霍爾傳感器是根據(jù)霍爾效應制作的一種磁場傳感器，霍爾效應是磁電效應的一種，由霍爾效應 的原理可得霍爾電勢的大小取決于：RH為霍爾常數(shù)，它與半導體材質(zhì)有關(guān);I為霍爾元件的偏置電流;B為磁場強度;d為半導體材料的厚度。對于一個給定的霍爾器件，當偏置電流 I 固定時，UH將完全取決于被測的磁場強度B。
霍爾器件具有許多優(yōu)點，它們的結(jié)構(gòu)牢固，體積小，重量輕，壽命長，安裝方便，功耗小，頻率高(可達1MHZ)，耐震動，不怕灰塵、油污、水汽及鹽霧等的污染或腐蝕。
1、霍爾電流由于具有精度高、線性好、頻帶寬、響應快、過載能力強和不損失被測電路能量等諸多優(yōu)點，因而被廣泛應用于變頻調(diào)速裝置、逆變裝置、UPS電源、逆變焊機、變電站、電解電鍍、數(shù)控機床、微機監(jiān)測系統(tǒng)、電網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)和需要隔離檢測大電流、電壓的各個領(lǐng)域中。在電力電子產(chǎn)品中，對大電流進行精確的檢測和控制也是產(chǎn)品安全可靠運行的根本保證。
2、霍爾傳感器的性能特點
霍爾電流傳感器具有優(yōu)越的電性能，是一種先進的、能隔離主電路回路和電子控制電路的電檢測元件。它綜合了互感器和分流器的所有優(yōu)點，同時又克服了互感器和分流器的不足(互感器只適用于50Hz工頻測量;分流器無法進行隔離測量)。 利用同一只霍爾電流傳感器既可以檢測交流也可以檢測直流，甚至可以檢測瞬態(tài)峰值，因而是替代互感器和分流器的新一代產(chǎn)品?；魻栯娏鱾鞲衅骶呷缦绿攸c：可測量任意波形的電流?；魻栯娏鱾鞲衅骺梢詼y量任意波形的電流參量，如直流、交流和脈沖波形等。也可以對瞬態(tài)峰值參數(shù)進行測量，其副邊電路可以忠實地反映原邊電流的波形。 這一點普通互感器無法與其相比，因為普通的互感器一般只適用于50Hz的正弦波;精度高。一般的霍爾電流傳感器在工作區(qū)域內(nèi)的精度優(yōu)于1%，該精度適合于任何波形的測量，而普通互感器精度一般為3%～5%，且只適合于50Hz的正弦波形;線性度優(yōu)于0.5%;動態(tài)性能好。一般霍爾傳感器動態(tài)響應時間小于7μs，跟蹤速度di/dt高于50A/μs;
霍爾電流傳感器以其優(yōu)異的動態(tài)性能為提高現(xiàn)代控制系統(tǒng)的性能提供了關(guān)鍵的基礎(chǔ)(無感元件)。一般普通互感器的動態(tài)響應時間為10～20μs，這顯然已不適應工業(yè)控制系統(tǒng)發(fā)展的需要(感性元件)。工作頻帶寬?？稍?～20kHz頻率范圍內(nèi)很好地工作;過載能力強，測量范圍大(0～±10000A)可靠性高，平均無故障工作大于5×10000小時;尺寸小，重量輕，易于安裝且不會給系統(tǒng)帶來任何損失。
霍爾器件的應用與我們的日常生活也息息相關(guān)，霍爾電壓傳感器相對電磁式電壓互感器而言，具有體積小、重量輕、寬頻帶、交直流兩用等特點，在工業(yè)測控領(lǐng)域得到了廣泛應用。為幫助大家深入了解，本文將對霍爾電壓傳感器的相關(guān)知識予以匯總。如果您對本文即將要涉及的內(nèi)容感興趣的話，那就繼續(xù)往下閱讀吧。
霍爾傳感器的工作原理是：磁場中有一個霍爾半導體片，恒定電流I從A到B通過該片。在洛侖茲力的作用下，I的電子流在通過霍爾半導體時向一側(cè)偏移，使該片在CD方向上產(chǎn)生電位差，這就是所謂的霍爾電壓。
什么是霍爾傳感器?
霍爾傳感器是根據(jù)霍爾效應制作的一種磁場傳感器。根據(jù)霍爾效應，人們用半導體材料制成的元件叫霍爾元件。它具有對磁場敏感、結(jié)構(gòu)簡單、體積小、頻率響應寬、輸出電壓變化大和使用壽命長等優(yōu)點，因此，在測量、自動化、計算機和信息技術(shù)等領(lǐng)域得到廣泛的應用。
霍爾傳感器常見的類型?
