霍尔效应在传感器应用培训
第8章 霍尔传感器培训教材

Icm (8b-121A ) dT/
将上式及RH=μρ代入式(8-6),得到霍尔元件在最大允许温升下的最大开路霍尔电压,
即:
UHm(1 2b 8-B 122A)T/d
上式说明,在同样磁场强度、相同尺寸和相等功耗下,不同材料元件输出霍尔电压仅仅
取决于,即材料本身的性质。
根据式(8-12),选择霍尔元件的材料时,为提高霍尔灵敏度,要求材料的RH和μρ1/2尽可 能地大。
式中,ρ为霍尔元件的电阻率。
(8-P9i )I2RI2
l
bd
设霍尔元件允许的最大温升为ΔT,相应的最大允许控制电流为Icm时,在单位时间内通过 霍尔元件表面逸散的热量应等于霍尔元件的最大功耗,即
Pm(8Ic2-m 1b0l)d2Al bT
式中,A为散热系数W/(m2C)。上式中的2lb表示霍尔片的上、下表面积之和,式中忽略 了通过侧面积逸散的热量。这样,由上式便可得出通过霍尔元件的最大允许控制电流为
式中,UHt为温度为t时的霍尔电压;UH0为0时的霍尔电压;Rvt为温度为t时的输出电阻; Rv0为0时的输出电阻。负载RL上的电压UL为
UL=[UH0(1+αt) ] RL/[Rv0(1+βt)+RL]
(8-15)
为使UL不随温度变化,可对式(8-15)求导数并使其等于零,可得
RL/Rv0≈β/α.1≈β/α
8.1 霍尔效应与霍尔元件
8.1.1 霍尔效应
在置于磁场的导体或半导体中通入电流,若电流与磁场垂直,则在与磁场和电流都垂直
的方向上会出现一个电势差,这种现象就是霍尔效应,是由科学家爱德文·霍尔在1879年 发现的。产生的电势差称为霍尔电压。利用霍尔效应制成的元件称为霍尔传感器。见图 8.1.1,半导体材料的长、宽、厚分别为l、b和d。在与x轴相垂直的两个端面c和d上 做两个金属电极,称为控制电极。在控制电极上外加一电压u,材料中便形成一个沿x方 向流动的电流I,称为控制电流。
霍尔式传感器的实训报告

一、实训目的1. 理解霍尔式传感器的工作原理;2. 掌握霍尔式传感器的结构、性能和应用;3. 学会霍尔式传感器的安装、调试和故障排除;4. 培养动手能力和团队合作精神。
二、实训内容1. 霍尔式传感器工作原理霍尔式传感器是基于霍尔效应原理制成的,当霍尔元件处于磁场中时,在其两端会产生霍尔电压。
霍尔电压的大小与磁场强度成正比,方向垂直于磁场和霍尔元件所在的平面。
2. 霍尔式传感器的结构霍尔式传感器主要由霍尔元件、放大电路、信号处理电路和输出电路组成。
(1)霍尔元件:是霍尔式传感器的核心部件,主要由半导体材料制成,具有高灵敏度、高稳定性等优点。
(2)放大电路:将霍尔元件输出的微弱霍尔电压放大到一定幅度,以满足后续电路的需求。
(3)信号处理电路:对放大后的信号进行滤波、整形等处理,以消除噪声和干扰。
(4)输出电路:将处理后的信号转换为标准信号,如电压、电流或频率等,以便于后续电路的使用。
3. 霍尔式传感器的性能(1)高灵敏度:霍尔式传感器具有很高的灵敏度,能够检测微弱的磁场变化。
(2)高精度:霍尔式传感器的测量精度较高,可达±0.1%。
(3)高稳定性:霍尔式传感器具有很高的稳定性,受温度、湿度等因素影响较小。
(4)抗干扰能力强:霍尔式传感器具有较强的抗干扰能力,能够抵御电磁干扰、温度干扰等。
4. 霍尔式传感器的应用(1)位移测量:霍尔式传感器可以用于测量机械位移、角度等。
(2)转速测量:霍尔式传感器可以用于测量电机转速、转速差等。
(3)磁场测量:霍尔式传感器可以用于测量磁场强度、方向等。
(4)电流测量:霍尔式传感器可以用于测量电流大小、方向等。
三、实训过程1. 准备工作(1)了解实训内容,明确实训目的。
(2)熟悉实训设备,包括霍尔式传感器、信号发生器、示波器等。
(3)了解实训原理,掌握实训步骤。
2. 实训步骤(1)搭建霍尔式传感器实验电路。
(2)连接信号发生器和示波器,观察霍尔式传感器的输出信号。
.霍尔门磁传感器的原理与应用

霍尔门磁传感器或称霍尔开关,是一种可以检测磁场变化并转化为电信号的传感器。
它通常被应用于门窗磁控报警系统、电子开关和电机控制等领域。
本文将详细介绍霍尔门磁传感器的原理、结构与应用。
