1、第七章第七章 磁傳感器磁傳感器根據電磁感應定律，在切割磁通的電路里，產生與磁通和變化速率成正比的感應電動勢。因此最簡單的把磁轉換成電的磁傳感器就是線圈，隨著科學技術的發(fā)展，現代的磁傳感器已向固體化發(fā)展，它是利用磁場作用使物質的電性能發(fā)生變化的各種物理效應制成的，從而使磁場強度轉換為電信號。磁傳感器的種類較多，制作的傳感器的材料有半導體、磁性體、超導體等不同材料制作的磁傳感器其工作原理和特性也不相同。本章根據最近磁傳感器的發(fā)展，重點介紹基于霍爾效應一些半導體磁傳感器。7.1霍爾元件霍爾元件早在1879年，人們就在金屬中發(fā)現了霍爾效應，但是由于這種效應在金屬中非常微弱，當時并沒有引起重視。直到20

2、世紀50年代，由于微電子學的發(fā)展，才被人們重視和利用，開發(fā)了多種霍爾元件。我國從70年代開始霍爾器件的研究和開發(fā)，經過30余年的研究和開發(fā)，目前已經能生產各種性能的霍爾元件。 7.1.17.1.1霍爾元件的工作原理及結構霍爾元件的工作原理及結構 霍爾元件是根據霍爾效應原理制成的磁電轉換元件?；魻栃实脑砣鐖D7.1所示。圖中半導體為長方體，在電場E的作用下，電流在正面平行流過，如果沒有磁場作用，電子是均勻分布的，如圖7.1（a）所示。如果在半導體正面垂直方向加上磁場B，則在加上磁場的瞬間，電子在洛倫茲力的作用下向下方偏移，如圖7.1（b）所示。這樣，在半導體下側方向上電子過剩而上側方向電子不足

3、，于是就產生了一個橫方向上的電場，這就是霍爾電場，如圖7.1(c)所示。霍爾電場產生一定大小的靜電力與洛倫茲力相平衡，使得半導體內的電子仍能平行地沿正面向前運動，在半導體橫面上存在一個電壓，這種霍爾電壓，這種的現象就是霍爾效應。(a)無磁場 (b)加磁場瞬間 (c)加磁場后的穩(wěn)定狀態(tài)圖7.1 霍爾元件工作原理圖霍爾元件在磁場作用下，產生的霍爾電壓，可由下式給出，即 dWlIBfRVHH/ )/(式中：VH霍爾元件；RH霍爾系數；d霍爾元件的厚度；I通過霍爾元件的電流；B加在霍爾元件上的磁場磁力線密度；F(l/W)元件形狀函數，其中l(wèi)為原件的長度，W為原件的寬度。從上面的公式可以看出，霍爾電壓正

4、比于電流強度和磁場強度，且與霍爾元件的形狀有關。在電流強度恒定，霍爾元件形狀確定的條件下，霍爾電壓正比于磁場強度。當所加磁場方向改變時，霍爾電壓的符號也隨之改變。因此，霍爾元件可以用來測量磁場的大小和方向?；魻栐２捎面N、硅、砷化鎵、砷化銦及銻化銦等半導體制作。用銻化銦半導體制成的霍爾元件靈敏度最高，但受溫度的影響較大。用鍺半導體制成的霍爾元件雖然它的靈敏度低，但它的溫度特性及線性度較好。目前使用銻化銦霍爾元件的場合較多。圖7.2是一種用濺射工藝制作的銻化銦霍爾元件的結構，它由襯底、十字形霍爾元件、電極引線及磁性體頂端等構成。十字形霍爾元件4個端部的引線，有一對是電流輸入端，另一對為霍爾電壓

5、輸出端。鐵磁體頂端是為了集中磁力線和提高元件靈敏度設置的，它的體積越大，元件的輸出靈敏度越高。 圖7.2 銻化銦霍爾元件結構圖7.1.2霍爾元件的材料及結構霍爾元件的材料及結構霍爾元件的輸出與靈敏度有關，KH愈大UH愈大。而霍爾靈敏度又取決于元件的材料性質和尺寸。材料的電阻率 和電子遷移率 大， 就大，輸出的UH也就大，所以在選擇霍爾元件的材料時，為了提高霍爾靈敏度，要求材料的RH盡可能地大。元件的厚度愈大，愈小，也愈大，所以霍爾元件的厚度都比較小，但d太小，會使元件的輸人、輸出電阻增加。霍爾元件較常采用的半導體材料有N型鍺（Ge）、銻化銦（InSb）、砷化銦(InAs)、砷化鎵(CaAs)及

