霍尔位移传感器
霍尔效应旋转位置传感器在交通运输应用中大展身手-技术方案
霍尔效应旋转位置传感器在交通运输应用中大展身手-技术方案霍尔效应旋转位置传感器用于测量、监测和数据反馈，是众多交通运输和工业应用不可分割的组成部分。
在大部分私人交通工具或重工业机动车辆中，都有各式各样的零配件、开关和传感器，其中一种颇为值得关注的零配件--霍尔效应旋转位置传感器，该传感器可能应用于轿车、卡车、公交车和船舶等应用中。
霍尔效应旋转位置传感器，旨在通过磁场而不是机械电刷或机械齿轮来测量运动元件的角位置。
该类型传感器使用一个带磁偏置的霍尔效应集成电路（IC），在执行一系列操作的同时，感应执行器轴的旋转移动。
执行器轴的旋转，会改变集成电路相对于磁铁的位置，从而使磁通密度发生变化，将集成电路的输出转换为90°行程内的线性输出，为驾驶员或车辆子系统提供反馈。
固态霍尔效应技术提供非接触式操作。
传感器内部采用的是磁场，而不是电位计所用的弧刷。
电位计的弧刷会导致摩擦，降低产品寿命。
利用旋转位置传感器的非接触式磁场霍尔效应技术，既有助减少机械损耗，又可减小执行扭矩，从而延长产品的服务年限。
霍尔效应旋转位置传感器具有高性价比，广泛应用于交通运输和工业应用的严苛环境中。
潜在的交通运输应用脚踏板位置感应在重载设备和其他车辆中，霍尔效应旋转位置传感器能够取代脚踏板与发动机之间的机械电缆连接。
机械电缆会抻拉或腐蚀，需要定期维护和重新校准。
取代机械电缆，能改善发动机控制系统的响应和车辆排放，提高可靠性并减少超重。
这种电子油门系统比电缆连接系统更安全，更经济。
霍尼韦尔RTY系列旋转位置传感器可用于脚踏板位置感应。
举例来说，旋转位置传感器可以安装在毗邻脚踏板的地方，测量脚踏板被踩下的距离。
驾驶员踩的越有力，脚踏板被压越低，便会有更多燃料和空气流向发动机，车辆也就开得越快。
当驾驶员的脚松开踏板，霍尔效应旋转位置传感器能够感应踏板位置的变化，向发动机发送信号，减少通过节气门的燃料和空气。
车辆便会响应此信号而减速。
用霍尔位置传感器法测量位移有什么优点
用霍尔位置传感器法测量位移有什么优点000霍尔器件具有许多优点，它们的结构牢固，体积小，重量轻，寿命长，安装方便，功耗小，频率高(可达1mhz)，耐震动，不怕灰尘、油污、水汽及盐雾等的污染或腐蚀。
霍尔线性器件的精度高、线性度好;霍尔开关器件无触点、无磨损、输出波形清晰、无抖动、无回跳、位置重复精度高(可达μm级)。
取用了各种补偿和保护措施的霍尔器件的工作温度范围宽，可达-55℃~150℃。
按照霍尔器件的功能可将它们分为:霍尔线性器件和霍尔开关器件。
前者输出模拟量，后者输出数字量。
按被检测的对象的性质可将它们的应用分为:直接应用和间接应用。
前者是直接检测出受检测对象本身的磁场或磁特性，后者是检测受检对象上人为设置的磁场，用这个磁场来作被检测的信息的载体，通过它，将许多非电、非磁的物理量例如力、力矩、压力、应力、位置、位移、速度、加速度、角度、角速度、转数、转速以及工作状态发生变化的时间等，转变成电量来进行检测和控制。
一霍尔器件的工作原理在磁场作用下，通有电流的金属片上产生一横向电位差:这个电压和磁场及控制电流成正比:vh=k╳|h╳ic|式中vh为霍尔电压，h为磁场，ic为控制电流，k为霍尔系数。
在半导体中霍尔效应比金属中显著，故一般霍尔器件是采用半导体材料制作的。
用霍尔器件，可以进行非接触式电流测量，众所周知，当电流通过一根长的直导线时，在导线周围产生磁场，磁场的大小与流过导线的电流成正比，这一磁场可以通过软磁材料来聚集，然后用霍尔器件进行检测，由于磁场与霍尔器件的输出有良好的线性关系，因此可利用霍尔器件测得的讯号大小，直接反应出电流的大小，即:i∞b∞vh其中i为通过导线的电流，b为导线通电流后产生的磁场，vh为霍尔器件在磁场b中产生的霍尔电压、当选用适当比例系数时，可以表示为等式。
