精品中职 《传感器与检测技术 》教学课件项目06 霍尔传感器的应用

传感器与检测技术 1 任务 霍尔传感器在位移检测中的应用 项目六 霍尔传感器的应用 目 录 　　1.能正确识别霍尔传感器。 　　2.能根据任务要求，正确安装霍尔传感器。 　　3.能正确完成霍尔传感器测量位移的电路接线。 　　4.正确测量位移并且读数正确。 学习重点 项目六 霍尔传感器的应用 * 　　1.定义 　　霍尔效应是磁电效应的一种，这一现象是美国物理学家霍尔于1879年在研究金属的导电机构时发现的。将导体或者半导体置于磁场强度为B的磁场中，并且给该导体或者半导体通入垂直于磁场方向的控制电流I，在导体的垂直于磁场和控制电流方向的两个端面之间会出现电动势EH，这一现象便是霍尔效应，这个电动势也被叫做霍尔电动势。能产生霍尔效应的导体或者半导体称为霍尔元件，如图所示。 一、霍尔效应 任务一 霍尔传感器在位移检测中的应用 * 　　霍尔效应 任务一 霍尔传感器在位移检测中的应用 一、霍尔效应 * 　　1.输入电阻 和输出电阻 　　如图（a）所示，输入电阻Ri是霍尔元件a、b两侧控制电极之间的电阻，输入电阻Ri会随着温度的升高而减小，从而使控制电流I增大，霍尔电动势EH也随之增大。为了减小温度对霍尔电动势的影响，通常采用恒流源供电。输出电阻R0是指c、d两侧输出电极之间的电阻，输出电阻和输入电阻一样，也会随着温度变化而变化，所以要采用合适的负载消除温度对输出电阻的影响。输入电阻和输出电阻可以在无磁场时用欧姆表测量。 二、 霍尔元件的主要参数 任务一 霍尔传感器在位移检测中的应用 * 　　2.额定控制电流 　　能使霍尔元件在空气中产生10℃温升的控制电流值，称为额定控制电流 IC。 　　3.不等位电动势 　　不等位电动势是指霍尔元件在额定控制电流作用下，不施加外磁场时，霍尔元件的输出电压。不等位电动势是由于霍尔元件的电极不对称，材料的电阻率不均衡等因素造成的。不等位电动势通常很小，不大于1mV,可以采用电桥法来补偿不等位电动势。 　　4.霍尔灵敏度 　　霍尔灵敏度　　　　，它的单位是mV/mA•T。 二、 霍尔元件的主要参数 任务一 霍尔传感器在位移检测中的应用 * 　　5.霍尔元件的温度系数 　　霍尔元件的温度系数是指在一定的磁场和控制电流控制下，温度每变化１℃时霍尔电动势变化的百分数，它与霍尔元件的材料有关。 二、 霍尔元件的主要参数 任务一 霍尔传感器在位移检测中的应用 * 　　1.线性型 　　线性型霍尔集成电路一般由恒流源、霍尔元件、放大电路等组合而成，其特点是霍尔元件的输出电压与外加磁场磁感应强度呈线性关系，所以一般用于检测磁场强度。 　　一般线性型可以分成单端输出型和双端输出型。单端输出型常用的有UGN3501、SL3501T等。双端输出型有UGN3501M、SL3501M等。单端输出型是一个三端元件，其结构如图所示。 三、霍尔集成电路 任务一 霍尔传感器在位移检测中的应用 线性型霍尔集成电路 * 　　单端输出型的电路结构 三、霍尔集成电路 任务一 霍尔传感器在位移检测中的应用 * 　　其输出特性如图所示。 线性型霍尔集成电路输出特性 三、霍尔集成电路 任务一 霍尔传感器在位移检测中的应用 * 　　双端输出型则是一个双列直插的芯片，其电路结构如图所示。 双端输出型霍尔集成电路 三、霍尔集成电路 任务一 霍尔传感器在位移检测中的应用 * 　　可采用差动输出方式。如图所示为差动输出的线性型霍尔集成电路的输出特性，从图中可以看到，当磁场为正时即磁钢的S极靠近霍尔集成电路的正面时，输出电压为正；反之，输出电压为负。当磁场为零时，输出电压为零。 三、霍尔集成电路 任务一 霍尔传感器在位移检测中的应用 * 　　差动输出的霍尔集成电路输出特性 　　线性型的霍尔集成电路可以用于电流检测、位移监测、力、压力检测等。 三、霍尔集成电路 任务一 霍尔传感器在位移检测中的应用 * 　　2.开关型 　　开关型霍尔集成电路由稳压电源、霍尔元件、放大器、施密特触发器、OC门等电路集成在一块芯片上制成，如图所示。 开关型霍尔集成电路结构 三、霍尔集成电路 任务一 霍尔传感器在位移检测中的应用 * 　　其常用的有UGN3020、3022等，由于采用OC门，即集电极开路输出门，故实际使用时，通常要接上拉电阻，如图所示的UGN3020的典型应用电路。 UGN3020的典型应用电路 三、霍尔集成电路 任务一 霍尔传感器在位移检测中的应用 * 　　开关型霍尔集成电路的输出特性如图所示，其中BOP为工作点“开”的磁感应强度，BRP为释放点“关”的磁感应强度。当外加的磁感应强度超过动作点Bop时，传感器输出低电平，当磁感应强度降到动作点Bop以下时，传感器输出电平不变，一直要降到释放点BRP时，传感器才由低电平跃变为高电平。Bop与BRP之间的滞后使