6、磷砷化銦(InAsP)、N型硅（Si）等。銻化銦元件的輸出較大，受溫度的影響也較大；砷化銦和鍺元件輸出雖然不如銻化銦大，但溫度系數小，線性度也好；砷化鎵元件的溫度特性和輸出線性好，但價格貴。HR霍爾元件的結構與其制造工藝有關。例如，體型霍爾元件是將半導體單晶材料定向切片，經研磨拋光，然后用蒸發(fā)合金法或其他方法制作歐姆接觸電極，最后焊上引線并封裝。而膜式霍爾元件則是在一塊極薄（0.2mm）的基片上用蒸發(fā)或外延的方法制成一種半導體薄膜，然后再制作歐姆接觸電極，焊引線，并最后封裝。由于霍爾元件的幾何尺寸及電極的位置和大小等均直接影響它輸出的霍爾電勢，所以在制作時都有很嚴格的要求。 7.1.3霍爾元件

7、的主要特性霍爾元件的主要特性1.輸入電阻RIN 和輸出電阻ROUT霍爾元件輸入1和輸入2的控制電流極間電阻為輸入電阻RIN；輸出1和輸出2的霍爾電壓極間電阻為輸出電阻ROUT。2.額定控制電流IC給霍爾元件通以電流，能使霍爾元件在空氣中產生100C溫升的電流值，稱為控制電流IC。3.不等位電勢V0霍爾元件在額定控制電流作用下，若元件不加外磁場，輸出的霍爾電壓的理想值應為零，但由于存在著電極的不對稱、材料電阻率不均衡等因素，霍爾元件會輸出電壓，該電壓稱為不等位電勢V，其值與輸入電壓、電流成正比。V0一般很小，不大于1mV.4.霍爾電壓VH將霍爾元件置于B=0.1T的磁場中，再加上輸入電壓，此時霍

8、爾元件的輸出電壓就是霍爾電壓VH 。圖7.3是霍爾元件在恒流源和恒壓源下的霍爾電壓VH 和磁通密度B之間的典型曲線。磁通密度B(T)(a)恒流源驅動 磁通密度B(T) （b）恒壓驅動圖7.3霍爾元件輸出特性5.霍爾電壓的溫度特性當溫度升高時，霍爾電壓減小，呈現負溫度特性。表7.1為一些霍爾元件的主要技術指標。表7.1霍爾元件的主要技術指標。7.1.4霍爾元件的應用典型電路霍爾元件的應用典型電路1.對不等位電勢V 的補償電路一般常采用加補償電阻的方法來消除由于霍爾元件本身存在的不等位電勢V，但使用這種方法會影響霍爾元件的靈敏度和精度。圖7.4是常見的幾種補償電路。圖7.4利用跨接電阻補償不等位電

9、勢的一些電路2. 溫度補償電路由溫度引起的誤差可以采用并聯(lián)電阻的方法來補償，其計算公式為R=R/,式中、R可從參數表中查出。具體電路如圖7.5所示。圖7.5溫度補償電路7.1.5霍爾元件的特點及應用范圍霍爾元件的特點及應用范圍1. 霍爾元件的特點（1）霍爾元件可以測量磁物理量及電量，還可以通過轉換測量其它非電量。（2）由于霍爾元件的輸出量是比例與兩個輸入量的乘積，因此，可以方便而準確地實現乘法運算，可構成各種非線性運算部件。（3）輸出信號的信噪比大。（4）頻率范圍寬。一般的霍爾元件都工作在從直流到數百千赫茲的頻率范圍內。（5）體積?。ㄒ话銥?0 10cm），重量輕，使用方便。（6）穩(wěn)定性好，壽