一、霍尔门磁传感器的原理1. 霍尔效应:霍尔效应是指在导电材料中,当有电流通过时,如果受到外部磁场的作用,会在垂直于电流方向上产生电势差。
这种现象是由美国物理学家爱德华·霍尔于1879年首先发现的。
霍尔效应是霍尔门磁传感器能够探测磁场变化的基础。
2. 霍尔元件:霍尔元件是霍尔门磁传感器的核心部件,通常由半导体材料制成。
当磁场作用于霍尔元件时,会在元件两侧产生电势差,这一电势差可以被检测电路所读取,从而转化为相应的信号输出。
3. 灵敏度调节:由于不同的应用场景对磁场的灵敏度要求不同,霍尔门磁传感器通常具有灵敏度调节功能。
用户可以通过调节传感器上的旋钮或设置参数来改变传感器的灵敏度。
二、霍尔门磁传感器的结构1. 外壳:霍尔门磁传感器的外壳通常由耐高温、耐腐蚀的材料制成,以确保其稳定可靠地工作在不同的环境中。
2. 传感元件:传感元件是霍尔门磁传感器的核心部件,它通常为霍尔元件。
传感元件的选择和制造工艺会直接影响传感器的灵敏度和稳定性。
3. 输出端口:霍尔门磁传感器的输出端口通常为开关量输出,常见的有正常开关、NC(Normally Closed)和NO(Normally Open)等类型。
用户可以根据实际需求选择合适的输出类型。
4. 供电接口:霍尔门磁传感器通常需要外部供电,供电电压的稳定性和电流的大小需要符合传感器的工作要求。
5. 灵敏度调节装置:为了适应不同的工作环境和需求,霍尔门磁传感器通常具有灵敏度调节装置,用户可以通过调节该装置来改变传感器的灵敏度。
三、霍尔门磁传感器的应用1. 门窗磁控报警系统:霍尔门磁传感器可以应用于门窗磁控报警系统中,通过安装在门窗上,当门窗打开时,磁场的变化会被传感器检测到,并触发报警器发出警报。
《霍尔式传感器》课件

霍尔式传感器能够将磁场变化转化为电信号,从而检测汽车发动机的转速和车速。在汽车气瓶压力检 测中,霍尔式传感器可以实时监测气瓶压力,确保行车安全。
在环境监测中的应用
总结词
霍尔式传感器在环境监测领域的应用主要包括空气质量检测、水质监测和气象监测等方面。
详细描述
在空气质量检测中,霍尔式传感器可以检测空气中的有害气体和颗粒物,为环境保护提供数据支持。在水质监测 中,它可以检测水中的溶解氧、PH值等参数,确保水质安全。在气象监测中,霍尔式传感器可以用于风速、风 向等参数的测量。
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4. 对于长期不使用的传感器,应定期通电检查,防止性能下降。
常见故障与排除方法
要点一
1. 输出信号异常
可能是由于电源故障、连接不良或传感器损坏等原因。
要点二
2. 测量误差大
可能是由于传感器老化、环境条件变化或电路故障等引起 。
常见故障与排除方法
3. 无输出信号
可能是由于电源未接通、连接线断路或传感器损坏等造 成。
详细描述
差分测量电路通过使用两个完全相同的霍尔元件,并将它们的输出电压差分放大来提高 测量精度和抗干扰能力。这种电路可以消除温度、电源电压和机械应力等外部因素对测
量结果的影响。
04 霍尔式传感器的应用实例
在汽车工业中的应用
总结词
霍尔式传感器在汽车工业中发挥着重要作用,主要用于检测车速、发动机转速、气瓶压力等参数。
在自动化生产线中的应用
总结词
霍尔式传感器在自动化生产线中的应用 主要包括物料传送、定位控制和机械臂 控制等方面。
VS
详细描述
在物料传送中,霍尔式传感器可以检测传 送带上物品的位置和速度,确保物品准确 无误地传送到指定位置。在定位控制中, 它可以用于控制机械臂的移动位置和速度 ,提高生产效率。在机械臂控制中,霍尔 式传感器可以检测机械臂的位置和姿态, 实现精确控制。
《传感器技术与应用》课件第八章霍尔传感器

霍尔传感器的优缺点Fra bibliotek优点• 精度高 • 抗干扰强 • 无需接触 • 易于组装 • 稳定性好
缺点
• 灵敏度受工作条件影响 • 温度漂移 • 过渡范围小 • 工艺要求高 • 价格高
结论和总结
霍尔传感器作为一种新型传感器,它小巧易用,操作响应快,精度高,形象直观,无触点、寿命长等优 点——同时也具有一定的设计和工艺问题。它已经成功应用于各种领域,如工业自动化、医疗电子、汽车 电子、消费类电子等,可以说它的应用前景广阔。