1、霍爾壓力傳感器：敏感元件彈簧片一端固定，另一端安裝著霍爾元件。當輸入壓力增加時，彈簧伸長，使處于恒定梯度磁場中的霍爾元件產(chǎn)生相應的位移，從霍爾元件輸出的電壓的大小即可反映出壓力的大小。
2、霍爾電流傳感器：在磁芯上開一氣隙，內(nèi)置一個線性霍爾元件，器件通電后，便可由它輸出的霍爾電壓得出導線中流通電流的大小。
霍爾傳感器應用領(lǐng)域有?
1、測量領(lǐng)域：可用于測量磁場、電流、位移、壓力、振動、轉(zhuǎn)速等;
2、通訊領(lǐng)域：可用于放大器、振蕩器、相敏檢波、混頻、分頻、以及微波功率測量等;
3、自動化技術(shù)領(lǐng)域：可用于無刷直流電機、速度傳感、位置傳感、自動記數(shù)、接近開關(guān)等。
霍爾效應開關(guān)和儀器級傳感器在工業(yè)應用中正變得越來越普及，如今產(chǎn)品和制造工藝設計師可以選用高度集成的各種霍爾效應器件。雖然在需要哪些規(guī)范以及磁場測量方面總的來說仍有許多困惑，但這些器件已被證明應用起來相當簡便。
在使用數(shù)量上只有溫度傳感器略勝一籌，但霍爾效應傳感器亦已被用于國內(nèi)和商業(yè)應用中種類廣泛的設備，包括DVD、CD、內(nèi)存驅(qū)動器、自動玩具、手機、汽車羅盤以及汽車點火系統(tǒng)。你還可以在線性、工業(yè)旋轉(zhuǎn)設備、位置檢測器以及軍事/航空設備中見到它們的身影。
制造和測試工程師使用各種類型的分立霍爾效應傳感器與儀器提供產(chǎn)品信息并監(jiān)視制造工藝步驟。雖然在測量功能上與其它類型的傳感與儀器可能有些重疊，但對于某些類型的測量來說霍爾效應傳感器明顯是最佳選擇，甚至有些情況下沒有其它類型的測試設備能夠提供所需的數(shù)據(jù)，其中就包括對直流電流值、旋轉(zhuǎn)位置、間隙、表面或泄漏磁場值的測量?；魻栃獋鞲衅鳉v史部分提供了有關(guān)這些傳感器的一些背景知識。
霍爾效應傳感器的工作原理
當以一定角度穿過一片材料的磁場影響到在此材料中流動的電流時就會產(chǎn)生霍爾電壓?；魻柶ǔＪ且黄匦蔚陌雽w材料，作為有源元件或“有源區(qū)域”產(chǎn)生霍爾電壓(圖1)?；魻柶薪o定的長度l、寬度w和厚度t。
測量霍爾電壓
對于與霍爾片正交的磁通量矢量來說，最大霍爾電壓VH就是霍爾片磁場靈敏度γB 與磁場通量密度B的乘積，即：
VH = γBB
這是在霍爾片上可以測得的最大霍爾電壓。當霍爾片表面與磁通量矢量不是正交而是呈一個角度θ時，霍爾電壓VH等于：
VH = γBB × sinθ
電流I流經(jīng)長度為l的霍爾片。電流是在觸點Ic(+)和Ic(-)之間流動的。磁場處于z方向，也就是說正交于霍爾片平面。由磁場施加的力被稱為洛倫茲力，它迫使電荷載體(空穴或電子)沿著圖示線條曲線向霍爾片邊緣移動。這個力是載流子速度和磁場強度的一個系數(shù)。最終在寬度為w的材料的觸點VH(+)和VH(-)之間測到的霍爾電壓正比于磁場的通量密度。
儀器配置
霍爾效應傳感器的支持設備包括用于提供電流Ic的電流源和用于測試觸點VH(+)和VH(-)之間霍爾電壓的電壓表。有些方案還采用負載電阻RL用于電壓測量，如圖2所示。許多類型的霍爾效應儀器提供這種支持電路的某個部分作為測量系統(tǒng)的有機組成部分。來自觸點VH(+)和VH(-)的電壓引線可以直接連接到高阻電壓表進行讀數(shù)，或連接到其它電路進行放大、調(diào)整和處理。(使用交流源和鎖相放大器的更復雜系統(tǒng)也可以用，但不在本文討論范圍內(nèi))
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