霍尔压力传感器的原理
什么是霍尔效应传感器？它是如何工作的？
什么是霍尔效应传感器？它是如何⼯作的？⼀、引⾔霍尔效应是测量磁场最常⽤的⽅法，并且霍尔效应传感器在现代得到了⼴泛的应⽤和⼴泛的应⽤。
例如，它们在汽车上⽤作车轮转速传感器和曲轴或凸轮轴位置传感器。
它们通常被⽤作开关、MEMS罗盘、接近传感器和其他应⽤。
现在我们来看看这些传感器是如何⼯作的，但是⾸先，让我们来定义霍尔效应。
⽬录⼀、引⾔⼆、什么是霍尔效应三、什么是霍尔效应传感器四、霍尔效应传感器是如何⼯作的五、霍尔效应传感器类型5.1阈值5.2线性六、霍尔效应传感器的⽤途6.1正⾯检测6.2侧向检测七、霍尔效应传感器应⽤7.1旋转应⽤中的霍尔效应传感器7.2近距离应⽤中的霍尔效应传感器7.3接近霍尔效应传感器在机器⼈技术中的应⽤⼋、如何测试霍尔效应传感器九、常见问题⼆、什么是霍尔效应描述霍尔效应如下所⽰：如果我们有⼀个像图中所⽰的导电板并向其施加电流，则电荷载流⼦将沿直线从⼀侧流向另⼀侧。
现在，如果我们在极板附近施加⼀个磁场，我们可以在洛伦兹⼒的作⽤下破坏载流⼦的直线流。
电⼦会偏向极板的⼀边，⽽正空⽳则会偏向另⼀边。
这意味着如果我们现在⽤电表连接另两个侧⾯，我们就可以得到⼀个可以测量的电压。
如前所述，获得可测量电压的效果被称为霍尔效应，这是1879年埃德温·霍尔发现的。
三、什么是霍尔效应传感器霍尔效应传感器检测磁场功率的变化。
这种传感器为机器⼈传感器的应⽤提供了⼴泛的可能性。
它们可⽤于接近、定位、速度和电流传感等应⽤。
它们通常⽤于⽓动⽓缸上，⽤于将⽓缸的位置与PLC或机器⼈控制器进⾏通信。
汽车、个⼈电⼦和机器⼈只是使⽤霍尔效应传感器的少数⾏业。
根据应⽤的不同，它们⽐其他传感器有⼀些优势。
它们被完全包裹起来，因为它们在磁场中⼯作，使它们不易受到肮脏或潮湿环境的损害。
它们⽐机械系统在⼤量循环后磨损或倾斜读数的可能性更⼩。
由于霍尔效应传感器不需要物理接触就可以正常⼯作，因此其可靠性和使⽤寿命在⼴泛的应⽤中⾮常有⽤。
霍尔传感器工作原理及其应用
| [<<] [>>]差动霍尔电路制成的霍尔齿轮传感器，如图 1 所示,新一代的霍尔齿轮转速传感器，广泛用于新一代的汽车智能发动机，作为点火定时用的速度传感器，用于 ABS (汽车防抱死制动系统 ) 作为车速传感器等。
在 ABS 中，速度传感器是十分重要的部件。
ABS 的工作原理示意图如图 2 所示。
图中，1 是车速齿轮传感器； 2 是压力调节器； 3 是控制器。
在制动过程中，控制器 3 不断接收来自车速齿轮传感器 1 和车轮转速相对应的脉冲信号并进行处理，得到车辆的滑移率和减速信号，按其控制逻辑及时准确地向制动压力调节器2发出指令，调节器及时准确地作出响应，使制动气室执行充气、保持或者放气指令，调节制动器的制动压力，以防止车轮抱死，达到抗侧滑、甩尾，提高制动安全及制动过程中的可驾驭性。
在这个系统中，霍尔传感器作为车轮转速传感器，是制动过程中的实时速度采集器，是 ABS 中的关键部件之一。
在汽车的新一代智能发动机中，用霍尔齿轮传感器来检测曲轴位置和活塞在汽缸中的运动速度，以提供更准确的点火时间，其作用是别的速度传感器难以代替的，它具有如下许多新的优点。
( 1 ) 相位精度高，可满足0.4°曲轴角的要求，不需采用相位补偿。
( 2) 可满足 0.05 度曲轴角的熄火检测要求。
( 3) 输出为矩形波，幅度与车辆转速无关。
在电子控制单元中作进一步的传感器信号调整时，会降低成本。
用齿轮传感器，除可检测转速外，还可测出角度、角速度、流量、流速、旋转方向等等。
图 1 霍 尔速 度传 感 器 的 内 部 结 构1. 车 轮 速度传 感 器2. 压 力 调 节 器3. 电 子 控 制 器图 2ABS 气 制 动 系 统 的 工 作 原 理 示 意 图按 图 3 所 示 的 各 种 方 法 设 置磁 体 ，将 它们 和 霍 尔 开 关 电 路 组合 起 来 可 以 构 成 各 种 旋 转 传 感 器 。
第7章霍尔传感器
1）霍尔接近开关