10、命可使用無限次。2.霍爾元件的應用范圍霍爾元件在工程技術上的應用相當廣泛，如無線電技術、計算機技術、自動控制技術等、具體的應用產品有高斯計、霍爾羅盤、大電流計、功率計、調制器、位移傳感器、微波功率計、頻率倍增器、回轉器、乘法器、磁帶或磁鼓讀出器、霍爾電機，等等。7.2霍爾開關集成傳感器霍爾開關集成傳感器霍爾開關集成傳感器是利用霍爾效應與集成電路技術結合而制成的一種磁敏傳感器，它能感知一切與磁信息有關的物理量，并以開關信號形式輸出。霍爾開關集成傳感器具有使用壽命長、無觸點磨損、無火花干擾、無轉換抖動、工作頻率高、溫度特性好、能適應惡劣環(huán)境等優(yōu)點。7.2.1霍爾開關集成傳感器的結構及工作原理霍爾開

11、關集成傳感器的結構及工作原理霍爾開關集成傳感器是以硅為材料，利用硅平面工藝制造的。硅材料制作霍爾元件是不夠理想的，但在霍爾開關集成傳感器上，由于N型硅的外延層材料很薄，可以提高霍爾電壓。如果應用硅平面工藝技術將差分放大器、施密特觸發(fā)器及霍爾元件集成在一起，可以大大提高傳感器的靈敏度。圖7.6是霍爾開關集成傳感器的內部結構框圖它主要有穩(wěn)定電路、霍爾元件、放大器、整形電路、開路輸出五部分組成。穩(wěn)定電路可使傳感器在較寬的電源范圍內工作，開路輸出可使傳感器方便地與各種邏輯電路接口?；魻栭_關集成傳感器的原理及工作過程可簡述如下：當有磁場作用在傳感器上時，根據霍爾效應原理，霍爾元件輸出霍爾電壓V,該電壓經

12、放大器放大后，送至施密特整形電路。當放大后的V電壓大于“開啟”閾值時，施密特整形電路翻轉，輸出高電平，使半導體管V導通，且具有吸收電流的負載能力，這種狀態(tài)我們稱它為開狀態(tài)。當磁場減弱時，霍爾元件輸出的V電壓很小，經放大器放大后其值也小于施密特整形電路的“關閉”閾值，施密特整形器再次翻轉，輸出低電平，使半導體管V截止，這種狀態(tài)我們稱它為關狀態(tài)。這樣，一次磁場強度的變化，就使傳感器完。圖7.6霍爾開關集成傳感器內部結構框圖成了一次開關動作。圖7.7是霍爾開關集成傳感器的外形及典型應用電路。圖7.7霍爾開關集成傳感器的外形及應用電路7.2.2霍爾開關集成傳感器的工作特性霍爾開關集成傳感器的工作特性霍

13、爾開關集成傳感器的工作特性曲線，如圖7.8所示。從工作特性曲線上可以看出，工作特性有一定的磁滯B，這對開關動作的可靠性非常有利。圖中的B為工作點“開”的磁感強度，B為釋放點“關”的磁感應強度?；魻栭_關集成傳感器的工作特性曲線，反映了外加磁場與傳感器輸出電平的關系。當外加磁感應強度高于B時，輸出電平由高變低，傳感器處于開狀態(tài)。當外加磁感應強度低于B時，輸出電平由低變高，傳感器處于關狀態(tài)。UGN3075霍爾開關集成傳感器是一種雙穩(wěn)態(tài)型傳感器，又稱為鎖鍵型傳感器。它的工作特性曲線如圖7.9所示。當外加磁感應強度超過工作點時，其輸出為導通狀態(tài)。而在磁場撤銷后，輸出扔保持不變，必須施加反向磁場并使之超過

14、釋放點，才能使其關斷。表7.2列出了一些霍爾開關集成傳感器的技術參數。表7.2霍爾開關集成傳感器的技術參數圖7.8霍爾開關集成傳感器的工作特性曲線圖7.9雙穩(wěn)態(tài)霍爾開關集成傳感器工作特性曲線7.2.3霍爾開關集成傳感器的應用霍爾開關集成傳感器的應用1. 霍爾開關集成傳感器的接口電路傳感器輸出半導體管V是發(fā)射極接地而集電極開路的電路結構。這樣的電路結構可以很容易地與半導體管、晶閘管、一般的邏輯電路相耦合。圖7.10給出了一般負載的接口電路。圖7.10霍爾開關集成傳感器的一般接口電路2.給傳感器施加磁場的方式（1）磁鐵軸心接近式圖7.11 霍爾開關集成傳感器的L-B關系曲線圖7.11是這樣施加磁場