1
车辆速度测量
通过霍尔传感器感知车轮旋转,检测出
电能计量
2
汽车行驶的速度。
通过霍尔传感器测量电流,实现对电能
表的感测,用来记录消费者用电量并通 过该数据进行电费统计。
3
工业领域无触点开关
通过交流磁场及霍尔效应,实现磨损少、 寿命长、反应速度快的高频开关,具有 广泛的应用前景。
常见的霍尔传感器应用案例
《传感器技术与应用》课 件第八章霍尔传感器
本章将全面介绍霍尔传感器的原理和分类,探讨它在实际应用中的作用和优 缺点,以及常见的应用案例。
霍尔效应的原理
霍尔效应是指将有电子通过的金属中产生横向磁场时,电子运动方向会受到磁场作用力的影响而发生偏转现象。 应用了霍尔效应后可以通过电磁场的变化来测量探测位置、速度、角度、电流等物理量。
Mining Conveyor Belt
霍尔传感器被应用在采矿行业的 传送带系统,实时检测重量、速 度、位置等信息。
Roofing Nail Gun
霍尔元件探测钉击打的磁场脉冲 信号来计数,计量钉击的时间、 频率、数量等。
Automotive Transmission
使用霍尔传感器来实现自动变速 器的控制,实现自动挡、手动挡 的自动换挡功能。
第7章-霍尔式传感器及应用教学教材

>12 <0.07
>4 <0.02
6×3×0.2 0.8±20% 0.5±20% 1.8±20% <0.005
HT-2型
InSb 0.003~0.05 8×4×0.2 0.8±20% 0.5±20% 1.8±20% <0.005
HS-1型
InAS 0.01 8×4×0.2 1.2±20% 1±20% 1±20% <0.003
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内部框图和输出特性
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2.开关集成传感器
由霍尔元件HG、放大器A、输出晶体管VT、 施密特电路C和稳压电源R等组成,与线性集 成传感器不同之处是增设了施密特电路C,通 过晶体管VT的集电极输出
关集成传感器只有一个输出端,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。霍尔集成传感器一般内有稳压电源,工 作电源的电压范围较宽,可为3~16V。
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11
(2)当控制电流为交流输入时,可采用 如图连接方式,这样可以增加霍尔输出 电势及功率。
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7.1.3 霍尔元件主要参数及其误差
1.主要特性参数
(1)乘积灵敏度KH (2)额定控制电流Icm (3)磁灵敏度KB (4)输入电阻Ri、输出电阻R。 (5)不等位电势Uo和不等位电阻Ro (6)寄生直流电势UOD (7)霍尔电势温度系数α
0.4~0.5
0.003~0.01
L×b ×d
Ri
mm3
8×4×0.2 110±20%
Ru
100±20%
KH
mV/(m A·T)
霍尔式传感器实训报告
一、实训目的通过本次实训,使学生了解霍尔式传感器的工作原理、结构特点和应用领域,掌握霍尔式传感器的制作和调试方法,提高学生动手能力和实际操作技能。
二、实训内容1. 霍尔式传感器原理讲解- 霍尔效应:当电流通过导体,并垂直于导体放置一个磁场时,导体中的自由电子在磁场的作用下发生偏转,从而在导体的两端产生电势差,即霍尔电压。
- 霍尔传感器:利用霍尔效应将磁场的强度转换为电压信号,广泛应用于位移、速度、压力、角度等物理量的测量。
2. 霍尔式传感器制作- 准备材料:霍尔元件、磁铁、电路板、连接线等。
- 制作步骤:1. 将霍尔元件固定在电路板上。
2. 将磁铁固定在霍尔元件附近。
3. 连接霍尔元件与电路板。
4. 搭建电路,实现信号采集和放大。
3. 霍尔式传感器调试- 测试信号:使用示波器测试霍尔传感器输出的电压信号。
- 调整参数:根据测试结果,调整电路参数,使传感器输出信号稳定、可靠。
4. 霍尔式传感器应用- 位移测量:将霍尔传感器安装在运动部件上,通过测量输出电压的变化,实现位移的测量。