➢ 霍尔接近开关是一个无接触磁控开关，当磁铁靠近时， 开关接通；当磁铁离开后，开关断开。
常见霍尔接近开关实物图：
2）霍尔式压力传感器
➢ 霍尔元件组成的压力传感器包括两部分：一部分是弹 性元件，如弹簧管或膜盒等，用它感受压力，并把它 转换成位移量；另一部分是霍尔元件和磁路系统。
➢ 为了减少测量中的温度误差，除了选用温度系数小 的霍尔元件或采取一些恒温措施外，也可使用以下 的温度补偿方法。
（1）恒流源供电
恒流源温度补偿电路
（2）采用热敏元件
➢ 对于由温度系数较大的半导体材料制成的霍尔元件，可采用以 下温度补偿电路。
➢ 图a是在输入回路进行温度补偿； ➢ 图b是在输出回路进行温度补偿。
霍尔元件的等效电路
➢ 由于矩形霍尔片有两对电极，各个相邻电极之间有4 个电阻R1，R2，R3，R4，因而可把霍尔元件视为一个 4臂电阻电桥，这样不等位电势就相当于电桥的初始 不平衡输出电压。
➢ 理想情况下，不等位电势为零，即电桥平衡，相当于 R1=R2=R3=R4 ，则所有能够使电桥达到平衡的方法均 可用于补偿不等位电势，使不等位电势为零。
第7章 霍尔传感器原理及其应用
7.1 概述 7.2 霍尔传感器的测量电路和误差分析 7.3 霍尔传感器的应用电路
7.1 概述
▪ 霍尔传感器是基于霍尔效应的一种传感器。1879年美 国物理学霍尔首先在金属材料中发现了霍尔效应。
▪ 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。
EH =KHIB
霍尔传感器
HT-1型 InSb
HT-2型 InSb
·cm 0.8～1.2
0.8～1.2
0.8～1.2
0.4～0.5
0.003～0.01 0.003～0.05
L×b ×d
mm3
Ri
8×4×0.2 110±20%
Ru
100±20%
KH
mV/(m A·T)
>12
ro
<0.07
4×2×0.2 8×4×0.2 8×4×0.2 110±20% 110±20% 45±20% 100±20% 100±20% 40±20%
精品课件
26
7. 3 霍尔传感器的应用电路
霍尔元件具有结构简单、体积小、质量轻、频带宽、 动态性能好和寿命长等许多优点，因而得到广泛应 用。
找到一个不等位电势的补偿方法。 可以把霍尔元件视为一个4臂电阻电桥
R2
R4
R3
精品课件
返21回
7. 2 霍尔传感器的测量电路和误差 分析
这样不等位电势就相当于电桥的初始不平衡输出电压。
理想情况下，不等位电势为零，即电桥平衡，相当于 R1=R2=R3=R4
所有能够使电桥达到平衡的方法均可用于补偿不等位电势， 使不等位电势为零。
实际使用中由于
(a)两个霍尔电极安装不对称或不在同一等电位面上
(b)半导体材料的电阻率或几何尺寸不均匀
(c)控制地电路接触不良等原因
使得当 I ≠ 0，B=0时，EH ≠ 0。此时，EH 值定义为不等位 电势 EM 。
不等位电势 EM 与额定控制电流 IC 之比，称为不等位电阻
RM :
EM R M
由：KH0I=KHtI' 可推出：
R
汽车霍尔传感器的原理和应用
汽车霍尔传感器的原理和应用1前言霍尔传感器是全世界排名第三的传感器产品，它被宽泛应用到工业、汽车业、电脑、手机以及新兴花费电子领域。
将来几年，跟着愈来愈多的汽车电子和工业设计公司转移到中国，霍尔传感器在中国市场的年销售额将保持 20%到 30%的高速增添。
与此同时，霍尔传感器的有关技术仍在不停完美中，可编程霍尔传感器、智能化霍尔传感器以及微型霍尔传感器将有更好的市场远景。
隨着霍尔传感器愈来愈宽泛地应用在汽车电子等领域，关怀它的人也愈来愈多，这里我们将介绍汽车霍尔传感器的原理和应用。
2霍尔效应原理和霍尔元件图 1图 1 中在一块半导体薄片 H 上 A+,A- 两电极之间通电，加上和片子表面垂直的磁场B，在薄片的横向双侧电极C1,C2 之间会出现一个电压VH，这种现象就是霍尔效应，是由美国科学家爱德文·霍尔在 1879 年发现的。
VH称为霍尔电压。
这种现象的产生，是因为通电半导体片中的载流子在磁场产生的洛仑兹力的作用下，分别向片子横向双侧偏转和聚集，因此形成一个电场，称作霍尔电场。
