霍尔效应传感器的工作原理、类型和应用

  或电子设备与我们的实时系统之间进行通信的设备是非常有必要的。为此，市场上有许多具有不一样用途的传感器和换能器。其中一种传感器被称为霍尔效应传感器，我们将在本文中讨论它。

  霍尔效应传感器是一种通常可用于检测任何物体（例如电机）响应变化的磁场的实际行为的传感器类型。这些绝大多数都是电压随着磁场变化而变化的传感器。该传感器是由金属条组成。当我们将其放置在任何磁场中时，该磁场电子的存在会偏向该条带的边缘。因此，这会在其边缘诱发 EMS。简而言之，它的工作原理就像模拟传感器一样。它们可应用于速度检测、近似开关、电流感测和定位感测。在下图中，我们大家可以看到一个带有三个端子的简单霍尔效应传感器。

  该传感器的工作原理格外的简单。它实际上由载流金属条组成。当这种载流金属条处于任何横向磁场内时，它会在其边缘产生电动势。该电动势的大小取决于通量密度和电子迁移率。这种载流导体的这种特性称为霍尔效应。该霍尔效应元件通常可用于感测电流和磁场测量。

  根据该电路，当我们向端子 1 和 3 施加电流时，我们在端子 3 和 4 处获得输出。当没有磁场时，端子 3 和 4 保持相同的电位。因此，霍尔效应带上不存在变换器效应。同样，当我们将磁场施加到霍尔效应带时，它会在端子 3 和 4 之间感应出 EMF 或电压。这些电压与霍尔效应带所用的材料强度成正比。

  测量输出电压、电流和磁场强度很容易，但测量简单导体中的霍尔效应电动势十分艰难，因为它非常小。如果个人会使用锗导体而不是简单的导体，那么借助动圈仪器可以轻松测量其霍尔效应电动势。

  为了使霍尔效应传感器的输出可用，需要信号调理电路。该电路完成温度补偿、放大、线性、电压调节等功能。目前，使用两种类型的传感器：第一种是模拟输出霍尔效应传感器，第二种是双电平或数字输出霍尔效应传感器。

  如果我们将此传感器与基本类型作比较，那么它在嘈杂的环境中具有更稳定的行为，并且具有较大的工作电压范围。这提供了与磁场成比例的模拟输出电压。我们大家可以在下图中看到一个模拟霍尔效应传感器电路。

  在该电路中，差分放大器提供固定偏移或偏置电压。因此，当没有磁场时，这些电压会出现在该电路的输出端子上。这些电压是零电压。在霍尔效应端子处，磁场可以是正的，也可以是负的。当磁场为正时，输出电压会增加零值电压。类似地，当磁场为负时，输出电压会降低零值电压。这些传感器对磁场的测量不太准确。因此，在需要高精度测量的地方需要对其进行适当的校准。通过在差分放大器的输出侧添加开路发射极或开路集电极推挽晶体管，能大大的提升该传感器的灵活性。

  这种类型的传感器有一个数字输出，表示ON或OFF；因此，我们也称其为双层霍尔效应传感器。该传感器与模拟传感器几乎相同，但唯一的区别是它具有施密特触发器。在该施密特触发器中，内置了迟滞阈值水平。该施密特触发器成瘾组件在将差分放大器输出与参考固定电压作比较后将模拟输入转换为数字输出。当差分放大器的输出大于参考电压时，施密特触发器将打开。同样，当差分放大器输出小于参考电压时，施密特触发器将关闭。对于简单的数字输出霍尔效应传感器，请参考下图。

  霍尔效应传感器已用于不同的应用，其结构取决于其配置。它们的主要应用包括生物医学、自动柜员机、电信、汽车和过程控制行业。

  这种类型的霍尔效应传感器可用于感测滑动运动。在该传感器中，霍尔效应元件和磁铁之间有紧密间隙。当磁铁向前和向后移动时，就会产生磁场。当元件向北极移动时，该磁场的极性为正。同样，当元素向南极移动时，磁场为正。这些传感器称为近似传感器，用于位置感测。

  在无刷直流电机中，电子换向控制功率分配，而不是机械换向。为此，在无刷直流电机的定子端安装了三个数字输出霍尔效应传感器，为了操作这些传感器，在转子轴上安装了永磁材料。

  它是一种霍尔效应传感器，可用于测量交流和直流电流。这些电流范围为 250 mA 至 1000 安培。这些是线性传感器。当我们将它们放置在磁场附近时，这些传感器上就会产生电压。这些电压的值与磁场强度成正比。

  总之，本文深入概述了霍尔效应传感器。它涵盖了基本介绍以及传感器的工作原理、类型及其应用，以让我们更好地理解这个概念。希望这对扩展您的知识起到一定的帮助。