霍尔传感器就是根据这种工作原理制成的。
二的应用1霍尔接近传感器和接近开关在霍尔器件背后偏置一块永久磁体，并将它们和相应的处理电路装在一个壳体内，做成一个探头，将霍尔器件的输入引线和处理电路的输出引线用电缆连接起来，构成接近传感器。
霍尔位移传感实验报告
一、实验目的1. 理解霍尔位移传感器的工作原理。
2. 掌握霍尔位移传感器的安装和调试方法。
3. 分析霍尔位移传感器的性能特点。
4. 验证霍尔位移传感器的测量精度和稳定性。
二、实验原理霍尔位移传感器是基于霍尔效应原理设计的。
当电流通过半导体材料，并受到垂直于电流方向的磁场作用时，在半导体材料的两侧会产生电压，这个电压称为霍尔电压。
霍尔电压的大小与磁感应强度、电流强度和半导体材料的厚度有关。
霍尔位移传感器通常由一个线性霍尔元件、永久磁钢组和测量电路组成。
当传感器沿轴向移动时，由于磁场分布的变化，霍尔元件的输出电压也随之变化，从而实现位移的测量。
三、实验仪器与设备1. 霍尔位移传感器2. 永久磁钢组3. 信号调理电路4. 数据采集器5. 移动平台6. 精密尺四、实验步骤1. 将霍尔位移传感器安装在移动平台上，确保传感器轴线与移动平台轴线一致。
2. 将传感器连接到信号调理电路，并进行电路调试，确保信号输出稳定。
3. 使用数据采集器记录传感器在不同位移位置下的输出电压。
4. 将实验数据与理论计算结果进行对比分析。
5. 改变传感器轴线与磁场方向的夹角，观察霍尔电压的变化，分析传感器的性能特点。
五、实验数据与结果分析1. 实验数据记录表| 位移（mm） | 霍尔电压（mV） | 理论计算值（mV） ||------------|----------------|------------------|| 0 | 0 | 0 || 1 | 0.5 | 0.5 || 2 | 1.0 | 1.0 || 3 | 1.5 | 1.5 || 4 | 2.0 | 2.0 |2. 实验结果分析（1）实验数据与理论计算值基本一致，说明霍尔位移传感器的测量精度较高。
（2）当传感器轴线与磁场方向的夹角为90°时，霍尔电压最大；当夹角为0°时，霍尔电压最小。
这表明霍尔位移传感器的输出电压与传感器轴线与磁场方向的夹角有关。
霍尔式位移传感器工作原理
霍尔式位移传感器工作原理
霍尔式位移传感器是一种通过霍尔效应来测量物体位移的传感器。
霍尔效应是指当电流通过垂直于电流方向的导电材料时，在导电材料中会形成横向电场，从而产生一种横向电势差。
基于这个效应，霍尔式位移传感器利用霍尔元件感知物体的位移。
霍尔式位移传感器主要由霍尔元件、磁场源和信号处理电路组成。
磁场源通常使用稳定的磁体或永磁体，用以产生一个稳定、均匀的磁场。
霍尔元件是一种特殊的半导体器件，它根据物体位移的变化来感知磁场的变化，并生成相应的电压或电流信号。
当物体位移时，由于物体上有磁性材料，磁场源产生的磁场会受到物体位移的影响而发生变化。
当物体靠近霍尔元件时，磁场增强，霍尔元件感受到较高的磁场强度；当物体远离霍尔元件时，磁场减弱，霍尔元件感受到较低的磁场强度。
霍尔元件通过测量感知到的磁场强度变化，将其转换为与物体位移相关的电压或电流信号。
这个信号经过信号处理电路放大、滤波等处理后，输出一个与物体位移成比例的电信号。
因此，霍尔式位移传感器的工作原理即基于霍尔效应，通过感知物体位移对磁场的改变来实现位移的测量。
实验五霍尔传感器位移特性实验
实验五霍尔传感器位移特性实验（共2页）（一）直流激励时位移特性实验一、实验目的：了解霍尔传感器的原理与应用。
二、实验仪器：霍尔传感器模块、霍尔传感器、测微头、直流电源、数显电压表。
三、实验原理：根据霍尔效应，霍尔电势U H=K H IB，其中K H为灵敏度系数，由霍尔材料的物理性质决定，当通过霍尔组件的电流I一定，霍尔组件在一个梯度磁场中运动时，就可以用来进行位移测量。
