轻、功耗低等优点，
正越来越受到重视。
集成霍尔传感器的输出是经过处理的霍尔
输出信号。按照输出信号的形式，可以分为
UH
RH d
IB
d
IB
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5
❖ 磁场与薄片法线夹角为
UH KHIB cos
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6
常用的霍尔元件材料
❖ 锗、硅、砷化铟、锑化铟等半导体材料。其 中N型锗容易加工制造，其霍尔系数、温度性 能和线性度都较好。N型硅的线性度最好，其 霍尔系数、温度性能同N型锗相近。锑化铟对 温度最敏感，尤其在低温范围内温度系数大， 但在室温时其霍尔系数较大。砷化铟的霍尔 系数较小，温度系数也较小，输出特性线性 度好。
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霍尔转速传感器在汽车防抱死装置（ABS） 中的应用
带有微
型磁铁
霍尔
的霍尔
传感器
钢质
若汽车在刹车时车轮被抱死，将产生
危险。用霍尔转速传感器来检测车轮的转
动状态有助于控制刹车力的大小。
2020/6/23
22
ABS的工作原理
1—车速齿轮传感器 2—压力调节器 3—控制器
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+
UH
VT
-
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2 GND
13
83..2开.1关开型集关成型霍集尔传成感霍器尔的工传作感特性器
UOU（T V）
关
开
0
BKP
BH
BOP
B
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84..2开.1关开型集关成型霍集尔传成感霍器尔的接传口感电路器
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18.线.2性.2集线成霍性尔集传成感器霍的尔结传构及感工器作原理
产生负电荷积聚，另一端面则为正电荷积聚。
由于电荷积聚，产生静电场，称为霍尔电场。 该静电场对电子的作用力FE与洛仑兹力FL的 方向相反，将阻止电子继续偏转，其大小为
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FE
eEH
eUH b
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❖ 电场力阻止电子继续向原侧面积累，当电子 所受电场力和洛仑兹力相等时，电荷的积累 达到动态平衡，由于存在EH，半导体片两侧 面间出现电位差UH ，称为霍尔电势
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所实现的多媒体界面： 霍尔电流传感器演示 铁心
线性霍尔IC
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霍尔钳形电流表（交直流两用） 豁口
压舌
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课间休息！！
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