- 速度测量:将霍尔传感器安装在旋转轴上,通过测量输出电压的变化频率,实现速度的测量。
- 压力测量:将霍尔传感器安装在压力容器上,通过测量输出电压的变化,实现压力的测量。
三、实训过程1. 理论学习- 学习霍尔效应、霍尔传感器原理、电路设计等相关理论知识。
- 分析霍尔式传感器的应用领域和特点。
2. 实践操作- 制作霍尔式传感器:按照实训指导书的要求,完成霍尔式传感器的制作。
- 调试传感器:使用示波器测试传感器输出信号,调整电路参数,使信号稳定、可靠。
- 应用传感器:将传感器应用于位移、速度、压力等物理量的测量。
3. 总结与讨论- 分析实训过程中遇到的问题及解决方法。
- 总结霍尔式传感器的应用领域和特点。
四、实训结果1. 成功制作并调试了霍尔式传感器。
2. 掌握了霍尔式传感器的原理、制作和调试方法。
3. 熟悉了霍尔式传感器的应用领域和特点。
霍尔电流传感器应用领域培训
霍爾電流傳感器應用領域培訓
一、 霍爾電流傳感器的分類
1、霍爾開環電流傳感器(直放式)
2、霍爾閉環電流傳感器(磁平衡式、零磁通電流傳感器)
3、開關型霍爾電流傳感器
4、霍爾電壓傳感器
5、磁調制式電流傳感器(主要測量直流漏電流)
二、 工作原理
1、開環原理
2、閉電流傳感器
3、開關型電流傳感器
4、霍爾電壓傳感器
6、磁調制式電流傳感器
三、 工作電源與輸出方式
1、單電源供電:+5V供電,輪出方式:2.5V±0.5~2V
2、雙電源供電:±12~15V,輸出方式:電流,電壓
四、 應用領域
霍尔电流、电压传感器用来测量直流、交流和脉动电流、电压以及利用这些测量值进行显示、控制的系统均可使用。
例如:在电力机车、地下铁道、无轨电车、铁路等许多领域得到应用,并且在UPS电源、逆变器、整流器、变频调速器、逆变焊机、电解电镀、数控机床、微机及电网监测系统上得到广泛应用,电力电子电路中的电流往往有很大的di/dt(是指单位时间内电流变化的多少,即是电流变化率),非正弦,直流成分等,要真实地检测出这种电流波形,霍尔元件是目前最适当的元件,利用霍尔电流传感器工作频带宽的特点,可用于检测非正弦电源供谐波分析,峰值测量等。
五、 霍尔电流传感器的实际应用
1、UPS和太阳能发电
2、逆变器和电机设备
3、机器人、变频器及焊接机
4、高頻開關直流柜、電鍍電源。
电流传感器知识培训ppt课件.pptx
1.霍尔电流电压传感器基础知识 2.行业知识培训 3.客户应用实例讲解
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一、霍尔电流传感器基础知识培训
开环直测试电流传感器
原理:
主要基于霍尔效应基本原理研制而成,原边电流 Ip产生的磁通量聚集在磁路中,用霍尔元件放在气隙 处进行检测,霍尔装置经过处理后输出弱电压信号, 再经过放大器放大在传感器输出电压信号可以精确地 反映原边电流。
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电流传感器技术参数
1.额定电流:Ipn指电流传感器所能测试的额定输入电流,又称额定输入电 流,用有效值(R.M.S)表示。Ipn的大小与传感器的产品型号有关。
2.供电电压:电流传感器工作时的驱动电压,它必须在传感器规定的范围之 内。
3.测量范围:测量范围是指电流传感器可以测量的最大电流值,范围一般高 于额定输入电流。
产品稳定,性价比较高的优良客户群体
太阳能发电、风能发电
多使用小电流闭环产品,终端使用产品性能要 求较低,但是稳定性要求较高
双模/纯电动车、有轨机车
多使用大电流开环系列产品,要求较高
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二、电流传感器市场行业概况
LEM:总部位于瑞士,在丹麦、北京和日本均有分公司。主要做高端客户,量程范围 较 宽,从几百毫安到几万安。定价很高。 Honeywell:美国企业,产品多元化,是一家从事工业控制的企业。最早研制闭环电 流传感器,主要做从几安到500A以下的电流传感器市场。 VAC:德国企业,主要做磁芯材料,目前大多电流传感器企业(包括LEM)均应用的