四、实验内容与步骤1．按图5-1接线。
图5-1 霍尔传感器直流激励接线图2．开启电源，直流数显电压表选择“2V”档，将测微头的起始位置调到“1cm”处，手动调节测微头的位置，先使霍尔片大概在磁钢的中间位置（数显表大致为0），固定测微头，再调节Rw1使数显表显示为零。
3．分别向左、右不同方向旋动测微头，每隔0.2mm记下一个读数，直到读数近似不变，将读数填入下表5-1及5-2。
五、实验报告1．作出U－X曲线，计算灵敏度。
2．何为霍尔效应？制作霍尔元件应采用什么材料，为什么？（二）交流激励时位移特性实验一、实验目的：了解交流激励时霍尔传感器的特性二、实验仪器：霍尔传感器模块、霍尔传感器、测微头、直流电源、数显电压表。
三、实验原理：交流激励时霍尔式传感器与直流激励一样，基本工作原理相同，不同之处是测量电路。
四、实验内容与步骤：1．接线如下图5-2。
图5-22．调节振荡器的音频调频和音频调幅旋钮，使音频振荡器的“00”输出端输出频率为1K，Vp-p=4V的正弦波（注意：峰峰值不应过大，否则烧毁霍尔组件）。
3．开启电源，直流数显电压表选择“2V”档，将测微头的起始位置调到“10mm”处，手动调节测微头的位置，使霍尔片大概在磁钢的中间位置（数显表大致为0），固定测微头，再调节Rw1使数显表为零。
4．分别向左、右不同方向旋动测微头，每隔0.2mm记一个读数，直到读数近似不变，将读数填入下表5-3及5-4。
五、实验报告1．作出U－X曲线，计算灵敏度。
霍尔传感器位移测量电路的设计
本科课程设计报告题目霍尔传感器位移测量电路的设计课程名称:虚拟仿真技术指导教师：秦新燕班级学生姓名（学号）同组学生姓名同组学生姓名10电本一刘建1050720030完成时间： 2013.5.16物理与电子信息学院电子信息系二〇一三年目录第一章虚拟仪器课程设计的意义及任务 (1)1.1课程设计的意义 (1)1.2 课程设计任务说明 (1)第二章关于虚拟仪器和Labview (1)2.1 虚拟仪器简介 (1)2.2 Labview概述 (2)2.2.1 Labview的发展历程 (2)2.2.2 什么是VI？ (2)2.2.3 Labview的操作面板 (2)第三章霍尔传感器位移测量电路的设计 (4)3.1 设计要求 (4)3.2测量电路原理与设计 (4)3.2.1 模型的建立 (4)3.2.2 放大电路设计 (5)第四章对电路仿真分析 (6)4.1 交流分析 (6)4.2 傅里叶分析 (7)4.3 直流扫描分析 (7)4.4 传递函数分析 (8)4.5 参数扫描分析 (8)第五章LabVIEW显示模块设计 (9)5.1 位移测量子程序的设计 (9)5.2 接口电路的设计与编译 (10)第六章总结 (14)第一章虚拟仪器课程设计的意义及任务1.1课程设计的意义虚拟仪器是随着计算机技术、电子测量技术和通信技术发展起来的一种新型仪器。
在国外，虚拟仪器技术已经比较熟了，由于其很强的灵活性，使得该技术非常适用于现代复杂的测试测量系统中。
近几年，虚拟仪器技术在国内的发展势也越来越受到重视。
成熟的虚拟仪器技术由三大部分组成：高效的软件编程环境、模块化仪器和一个支持模块化I/O集成的开放的硬件构架，该课程设计的目的就是，通过一些功能简单的仪表系统的设计，要在这三个方面上有更深一步的了解。
1.2 课程设计任务说明用霍尔传感器设计一个量程范围为-0.6mm～0.6mm的位移测量仪。
霍尔传感器是利用霍尔效应实现磁电转换的一种传感器。
霍尔位移传感器的应用之一电子秤实验心得
霍尔位移传感器的应用之一电子秤实验心得
霍尔位移传感器是一种基于霍尔效应的位移测量传感器,常用于电子秤等重量测量领域。
在进行电子秤实验时,我们通常会将霍尔位移传感器与计重传感器结合来实现准确的测量。
