简单介绍霍尔效应传感器的分类及其应用

魏佳娃

　　简单介绍霍尔效应传感器的分类及其应用
　　霍尔效应是在1979年被一个叫E.H. 霍尔的人发现的，这种效应反应了磁场与感应电压之间的关系，而且这种效应与传统的感应效果是完全不同的。霍尔效应产生的过程并不复杂，当位于磁场中的导体上有电流通过时，该导体中的电子就会受到磁场对其产生的一个垂直于电子运动方向上的作用力，导致导体的两端出现电压差。霍尔效应在很多年以前就被大家知道并熟悉，但是霍尔效应传感器在当时并不实用。霍尔效应传感器的分类有哪些呢?这些霍尔效应传感器又有哪些应用呢?在接下来的篇幅中，小编将会详细的为您进行介绍，相信一定会对您的学习有所帮助的!
　　霍尔效应传感器根据设计和配置的区别，可以作为线性传感器或者开/关传感器。霍尔效应是磁电效应中的一种，而且这种效应不单单存在于金属中，在半导体、导电流体中也存在这种效应，利用这些现象可以制成各种各样的霍尔元器件，这些器件均被广泛的应用在工业自动化技术、信息处理等各个方面。我们通过霍尔效应实验测得的霍尔系数，可以用来判断半导体材料的载流子迁移率、导电类型等重要参数。
　　霍尔传感器分为线型霍尔传感器和开关型霍尔传感器两种。
　　(一)线性型霍尔传感器由霍尔元件、线性放大器和射极跟随器组成，它输出模拟量。
　　(二)开关型霍尔传感器由稳压器、霍尔元件、差分放大器，斯密特触发器和输出级组成，它输出数字量。
　　开关型霍尔效应传感器是磁敏接近式传感器，具有应用灵活、宽工作电压范围和采样频率高等特点，是一种可靠性高无接触清洁型传感器，在位置传感、旋转测量等方面得到了广泛应用。开关型霍尔效应传感器主要分单极接近型和双极锁存型，其基本原理和应用不再阐述，以下介绍几种在位置传感和旋转测量中的特殊用法。
　　1 双极性开关型霍尔效应传感器
　　成品霍尔传感器在芯片封装时无统一标准，或用磁体的S极触发，或用N极触发，当磁体是嵌入固定时，用户在维护和更换时需要对磁体极性做出判别，应用不便。双极性开关型霍尔传感器则无须判别磁体极性，具有很大的灵活性和方便性。
　　1.1 基本原理
　　霍尔芯片A3144的某一个感应面为磁体的S极敏感，假设该面为s面，那么另一面一定是N极敏感，假设该面叫N面。
　　将两个开关型霍尔芯片A、B贴近叠放在一起，A芯片在前且s面朝外，B芯片在后且N面朝外，两芯片的开路输出0a、0b连接作为一个输出端，共用同一电源，并封装在一个铜质罗栓装置中，芯片的作用面朝向磁体的磁极N或S，结构原理参见图1。
　　1.2 实现方法
　　由于A、B芯片前后叠放，磁场要穿过A芯片作用B芯片的敏感面，显然B芯片的灵敏度会有所下降。实验证明磁体对底层B芯片的触发距离与A芯片相比减少1.5mm左右，为补偿B芯片灵敏度的降低，可通过在其背后衬加一小铁磁质材料的方法来补偿。稀土磁钢的磁场无须补偿就能够穿过A芯片并能作用触发B芯片，当S极接近传感器时，A芯片输出，N极接近传感器时，B芯片输出。
　　这样，无论磁体的那个磁极接近传感器，总有一个芯片输出，而对磁体的极性无需关心。双极性开关型霍尔效应传感器优点是无须关心磁体极性，传感器的互换性强，更换维护方便。不足的是采用两个芯片，成本稍有增加，B芯片的作用距离稍微减少。
　　2 霍尔效应高速旋转编码器
　　精确测量旋转角时常采用光电旋转编码器来实现，但在使用环境恶劣和精度要求不高的场合，使用光电旋转编码器会造成系统成本过高，为提高可靠性一般采用多个廉价可靠的开关型霍尔效应传感器按不同的角度位置安装，用旋转的磁体分别掠过传感器的作用面来采样。当采样点较多时，这种方法使用的传感器数量和信号线较多，安装不便，且占用控制系统接口资源较多。
　　2.1 基本原理
　　同双极性开关型霍尔效应传感器，不同点是A、B两芯片分别输出。其中芯片A作为起始”零点”脉冲输出，芯片B作为旋转角度”顺序”脉冲输出，无论采样点是多少，只需安装一支旋转编码传感器，一条四芯电缆线，占用两个系统接口，结构原理参见附图1。
　　2.2 实现方法
　　安装磁体时，其中只有一个比如s极朝向传感器的作用面，其它磁体N极朝向作用面，当磁体旋转时，s极作用开关型霍尔效应旋转编码器时，编码器输出一个零点脉冲，而N极作用旋转编码器时则是序列脉冲输出，由控制系统做出判断和计量，见附图1。由于磁体间有较大间隙，零点脉冲与序列脉冲并不重叠，采用两线输入，控制系统的软件处理非常简单。
　　本文来自: 赛微电子网-电子工程师社区 原文地址：http://www.srvee.com/sensor/apply/jdjshexycgqdfljqyy_68712.html

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