霍爾傳感器的內(nèi)部構(gòu)造是怎樣的？

霍爾傳感器是基于霍爾效應(yīng)的一種傳感器，廣泛用于電磁、壓力、加速度、振動(dòng)等方面的測(cè)量。其特點(diǎn)是體積小、功耗小、壽命長(zhǎng)、安裝方便，耐腐蝕和污染。1879年美國(guó)物理學(xué)家霍爾在試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)了金屬材料具有霍爾效應(yīng)，但是由于金屬材料的霍爾效應(yīng)太弱而沒(méi)有得到應(yīng)用。半導(dǎo)體出現(xiàn)后，研究人員開始使用半導(dǎo)體材料制成霍爾元件，而半導(dǎo)體的霍爾效應(yīng)現(xiàn)象顯著，從此霍爾傳感器才得到應(yīng)用和發(fā)展。

不同的電感式霍爾傳感器尺寸不同，額定檢測(cè)距離一般可達(dá)100mm。在正常條件下，每個(gè)傳感器制造商的標(biāo)稱檢測(cè)距離是在實(shí)驗(yàn)室條件下測(cè)得的額定檢測(cè)距離。在電感式霍爾傳感器的實(shí)際應(yīng)用中，考慮到各種環(huán)境因素，其可靠的檢測(cè)距離約為額定檢測(cè)距離的80%，但傳感器對(duì)被測(cè)物體也有一定要求。由于應(yīng)用現(xiàn)場(chǎng)被測(cè)材料的磁導(dǎo)率和尺寸，在正常情況下不能滿足傳感器標(biāo)準(zhǔn)被測(cè)物體的要求，因此電感式霍爾傳感器的檢測(cè)距離會(huì)進(jìn)一步衰減，這就是為什么許多用戶會(huì)感覺(jué)到電感式式霍爾傳感器的檢測(cè)距離遠(yuǎn)小于制造商的額定距離。在這種非標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試的情況下，制造商及其不同系列的產(chǎn)品之間存在很大差異。此外，更深入地講，抗電磁干擾，環(huán)境溫度，電壓干擾和安裝要求也存在差異。選擇合適的電感式霍爾傳感器將極大地提高設(shè)備運(yùn)行的穩(wěn)定性和可靠性，并且最大可能地減少傳感器的故障或損壞并減少不必要的維護(hù)投資。

霍爾位置傳感器一般由外殼、電子部分和磁性部分組成。外殼：外殼一般由塑料或金屬制成，其結(jié)構(gòu)一般為圓形或橢圓形，可根據(jù)實(shí)際使用環(huán)境需要做出合理的改變。外殼上配有不同數(shù)量的出口，以便將傳感器連接到用戶設(shè)備上。電子部分：電子部分由電路板、繼電器和其他電子元件組成。電路板一般由不銹鋼、鋁、銅或其他材料制成，繼電器用于控制傳感器的輸出信號(hào)。磁性部分：磁性部分由永磁體、活動(dòng)磁鐵和靜態(tài)磁鐵組成。永磁體用于提供靜態(tài)磁場(chǎng)，活動(dòng)磁鐵用于檢測(cè)傳感器的位置，靜態(tài)磁鐵用于提供活動(dòng)磁鐵的磁場(chǎng)。

霍爾元件的主要參數(shù)(1)額定激勵(lì)電流和最大允許激勵(lì)電流在給霍爾元件加激勵(lì)電流時(shí)，霍爾元件的溫度升高10℃，此時(shí)的激勵(lì)電流稱為額定激勵(lì)電流，用符號(hào)IC表示。當(dāng)激勵(lì)電流增大時(shí)，霍爾電壓也會(huì)隨著增大。為了獲得較大的霍爾電壓，在應(yīng)用中會(huì)采用較大的激勵(lì)電流，但是激勵(lì)電流過(guò)大，霍爾元件的功耗就會(huì)增大，霍爾元件的溫度升高，會(huì)引起霍爾電壓的溫度漂移增大，影響測(cè)量精度，因此各種型號(hào)的霍爾元件都規(guī)定了對(duì)應(yīng)的最大激勵(lì)電流Im，它的數(shù)值從幾毫安至十幾毫安不等。(2)輸入電阻和輸出電阻霍爾元件兩個(gè)激勵(lì)電流端的電阻被稱為輸入電阻Ri，兩個(gè)霍爾電壓輸出端子之間的電阻被稱為輸出電阻Ro。不同類型的霍爾元件，輸入電阻和輸出電阻的阻值一般從幾十歐姆到幾百歐姆不等。(3)不等位電動(dòng)勢(shì)和不等位電阻不等位電動(dòng)勢(shì)是指沒(méi)有外加磁場(chǎng)時(shí)，霍爾元件在額定激勵(lì)電流的作用下，霍爾元件輸出的開路電壓，一般用符號(hào)UM表示，產(chǎn)生這一現(xiàn)象的原因有：

霍爾電極安裝位置不對(duì)稱或不在同一等電位面上;半導(dǎo)體材料不均勻造成了電阻率不均勻或是幾何尺寸不均勻;激勵(lì)電極接觸不良造成激勵(lì)電流不均勻分布等。

霍爾傳感器由一個(gè)磁鐵和一個(gè)磁感應(yīng)元件組成，磁鐵可以產(chǎn)生一個(gè)恒定的磁場(chǎng)，而磁感應(yīng)元件可以檢測(cè)這個(gè)磁場(chǎng)并將其變換成一個(gè)電信號(hào)。當(dāng)物體移動(dòng)時(shí)，它會(huì)改變磁場(chǎng)的強(qiáng)度，從而影響磁感應(yīng)元件的輸出信號(hào)。根據(jù)這個(gè)輸出信號(hào)，可以推斷出物體的位置?；魻栁恢脗鞲衅鞯膽?yīng)用場(chǎng)景很廣泛，比如可以用于機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)控制，精準(zhǔn)控制機(jī)器人的位置;也可以用于工業(yè)自動(dòng)化，準(zhǔn)確控制機(jī)器的位置;還可以用于車輛安全控制，準(zhǔn)確檢測(cè)車輛的位置;除此之外，還可以用于建筑自動(dòng)控制，準(zhǔn)確控制建筑物的位置，實(shí)現(xiàn)智能化控制;還可以用于航空航天行業(yè)，準(zhǔn)確檢測(cè)宇宙飛行器的位置。