在实验中,我们需要将物品放置在计重传感器上,计重传感器会感知到物品的重量,并将其转换为电信号。
同时,霍尔位移传感器会测量物品放置后所产生的位移,并将其转换为电信号。
这两个信号会被处理并合并,最终显示出物品的准确重量。
在实验中,我们需要注意以下几点：
1. 需要选择合适的霍尔位移传感器。
不同的物品重量和大小需要不同的传感器来测量位移,因此选择适合的传感器非常重要。
2. 确保传感器与计重传感器的位置和角度正确。
传感器的安装位置和角度会影响位移的测量精度,因此需要仔细校准。
3. 确保传感器工作稳定。
传感器的稳定性也会影响测量精度,需要注意传感器的工作稳定性,避免测量误差产生。
总之,霍尔位移传感器在电子秤实验中的应用是非常重要的。
只有通过正确的安装和使用,才能获得准确的重量测量结果。
霍尔传感器位移测量电路的设计
目录第一章虚拟仪器课程设计的意义及任务 (2)1.1课程设计的意义 (2)1.2 课程设计任务说明 (2)第二章关于虚拟仪器和Labview (2)2.1 虚拟仪器简介 (2)2.2 Labview概述 (3)2.2.1 Labview的发展历程 (3)2.2.2 什么是VI？ (3)2.2.3 Labview的操作面板 (3)第三章霍尔传感器位移测量电路的设计 (5)3.1 设计要求 (5)3.2测量电路原理与设计 (5)3.2.1 模型的建立 (5)3.2.2 放大电路设计 (6)第四章对电路仿真分析 (7)4.1 交流分析 (7)4.2 傅里叶分析 (8)4.3 直流扫描分析 (8)4.4 传递函数分析 (9)4.5 参数扫描分析 (9)第五章LabVIEW显示模块设计 (10)5.1 位移测量子程序的设计 (10)5.2 接口电路的设计与编译 (11)第六章总结 (15)第一章虚拟仪器课程设计的意义及任务1.1课程设计的意义虚拟仪器是随着计算机技术、电子测量技术和通信技术发展起来的一种新型仪器。
在国外，虚拟仪器技术已经比较熟了，由于其很强的灵活性，使得该技术非常适用于现代复杂的测试测量系统中。
近几年，虚拟仪器技术在国内的发展势也越来越受到重视。
成熟的虚拟仪器技术由三大部分组成：高效的软件编程环境、模块化仪器和一个支持模块化I/O集成的开放的硬件构架，该课程设计的目的就是，通过一些功能简单的仪表系统的设计，要在这三个方面上有更深一步的了解。
1.2 课程设计任务说明用霍尔传感器设计一个量程范围为-0.6mm～0.6mm的位移测量仪。
霍尔传感器是利用霍尔效应实现磁电转换的一种传感器。
当霍尔元件作线性测量时，最好选用灵敏度低一点、不等位电位小、稳定性和线性度优良的霍尔元件。
当物体在一对相对的磁铁中水平运动时，在一定的范围内，磁场的大小随位移的变化而发生线性变化，利用此原理可制成位移测量器。
通过本设计，要掌握以下内容：1）了解霍尔传感器测量位移的原理；2）掌握霍尔元件的测量电路；3）熟悉Labview 虚拟仪器向Multisim 10.0的导入方法；4）测量电路硬件实现后，当输出模拟信号，会用数据采集卡进行采集；5）掌握采集后的信号在LabVIEW中的处理，实现位移值的显示；6）了解分别采用软件仿真和实际硬件电路时，在LabVIEW中编程与处理的不同。
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霍尔位移传感器
若令霍尔元件的工作电流保持不变，而使其在一个均匀梯度磁场中移动，它输出的霍尔电压VH 值只由它在该磁场中的位移量Z 来决定。
图28 示出3 种产生梯度磁场的磁系统及其与霍尔器件组成的位移传感器的输出特性曲线，将它们固定在被测系统上，可构成霍尔微位移传感器。
从曲线可见，结构（b）在Z< 2mm时，VH 与Z 有良好的线性关系，且分辨力可达1μm，结构（C）的灵敏度高，但工作距离较小。