霍尔电场产生的电场力和洛仑兹力相反，它阻挡载流子持续聚积，直到霍尔电场力和洛仑兹力相等。
这时，片子双侧成立起一个稳固的电压VH，这就是霍尔电压，这个半导体薄片称为霍尔元件。
霍尔元件可用多种半导体资料制作，如Ge、 Si 、InSb 、GaAs、InAs 、InAsP 等等。
3.霍尔集成电路霍尔集成电路是汽车霍尔传感器的中心部分，它将很多非电、非磁的物理量比如力、力矩、压力、应力、地点、位移、速度、加快度、角度、角速度、转数、转速以及工作状态发生变化的时间等，转变为电量来进行检测和控制。
霍尔集成电路是由霍尔元件、差分放大器等电子元器件集成到同一块半导体芯片上构成，是一种磁敏传感器。
能够检测磁场及其变化，可在各样与磁场有关的场合中使用。
霍尔集成电路是以霍尔效应原理为基础工作的。
霍尔集成电路拥有很多长处，它们的构造坚固，体积小，重量轻，寿命长，安装方便，功耗小，频次高，耐震动，不怕尘埃、油污、水汽及盐雾等的污染或腐化。
化工仪表与自动化第五版第三章作业及答案
第三章1．什么是真值?什么是约定真值?相对真值？答：真值是一个变量本身所具有的真实值,它是一个理想的概念，一般是无法得到的。
所以在计算误差时，一般用约定真值或相对真值来代替。
约定真值是一个接近真值的值，它与真值之差可忽略不计。
实际测量中以在没有系统误差的情况下，足够多次的测量值之平均值作为约定真值。
相对真值是指当高一级标准器的误差仅为低一级的1/3~1/20时，可认为高一级的标准器或仪表示值为低一级的相对真值.2．什么叫仪表的基本误差、测量误差和附加误差?有何区别?答：仪表的基本误差是指在规定条件下仪表的误差。
仪表在制造厂出厂前，都要在规定的条件下进行校验。
规定条件一般包括环境温度、相对湿度、大气压力、电源电压、电源频率、安装方式等.仪表的基本误差是仪表本身所固有的,它与仪表的结构原理，元器件质量和装配工艺等因素有关，基本误差的大小常用仪表的精度等级来表示。
使用仪表测量参数时，测量的结果不可能绝对准确.这不仅因为仪表本身有基本误差，而且还因为从开始测量到最后读数，要经过一系列的转换和传递过程，其中受到使用条件、安装条件、周围环境等一系列因素影响，也要产生一定的误差.所以在很多情况下，仪表的显示数值与标准值（真实值)之间存在着一个差值,这个差值称为测量误差。
通常情况下,仪表的测量误差大于基本误差，因为测量过程还产生-二些附加误差。
附加误差是仪表在非规定的参比工作条件下使用时另外产生的误差。
如电源波动附加误差，温度附加误差等。
3．什么是仪表的反应时间?用什么方法表示？答：当用仪表对被测量进行测量时，被测量突然变化以后，仪表指示值总要经过一段时间后才能准确地显示出来。
反应时间就是用来衡量仪表能不能尽快地反应出参数变化的品质指标.反应时间的长短，实际上反映了仪表动态特性的好坏。
反应时间的表示方法有两种。
（1)当输入信号突然变化一个数值后，输出信号将由原始值逐渐变化到新稳态值.仪表的输出信号(即指示值)由开始变化到新稳态值的63．2％所用的时间，即为反应时间.（2)用变化到新稳态值的95％所用的时间来表示反应时间.4．什么是压力?它的法定计量单位是什么？答：压力是垂直均匀地作用在单位面积上的力。
传感器与检测技术-ppt
2024/9/29
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霍尔转速传感器在汽车防抱死装置（ABS） 中旳应用
带有微
型磁铁
霍尔
旳霍尔
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旳转 动状态有利于控制刹车力旳大小。
2024/9/29
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ABS旳工作原理
1—车速齿轮传感器 2—压力调整器 3—控制器
2024/9/29
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霍尔转速表