满量程范围内的输出百分比。计算公式如下所示
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线性度与精度的差别
如下图所示:
1.线性度精度都很高
磁敏传感器霍尔式课件.ppt
磁力集中器 传感器
铁底盘
磁铁
N
S
磁铁 S
N
传感器 磁力集中器
磁力集中器安装示意图磁敏传感器霍尔式课件在磁铁上安装铁底盘示意图
④激励磁场应用实例 (a)加磁力集中器的移动激励方式
总之,在交变磁场下,当频率为数十kHz时,可以 不考虑频率对器件输出的影响,即使在数MHz时,如 果能仔细设计气隙宽度,选用合适的元件和导磁材料, 仍然可以保证器件有良好的频率特性的。
磁敏传感器霍尔式课件
(五) 霍耳开关集成传感器
霍耳开关集成传感器是利用霍耳效应与集成电 路技术结合而制成的一种磁敏传感器,它能感 知一切与磁信息有关的物理量,并以开关信号 形式输出。霍耳开关集成传感器具有使用寿命 长、无触点磨损、无火花干扰、无转换抖动、 工作频率高、温度特性好、能适应恶劣环境等 优点。
I、V、B之间呈线性关系。
2、灵敏度:可以用乘积灵敏度或磁场灵敏度以及电流 灵敏度、电势灵敏度表示:
VH=KHBI KH——乘积灵敏度,表示霍耳电势VH与磁感应强度B和 控制电流I乘积之间的比值,通常以mV/(mA·0.1T)。
因为霍耳元件的输出电压要由两个输入量的乘积来确 定,故称为乘积灵敏度。
磁敏传感器霍尔式课件
(d)翼片遮挡式 翼片遮挡方法就是把铁片放到磁铁与
传感器之间,使磁力线被分流、傍路,遮挡磁场对传感 器激励。当磁铁和传感器之间无遮挡时,传感器被磁铁 激励而导通;当翼片转动到磁铁和传感器之间时,传感 器被关断。
片状
筒状
图2.6-23 翼片遮挡器的形状
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Type of permanent magnets
The main types of materials are as follow name AlNiCo Ferrites SmCo NdFeB material Aluminium Nickel Cobalt Strontium Ferrite Samarium Cobalt Neodynium Iron Born
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TT AES
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Applications Unipolar
Unipolar Hall-effect sensor ICs, often referred to as Hall effect switches, operate using only a positive magnetic field. A single south pole magnet, with sufficient magnetic strength (flux density) greater than the IC's operate point (BOP), will cause the device to switch to its on state. Once on, the unipolar IC will remain on until the magnetic field is reduced to below the IC's release point (BRP). When the magnetic field reaches BRP, or flux densities less than BRP, the unipolar IC will switch off
6/27/2010 TT AES 5
Technology Permanent magnet
Remanence (Br) BH max
Coercivity (Hc)
6/27/2010 TT AES 6
Technology Hall Effect IC
What is a Hall Effect IC?
