高中物理 第5章 傳感器及其應(yīng)用 第1節(jié) 揭開傳感器的面紗 霍爾元件典型應(yīng)用素材 魯科版選修3-2（通用）

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1、霍爾元件及其典型應(yīng)用 霍爾元件典型應(yīng)用： 未端位置檢測 電動車窗 無刷直流電機 流量計轉(zhuǎn)速測量 可替代微動開關(guān) 一、霍爾元件的工作原理：所謂霍爾效應(yīng)，是指磁場作用于載流金屬導(dǎo)體、半導(dǎo)體中的載流子時，產(chǎn)生橫向電位差的物理現(xiàn)象。金屬的霍爾效應(yīng)是1879年被美國物理學(xué)家霍爾發(fā)現(xiàn)的。當(dāng)電流通過金屬箔片時，若在垂直于電流的方向施加磁場，則金屬箔片兩側(cè)面會出現(xiàn)橫向電位差。半導(dǎo)體中的霍爾效應(yīng)比金屬箔片中更為明顯，而鐵磁金屬在居里溫度以下將呈現(xiàn)極強的霍爾效應(yīng)。 利用霍爾效應(yīng)可以設(shè)計制成多種傳感器?；魻栯娢徊頤H的基本關(guān)系為 UH=RHIB/d （18） RH=1/nq（金屬） （19）

2、 式中 RH——霍爾系數(shù)： n——載流子濃度或自由電子濃度； q——電子電量； I——通過的電流； B——垂直于I的磁感應(yīng)強度； d——導(dǎo)體的厚度。 由于通電導(dǎo)線周圍存在磁場，其大小與導(dǎo)線中的電流成正比，故可以利用霍爾元件測量出磁場，就可確定導(dǎo)線電流的大小。利用這一原理可以設(shè)計制成霍爾電流傳感器。其優(yōu)點是不與被測電路發(fā)生電接觸，不影響被測電路，不消耗被測電源的功率，特別適合于大電流傳感。 若把霍爾元件置于電場強度為E、磁場強度為H的電磁場中，則在該元件中將產(chǎn)生電流I，元件上同時產(chǎn)生的霍爾電位差與電場強度E成正比，如果再測出該電磁場的磁場強度，則電磁場的功率密度瞬時值P可由P=EH

3、確定。 利用這種方法可以構(gòu)成霍爾功率傳感器。 如果把霍爾元件集成的開關(guān)按預(yù)定位置有規(guī)律地布置在物體上，當(dāng)裝在運動物體上的永磁體經(jīng)過它時，可以從測量電路上測得脈沖信號。根據(jù)脈沖信號列可以傳感出該運動物體的位移。若測出單位時間內(nèi)發(fā)出的脈沖數(shù)，則可以確定其運動速度 線性霍爾元件OH3503/OH49E--用于電動車調(diào)速轉(zhuǎn)把 OH3503線性霍爾電路由電壓調(diào)整器，霍爾電壓發(fā)生器，線性放大器和射極跟隨器組成，其輸入是磁感應(yīng)強度，輸出是和輸入量成正比的電壓。靜態(tài)輸出電壓（B=0GS）是電源電壓的一半。S磁極出現(xiàn)在霍爾傳感器標(biāo)記面時，將驅(qū)動輸出高于零電平；N磁極將驅(qū)動輸出低于零電平；瞬時和比例輸

4、出電壓電平?jīng)Q定與器件最敏感面的磁通密度。提高電源電壓可增加靈敏度。 產(chǎn)品特點 體積小、精確度高、靈敏度高、線性好、溫度穩(wěn)定性好、可靠性高 典型應(yīng)用 運動檢測器、 齒輪傳感器、接近檢測器、電流檢測傳感器、電動自行車調(diào)速器等其他檢測磁場的應(yīng)用。 極限參數(shù)（25℃） 最大工作電壓VCC???????????8V 工作環(huán)境溫度　　TA?????????????-20～85℃ 貯存溫度范圍TS ???????????-65～150℃ OH49E線性霍爾電路由電壓調(diào)整器，霍爾電壓發(fā)生器，線性放大器和射極跟隨器組成，其輸入是磁感應(yīng)強度，輸出是和輸入量成正比的電壓。靜態(tài)輸出電壓（B=0G

5、S）是電源電壓的一半。S磁極出現(xiàn)在霍爾傳感器標(biāo)記面時，將驅(qū)動輸出高于零電平；N磁極將驅(qū)動輸出低于零電平；瞬時和比例輸出電壓電平?jīng)Q定與器件最敏感面的磁通密度。提高電源電壓可增加靈敏度。 產(chǎn)品特點 體積小、精確度高、靈敏度高、線性好、溫度穩(wěn)定性好、可靠性高 典型應(yīng)用 運動檢測器、 齒輪傳感器、接近檢測器、電流檢測傳感器、電動自行車調(diào)速器等其他檢測磁場的應(yīng)用。 極限參數(shù) 最大工作電壓VCC???????????? 9V 工作環(huán)境溫度　　TA????????????? -40～85℃ 貯存溫度范圍 TS ???????????-65～150℃ 鎖定霍爾開關(guān)電路OHS41/OH

6、3172--用于直流無刷電機及轉(zhuǎn)速傳感器 概述 OHS41霍爾鎖定集成電路由反向電壓保護(hù)器，電壓調(diào)整器，霍爾電壓發(fā)生器，差分放大器，史密特觸發(fā)器和輸出級組成，能將變化的磁場訊號轉(zhuǎn)換成數(shù)字電壓輸出。 產(chǎn)品特點 靈敏度高、抗應(yīng)力、電壓范圍寬、高溫高壓下確保鎖定 典型應(yīng)用 高靈敏的無觸點開關(guān)、直流無刷電機、直流無刷風(fēng)機 極限參數(shù)（25℃） 電源電壓VCC????????????4.5～24V 輸出電流IO?????????????25mA 工作環(huán)境溫度　　TA ???????????????-40～150℃ 貯存溫度范圍TS ?????????-55～150℃ OH3

7、172X霍爾開關(guān)電路最適于響應(yīng)變化斜率陡峭的磁場并在磁通密度較弱的場合使用，它由反向電壓保護(hù)器、電壓調(diào)整器，霍爾電壓發(fā)生器、信號放大器，史密特觸發(fā)器和集電及開路的輸出級組成。 產(chǎn)品特點 電源電壓范圍寬、無可動部件、可靠性高、尺寸小、抗環(huán)境應(yīng)力、可直接同雙極和MOS邏輯電路接口 典型應(yīng)用 高靈敏的無觸點開關(guān)、直流無刷電機、直流無刷風(fēng)機 極限參數(shù)（25℃） 電源電壓VCC??????????4.5～24V 輸出反向擊穿電壓VCC???????30V 輸出低電平電流IO????????????25mA 工作環(huán)境溫度TA ????????? -40～85℃ 貯存溫度范圍TS ?????????-65～150℃