霍爾傳感器在應(yīng)用中的作用是什么？

霍爾效應(yīng)傳感器也稱霍爾傳感器，是一個(gè)換能器，將變化的磁場(chǎng)轉(zhuǎn)化為輸出電壓的變化?；魻杺鞲衅魇紫仁菍?shí)用于測(cè)量磁場(chǎng)，此外還可測(cè)量產(chǎn)生和影響磁場(chǎng)的物理量，例如被用于接近開(kāi)關(guān)、霍爾、位置測(cè)量、轉(zhuǎn)速測(cè)量和電流測(cè)量設(shè)備。

霍爾傳感器不論是開(kāi)環(huán)還是閉環(huán)原理，基本的性能區(qū)別不大，基本的優(yōu)點(diǎn)在于：響應(yīng)時(shí)間快、低溫漂、精度高、體積小、頻帶寬、抗干擾能力強(qiáng)、過(guò)載能力強(qiáng)?；魻杺鞲衅鞯脑砥鋵?shí)就是霍爾效應(yīng)，霍爾器件是一種采用半導(dǎo)體材料制成的磁電轉(zhuǎn)換器件，如果在輸入端通入控制電流IC，當(dāng)有一磁場(chǎng)B穿過(guò)該器件感磁面，則在輸出端出現(xiàn)霍爾電勢(shì)VH。

霍爾傳感器是根據(jù)霍爾效應(yīng)制作的一種磁場(chǎng)傳感器，霍爾效應(yīng)是磁電效應(yīng)的一種，根據(jù)霍爾效應(yīng)原理，從霍爾元件的控制電流端通入電流Ic，并在霍爾元件平面的法線方向上施加磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的磁場(chǎng)，那么在垂直于電流和磁場(chǎng)方向，將產(chǎn)生一個(gè)電勢(shì)VH，稱其為霍爾電勢(shì)，其大小正比于控制電流I。

在霍爾傳感器中，電流施加到薄金屬條上。在存在垂直于電流方向的磁場(chǎng)時(shí)，電荷載流子被洛倫茲力偏轉(zhuǎn)，在條帶的兩側(cè)之間產(chǎn)生電勢(shì)(電壓)的差異。該電壓差(霍爾電壓)與磁場(chǎng)強(qiáng)度成正比。霍爾效應(yīng)傳感器響應(yīng)靜態(tài)(不變)磁場(chǎng)。這與電感式傳感器的一個(gè)關(guān)鍵區(qū)別，電感式傳感器僅響應(yīng)場(chǎng)的變化。

霍爾電壓隨磁場(chǎng)強(qiáng)度的變化而變化，磁場(chǎng)越強(qiáng)，電壓越高，磁場(chǎng)越弱，電壓越低，霍爾電壓值很小，通常只有幾個(gè)毫伏，但經(jīng)集成電路中的放大器放大，就能使該電壓放大到足以輸出較強(qiáng)的信號(hào)。若使霍爾集成電路起傳感作用，需要用機(jī)械的方法來(lái)改變磁感應(yīng)強(qiáng)度。下圖所示的方法是用一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)的葉輪作為控制磁通量的開(kāi)關(guān)，當(dāng)葉輪葉片處于磁鐵和霍爾集成電路之間的氣隙中時(shí)，磁場(chǎng)偏離集成片，霍爾電壓消失。這樣，霍爾集成電路的輸出電壓的變化，就能表示出葉輪驅(qū)動(dòng)軸的某一位置，利用這一工作原理，可將霍爾集成電路片用作用點(diǎn)火正時(shí)傳感器?；魻栃?yīng)傳感器屬于被動(dòng)型傳感器，它要有外加電源才能工作，這一特點(diǎn)使它能檢測(cè)轉(zhuǎn)速低的運(yùn)轉(zhuǎn)情況。

其最簡(jiǎn)單的形式是，傳感器作為一個(gè)模擬換能器，直接返回一個(gè)電壓。在已知磁場(chǎng)下，其距霍爾盤(pán)的距離可被設(shè)定。使用多組傳感器，磁鐵的相關(guān)位置可被推斷出。通過(guò)導(dǎo)體的電流會(huì)產(chǎn)生一個(gè)隨電流變化的磁場(chǎng)，并且霍爾效應(yīng)傳感器可以在不干擾電流情況下而測(cè)量電流，典型的構(gòu)造為將其和繞組磁芯或在被測(cè)導(dǎo)體旁的永磁體合成一體。通常，霍爾效應(yīng)傳感器和電路相連，從而允許設(shè)備以數(shù)字(開(kāi)/關(guān))模式操作，在這種情況下可以被稱為開(kāi)關(guān)。工業(yè)中常見(jiàn)的設(shè)備，例如氣缸，也被用于日常設(shè)備中，如一些打印機(jī)使用他們來(lái)監(jiān)測(cè)缺紙和敞蓋的情況。當(dāng)鍵盤(pán)被要求高可靠性時(shí)，便也設(shè)計(jì)霍爾傳感器在其按鍵內(nèi)。

霍爾傳感器的應(yīng)用

位置傳感器： 在開(kāi)/關(guān)模式下運(yùn)行時(shí)，即具有數(shù)字輸出，檢測(cè)磁的發(fā)生 物料 是霍爾傳感器的重要工業(yè)應(yīng)用之一。

直流變壓器： 霍爾傳感器用于測(cè)量直流磁通量，因此可以計(jì)算出直流電流。

鍵盤(pán)開(kāi)關(guān)： 對(duì)于某些計(jì)算機(jī)鍵盤(pán)，使用了霍爾效應(yīng)開(kāi)關(guān)。 但是由于其相對(duì)較高的成本，由于其高可靠性而被限制在航空航天和軍事領(lǐng)域。

油位指示器： 霍爾傳感器使用位置感測(cè)來(lái)感測(cè)浮動(dòng)元件的位置，并用作汽車油位指示器。

電動(dòng)跑步機(jī)： 霍爾傳感器在這里用于速度傳感器以及由于意外跌落而緊急停止。 跑步機(jī)中使用者的腰帶連接到拉繩，拉繩又連接到磁鐵。 如果用戶不小心摔倒，磁鐵會(huì)脫落，并且電源會(huì)中斷，從而使機(jī)器停止運(yùn)轉(zhuǎn)。

霍爾傳感器能夠測(cè)量大范圍的磁場(chǎng)，并且對(duì)磁場(chǎng)的大小和方向都很敏感。當(dāng)用作電子開(kāi)關(guān)時(shí)，它們不易發(fā)生機(jī)械故障，因?yàn)槲锢聿考蠜](méi)有磨損。它們還可以在比機(jī)械開(kāi)關(guān)更高的頻率下工作?；魻栃?yīng)開(kāi)關(guān)不能用于具有高外部磁場(chǎng)的區(qū)域。霍爾傳感器可能容易因環(huán)境條件的變化而產(chǎn)生熱漂移，并且在傳感器的整個(gè)使用壽命期間容易出現(xiàn)時(shí)間漂移。