图28 几种产生梯度磁场的磁系统和几种霍尔位移传感器的静态特性
用霍尔元件测量位移的优点很多：惯性小、频响快、工作可靠、寿命长。
以微位移检测为基础，可以构成压力、应力、应变、机械振动、加速度、重量、称重等霍尔传感器。
霍尔元件是一种基于霍尔效应的磁传感器,已发展成一个品种多样的磁传感器产品族，并已得到广泛的应用。
本文简要介绍其
工作原理，产品特性及其典型应用。
霍尔器件是一种磁传感器。
用它们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。
霍尔器件以霍尔效应为其工作基础。
霍尔器件具有许多优点，它们的结构牢固，体积小，重量轻，寿命长，安装方便，功耗小，频率高（可达1MHZ），耐震动，不怕灰尘、油污、水汽及盐雾等的污染或腐蚀。
霍尔线性器件的精度高、线性度好；霍尔开关器件无触点、无磨损、输出波形清晰、无抖动、无回跳、位置重复精度高（可达μm 级）。
取用了各种补偿和保护措施的霍尔器件的工作温度范围宽，可达－55℃～150℃。
按照霍尔器件的功能可将它们分为: 霍尔线性器件和霍尔开关器件。
前者输出模拟量，后者输出数字量。
按被检测的对象的性质可将它们的应用分为:直接应用和间接应用。
前者是直接检测出受检测对象本身的磁场或磁特性，后者是检测受检对象上人为设置的磁场，用这个磁场来作被检测的信息的载体，通过它，将许多非电、非磁的物理量例如力、力矩、压力、应力、位置、位移、速度、加速度、角度、角速度、转数、转速以及工作状态发生变化的时间等，转变成电量来进行检测和控制。
HP-M/HW-M系列位移传感器
RATEK位移传感器HP-W/HW-M系列是一个高精度、快速、同步位置控制的智能传感器系列。
适合要求高的机械自动化控制应用.输出模式包括：模拟的电压与电流、SSI同步串行
数字、DeviceNet、CANbus、Profibus、Interbus和EtherCAT总线。
更可提供位置和速度双输出，以及多重位置同步测量。
RATEK位移传感器H-系列HP-M/HW-M的特点：
·坚固可靠工业用位移传感器
·直线测量，绝对值输出
·LED指示灯诊断功能
·无接触测量,没有磨损
·非线性度低干0.01％
·重复精度达0.001％
·模拟输出，位置速度
·双重磁铁位置测量
·100％可调零点和满量程
RATEK/HP-M/HW-M型位移传感器的技术参数
输入
测量数据位置，速度(绝对值),或速度(含方向指示)供单磁铁或双磁铁
测量范围HP铝成型外壳:50-5080mm
HW耐压外管:50-7620mm
输出
电压0～10Vdc,10~0Vdc,-10~+10Vdc,
+10~-10Vdc(控制器最低负载:>5k ohms)
电流4~20mA或20~4mA(最小/大负载:0/500 ohms)
精度
位置测量：
可调范围磁铁之州距离最少为76mm
分辨率16位D/A,0.0015％(最小1 µm)
非线性度<满量程的±0.01％(最小±50 µm)
重复精度<满量程的±0.001％(最小±2.5 µm)
更新时间0.5ms(行程<1200mm)/1.0ms(行程<2400mm)/
2.0ms(行程<4800mm)/5.0ms(行程<7620mm)
速度测量：
双磁铁输出磁铁之间距离最少为76mm
行程0.025-10m/s(1.O-400.0in./s)
偏差<0.5％
分辨率0.1mm/s(400.0in./s)
更新时间参考位置测量参数
工作条件
磁铁速度任意
工作温度-40至+75℃
湿度/露点湿度90％,不能结露
温度系数<30 ppmf/℃
保护HP铝成型外壳：lP65
HW耐压外管：lP67(配对接头必须锁紧)或IP68(如选配直出电缆) 冲击指标100g(单一冲击)/IEC标准68-2-27
振荡指标15g/l00-2000 Hz/IEC标准68-2-6(耐久性)。