霍爾傳感器的分類及優(yōu)缺點

今天還是先說下霍爾傳感器的原理。

這篇日記不長，讀起來也很輕松。

花5分鐘時間，我們來了解一下霍爾傳感器。

開始吧。

1. 霍爾傳感器的原理

說起霍爾傳感器，其實它的基本原理，還得從我們中學(xué)時學(xué)過的洛倫茲力說起。

左圖：電子受到的洛倫茲力向右。右圖，霍爾感應(yīng)：薄板左右兩側(cè)因電勢差，形成電壓，稱為霍爾感應(yīng)電壓。

我們知道，電子在磁場中運動時，會受到洛倫茲力（Lorentz force）的作用。

如上，我們先看左邊這幅圖，當(dāng)電子向上運動時，其產(chǎn)生的電流向下。

好了，我們使用 左手定則 ，讓磁場B的磁感線（射入屏幕）穿入手心，也就是手心向外，并用四指指向電流方向，也就是四指向下，那么，大拇指的方向就是電子的受力方向。

在這幅圖中，電子受力向右。

所以在外磁場的作用下，薄板中的電荷會向一側(cè)傾斜。

在上面的例子中，電子向右側(cè)傾斜，那么就會在左右兩邊形成電勢差。

如右圖，如果用電壓表接在左右兩側(cè)，那么會檢測到電壓。

這就是霍爾感應(yīng)的基本原理。

檢測到的電壓叫霍爾感應(yīng)電壓。

如果取走外磁場，那么霍爾電壓消失。

如果用形象的圖來表示，霍爾感應(yīng)就像下面這張圖。

i表示電流方向，B表示外磁場方向，V表示霍爾電壓，盒子中的小圓點可以看作是電子。

這張圖也不錯，我保存一下

當(dāng)然，實際的霍爾傳感器，其實很小。

下面是一個霍爾傳感器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。

霍爾傳感器工作示意圖：外部旋轉(zhuǎn)磁場經(jīng)霍爾感器，產(chǎn)生周期變化的信號，再通過傳感器內(nèi)部電路處理，輸出數(shù)字信號，或者模擬信號。

其核心就是感應(yīng)外部磁場（輸入），產(chǎn)生電壓（輸出）。

這就是霍爾傳感器的工作原理。

是不是很簡單。

2. 霍爾傳感器的分類

按照輸出量是數(shù)字量還是模擬量，霍爾傳感器分為數(shù)字式和模擬式兩種。

根據(jù)激活和關(guān)閉工作特性，霍爾傳感器又分為單極式和雙極式兩種。

數(shù)字式霍爾傳感器電路圖

數(shù)字式霍爾傳感器輸出量

模擬式霍爾傳感器電路圖

模擬式霍爾傳感器輸出量

雙極式霍爾傳感器：分別用磁鐵的兩極來觸發(fā)和釋放霍爾傳感器

單極式霍爾傳感器：僅用磁鐵的S極來觸發(fā)和釋放霍爾傳感器

3. 霍爾傳感器的應(yīng)用

上面，我們對霍爾傳感器的原理和基本類型有了大體的認識。

那么，接下來，我們看看霍爾傳感器有哪些應(yīng)用。

當(dāng)然，首先就是用在直流無刷電機上。

示意圖如下，具體工作原理我們下一篇再講，這里不過多解釋。

霍爾傳感器在無刷直流電機中的應(yīng)用：霍爾傳感器感應(yīng)轉(zhuǎn)子的位置，然后告訴控制器怎么改變線圈通電次序。

用作近傳感器

探測紙的存在

作為互鎖感應(yīng)

作為速度傳感器

當(dāng)然，實際上，霍爾傳感器還有更多的應(yīng)用，以上只是部分例子（大部分例子來自Honeywell）。

到這里，我們說了霍爾傳感器的一些應(yīng)用。

那么霍爾傳感器有什么優(yōu)缺點呢？

4. 霍爾傳感器的優(yōu)缺點

因為是利用磁感原理，所以霍爾傳感器有如下的優(yōu)點：

（1）可用于探測多種物理量，例如位置感應(yīng)，速度以及運動方向的感應(yīng)。

（2）因為是固態(tài)設(shè)備，而且沒有活動部件，所以不會出現(xiàn)摩擦及磨損，理論上有無限壽命。

（3）穩(wěn)固，高重復(fù)性，幾乎免維護。

（4）不受振動，灰塵和水的影響。

（5）可應(yīng)用于高速測量，例如大于100KHz，而電容和電感式傳感器在如此高速應(yīng)用時，輸出信號就會變得扭曲。

（6）低成本。

（7）體積小，可用于表面貼裝。

當(dāng)然，也正因為如此，它也有一些缺點：

（1）線性霍爾傳感器，測量距離受限。

（2）因為利用磁性，所以外部磁場可能會影響測量值。

（3）因為高溫會影響導(dǎo)體電阻，反過來，會影響載流子的遷移率和霍爾傳感器的靈敏度。

好了，讓我們回顧一下，今天說了哪些東西。

霍爾傳感器的原理，霍爾傳感器的分類，霍爾傳感器的應(yīng)用，霍爾傳感器的優(yōu)缺點。

差不多了，今天就到這里吧。