项目12 霍尔式位移传感器的安装与调试（课件）-《传感器检测技术》同步教学（人民邮电版）

项目12 霍尔式位移传感器的安装与调试 项目描述 本项目安装并测试一台霍尔式测速传感器。 霍尔传感器是一种磁敏传感器，它是把磁学物理量转换成电信号的装置，广泛应用于自动控制、信息传递、电磁测量、生物医学等各个领域。它的最大特点是非接触测量。 知识和能力目标； 掌握霍尔效应、磁阻效应原理。 熟悉集成霍尔传感器的特性及应用。 霍尔元件主要参数及误差补偿措施。 能分析由霍尔式传感器组成检测系统的工作原理，熟练应用霍尔式传感器对磁场、位移、压力等物理量的测量。 知识准备 一、 熟悉霍尔效应及霍尔元件 1. 霍尔效应 金属或半导体薄片置于磁感应强度为B的磁场（磁场方向垂直与薄片）中，如图7-2所示，当有电流I通过时，在垂直于电流和磁场的方向上将产生电动势UH,这种物理现象成为霍尔效应。该电势UH称霍尔电势。 UH = =KH IB UH= = 如果磁场与薄片法线夹角为 那么 UH= KH IBcos 常用国产霍尔元件的技术参数 2. 霍尔元件 霍尔元件的结构很简单，它由霍尔片、引线和壳体组成， (a) 霍尔元件实物图 (b) 结构示意图 (c)图形符号 3. 霍尔元件测量电路 (1)基本测量电路 霍尔元件的基本测量电路如图7-4所示。激励电流由电压源E供给，其大小由可变电阻来调节。 (2)霍尔元件的输出电路 4. 霍尔元件主要特性参数 ①乘积灵敏度KH ②额定激励电流IN和最大允许激励电流Imax ③输入电阻Ri、输出电阻R0 ④不等位电势U0和不等位电阻R0 ⑤寄生直流电势UOD ⑥霍尔电势温度系数α 5.霍尔元件的误差补偿 (1)不等位电势的补偿 图12-5 不等位电势的补偿电路 (2) 温度补偿 ① 恒流源供电，输入端并联电阻；或恒压源供电，输入端串联电阻，如图12-6、12-7所示。 ② 合理选择负载电阻 ③ 采用热敏元件 图12-6 输入端并联电阻补偿 图12-7 输入端串联电阻补偿 二、集成霍尔传感器 1.线性集成霍尔传感器 (a) UGN3501外形 (b)内部框图 (c) 输出特性 2. 开关集成霍尔传感器 (a) UGN3020外形 (b) 内部框图 (c) 输出特性 项目实施 三、霍尔式位移传感器的安装与调试 通过本项目的实训使大家进一步了解霍尔式传感器原理与应用。 本实训项目需用器件与单元：霍尔传感器实训模块、霍尔传感器、直流源±4V、±15V、测微头、数显单元。如图12-11所示。 (a) 霍尔传感器 (b) 霍尔传感器实训模块 图12-11需用器件与单元 实训步骤： 1.将霍尔传感器按图12-12安装。霍尔传感器与实训模块的连接按图12-13进行。1、3为电源±4V，2、4为输出。 图12-12 霍尔传感器安装示意图 图12-13 霍尔传感器位移直流激励接线图 2.开启电源，调节测微头使霍尔片在磁钢中间位置，再调节Rw1（Rw3处于中间位置）使数显表指示为零。 3.旋转测微头向轴向方向推进，每转动0.2mm记下一个读数，直到读数近似不变，将读数填入表12-2。 任务3 霍尔传感器的应用 归纳起来，霍尔传感器有三个方面的用途： ①当控制电流不变时，使传感器处于非均匀磁场中，则传感器的霍尔电势正比于磁感应强度，利用这一关系可反映位置、角度或励磁电流的变化。 ②当控制电流与磁感应强度皆为变量时，传感器的输出与这两者乘积成正比。在这方面的应用有乘法器、功率计以及除法、倒数、开方等运算器，此外，也可用于混频、调制、解调等环节中，但由于霍尔元件变换频率低，温度影响较显著等缺点，在这方面的应用受到一定的限制，这有待于元件的材料、工艺等方面的改进或电路上的补偿措施。 ③若保持磁感应强度恒定不变，则利用霍尔电压与控制电流成正比的关系，可以组成回转器、隔离器和环行器等控制装置。 项目拓展 四、 霍尔传感器的应用 归纳起来，霍尔传感器有三个方面的用途： ①当控制电流不变时，使传感器处于非均匀磁场中，则传感器的霍尔电势正比于磁感应强度，利用这一关系可反映位置、角度或励磁电流的变化。 ②当控制电流与磁感应强度皆为变量时，传感器的输出与这两者乘积成正比。在这方面的应用有乘法器、功率计以及除法、倒数、开方等运算器，此外，也可用于混频、调制、解调等环节中，但由于霍尔元件变换频率低，温度影响较显著等缺点，在这方面的应用受到一定的限制，这有待于元件的材料、工艺等方面的改进或电路上的补偿措施。 ③若保持磁感应强度恒定不变，则利用霍尔电压与控制电流成正比的关系，可以组成回转器、隔离器和环行器