在被测转速旳转轴上安装一种齿盘，也可 选用机械系统中旳一种齿轮，将线性型霍尔器 件及磁路系统接近齿盘。齿盘旳转动使磁路旳 磁阻随气隙旳变化而周期性地变化，霍尔器件 输出旳微小脉冲信号经隔直、放大、整形后能 够拟定被测物旳转速。
线性霍尔
NS
磁铁
2024/9/29
25
霍尔式接近开关
当磁铁旳有效磁 极接近、并到达动作 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。
SL3501T
N
mA
DC
DC
VCC 12V
10mA
1
3
V
2
+
_
·
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8.2.2 线性集成霍尔传感器
2.线性集成霍尔传感器旳主要技术特征
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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8.2.1 开关型集成霍尔传感器
3. 开关型集成霍尔传感器旳工作特征
项目4霍尔传感器
霍尔元件材料：
1．锗(Ge) 输出小，但温度性能和线性度较好；
2．硅(Si) 线性度最好，但带负载能力较差，通常不作单
个霍尔元件； 3．砷化铟(InAs)
输出较大，受温度影响小，线性度较好，应用 较多； 4．锑化铟(InSb)
输出大，但受温度影响大（尤其是低温）
2) 测量电路
图中控制电流I由电源 UE供给，可以是直流电源 或交流电源，调节电阻RW 是用来调节控制电流I的大 小；RL是霍尔输出电压UH 的负载电阻，通常是放大
4、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。它取消了传感器和测量电 路之间的界限，实现了材料、元件、电路三位一体。集成霍 尔传感器与分立相比，由于减少了焊点，因此显著地提高了 可靠性。此外，它具有体积小、重量轻、功耗低等优点，正 越来越爱到众的重视。 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，可以分为开关型集成霍尔传感器和线性 集成霍尔传感器两种类型。
(1) 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。其典型电路 见图。
U0 UOH
UOL
B(L H)
B(H L) B
图6-2-7 输出电平U0与B的关系
集成霍尔传感器的输出电平与磁场B之
间的关系见图6-2-7，可以看出，集成霍 尔传感器的导通磁感应强度和截止磁感应 强度之间存在滞后效应。
I H
和霍尔电压 V ，就可以根据下式 H
B V KI
H
H
求出磁感应强度B。
霍尔效型半导体材料制成的
霍尔元件。当沿X方向通以电流 I 后，载流子（对N型半 H
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霍尔压力传感器的原理
霍尔压力传感器是利用霍尔效应来测量压力的一种传感器。
霍尔效应是指当通过一段导电材料中有电流流过时，垂直于电流方向的磁场产生一个电势差。
根据电势差的大小，可以间接测量出磁场的强度。
霍尔压力传感器利用这个原理来实现对压力的测量。
霍尔压力传感器由霍尔元件、磁场产生装置和信号处理电路组成。
磁场产生装置在传感器的工作面上产生一个均匀的磁场，而霍尔元件则安装在工作面上。
当受到外部压力作用时，受力部分会产生形变，从而改变传感器的压力分布。
这样，压力差异会使得电流分布发生变化，进而改变磁场在霍尔元件上的作用力，最终引起霍尔元件输出电势差的变化。
传感器的信号处理电路会对输出的电势差进行放大和滤波处理，然后转换成标准的电压或电流信号，以供外部设备进行读取和处理。
通过测量输出信号的变化，就可以得到受力部分所受的压力大小。
需要注意的是，霍尔压力传感器的灵敏度受工作面尺寸、霍尔元件材料和磁场产生装置等因素的影响，因此在实际应用中需要根据具体需求进行合理选择。