A back bias magnet application is an application where the magnet is at the back of the IC (non branded face)
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TT AES
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Applications Latch
Latching Hall-effect sensor ICs, often referred to as "latches," are digital output Hall-effect switches that latch output states. Latches switch on with a positive magnetic field and switch off with a negative magnetic field. Because these sensor ICs latch on and latch off, the application must present both north and south magnetic fields for proper operation.
2) Demagnetisation Curve
This is the absolute performance of any magnetic material
The Main points are:
A - Remanence (Br) Remanence is the remaining magnetisation when the applied field to magnetise the magnet is removed. This is measured in Gauss or Tesla – In this case 12kG B - Coercivity (bHc – Normal Coercivity, jHc – Intrinsic Coercivity) Normal coercivity is the applied field required to reduce the external field generated by the magnet to zero. Intrinsic coercivity is the applied field required to fully demagnetise the material. This is measured in Oersteds or kA/m2 In this case: bHc = 10.8 kOe & jHc = 14 kOe C – Bhmax It is the maximum energy stored within the magnet. This is measured in MGOe or kJ/m In this case 33MGO
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Technology Permanent Magnets
How is a magnet's magnetic performance measured
1) Flux or Gauss meter
Using a Hall effect probe - a measurement of magnetic flux density in a given position. Suppliers or users do not usually quote this.
Hall Effect and magnets
Technology and applications
Bertrand Plancon
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TT AES
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1. Technology
1. 2. 3. 4. Hall Effect Principle Permanent Magnets Hall Effect IC Front & back bias
Table 1. Bipolar Switch Magnetic Characteristics Characteristic Operate Point Release Point Hysteresis Symbol BOP BRP Bhys Min. – –95 30 Typ. 32 –20 52 Max. 95 – – Unit G G G
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Technology Hall Effect IC
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TT AES
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Technology Front & back bias magnet
A front bias magnet application is an application where the magnet is in front of the IC (branded face)
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TT AES
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Applications Latch
–| BOP | Magnetic operate point, at which a positive magnetic field of sufficient strength, | +B | > | BOP |, switches the device on (output low). –| BRP | Magnetic release point, at which a negative magnetic field of sufficient strength, | B | > | BRP |, switches the device off (output high). –| BHYS | Magnetic switchpoint hysteresis. BHYS = | BOP | + | BRP |. Hysteresis is designed into every Halleffect switching device.
It is a device that converts a magnetic field value into a electrical output signal. It is composed of a Hall Plate, an amplifier and a circuitry.
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2. Applications
1. 2. 3. 4. Latch Unipolar Bipolar Rotary
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TT AES
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Technology Hall Effect Principles
A voltage develops across a current-carrying conductive plate when a magnetic field is applied perpendicular to plate
6/27/2010TT Fra bibliotekES14
Applications Bipolar
From this specification we can see that this sensor IC operates between 95 and –95 G and that hysteresis is typically 52 G. We can also see that the typical switchpoints are not symmetrical, basically to optimize manufacturing yields. In fact, if the operate point of the device is towards the high end of the specification, say 80 G, the hysteresis will still typically be 52 G (hysteresis remains very consistent for a particular sensor IC design) therefore, the release point will be about 28 G. This sensor IC has unipolar characteristics. The other sensor IC that can squeeze into the distribution is the notorious negative switch. If the release point approaches its minimum value the sensor IC will be what is called a "negative switch." If BRP is for example 80 G, the hysteresis will still typically be 52 G; therefore, the operate point will be about 28 G. A negative switch is still a unipolar sensor IC.