15、方式的特性曲線。在磁鐵的軸心方向垂直于傳感器軸心重合的條件下，隨磁鐵與傳感器的間隔距離的增加，作用在傳感器表面的磁感應強度衰減很快。當磁鐵向傳感器接近到一定位置時，傳感器開關接通，而磁鐵移開到一定距離時開關關閉。應用時，如果磁鐵已選定，則應按具體的應用場合，對作用距離作合適的調整。（2）磁鐵側向滑近式這種方式要求磁鐵平面與傳感器平面的距離不變，而磁鐵的軸線與傳感器的平面垂直。磁鐵以滑近移動的反方式在傳感器前方通過。圖7.12給出了這種工作方式的特性曲線，即作用于傳感器表面的磁感應強度B與磁鐵軸線到傳感器中心線距離的關系。圖7.12霍爾開關集成傳感器的L-B關系曲線（3）采用磁力集中器增加傳感器

16、的磁感應強度在霍爾開關集成傳感器的應用中，往往把提高激勵傳感器的磁感應強度當成一個重要問題去考慮。除了選用磁感應強度大的磁鐵或減少磁鐵與傳感器的間隔距離外，還可以采用下述方法增強傳感器的磁感應強度。圖7.13磁力集中器的安裝示意圖 圖7.13是采用磁力集中器的安裝示意圖。磁力集中器一般用低碳鋼制作成圓棒，也可以制成其他形狀，然后將磁力集中器固定在傳感器的背面。使用磁力集中器可使磁感應強度增加一倍。圖7.14在磁鐵上安裝鐵底盤示意圖圖7.14是在磁鐵背后安裝鐵底盤的示意圖。采用這種方法也會起到增加磁感應強度的作用?？稍谠写帕衅髟黾右槐洞鸥袘獜姸鹊幕A上再增加30.鐵底盤一般采用軟鋼制成正方

17、形，其面積為2525mm,厚度為0.60.8mm之間。（4）激勵磁場的應用實例（a）加磁力集中器的移動激勵方式圖7.15帶有磁力集中器的移動激勵方式示意圖圖7.15是加有磁力集中器移動激勵方式的示意圖。在同樣作滑近式移動時，不帶磁力集中器和帶有磁力集中器的磁感應強度有很大的差異，見圖7.16所示。圖7-16 L-B關系曲線對比圖（b）推進式這種方式如圖7.17所示，兩個磁鐵的S極都面對傳感器，這樣可以得到如圖7.18所示的較為線性的特性，這在某些場合是很需要的。值得注意的是，磁鐵S極作用于傳感器背面，會抵消傳感器正面磁鐵S極的激勵作用。圖7.17推進式激勵磁場示意圖圖7.18推進式B-L曲線（

18、c）雙磁鐵滑近式為激勵傳感器開關的接通，往往把磁鐵的S極對著傳感器正面，如果在傳感器的背面也設置一磁鐵，是它的N極對著傳感器的背面，就會獲得大得多的磁場。圖7.19就是采用雙磁鐵滑近式的一種結構。圖7.19雙磁鐵滑近式結構示意圖（d）翼片遮檔式在實際的應用中，往往需要將磁鐵和傳感器固定，去測定運轉的轉速或位移，或者計量零件的數量。在這種情況下可以使用翼片遮擋的方法。翼片遮擋方法就是把鐵片放到磁鐵與傳感器之間，使磁力線被分流、傍路，遮擋磁場對傳感器激勵。通常使用的翼片形狀如圖7.20所示。當磁鐵和傳感器之間無遮擋時，傳感器被磁鐵激勵而導通；當翼片轉動到磁鐵和傳感器之間時，傳感器被關斷。圖7.20

19、翼片遮擋器的形狀(c)偏磁式如果在傳感器背面放置固定的磁鐵加入偏磁，就可以改變傳感器的工作點或釋放點。例如，將磁鐵的N極粘附在傳感器的背面，則傳感器在正常情況下處于導通狀態(tài)，必須在它的正面施加更強的負磁場，才能使他關斷。7.3霍爾線性集成傳感器霍爾線性集成傳感器霍爾開關集成傳感器的基本用途包括以下一些領域：點火系統(tǒng)、保安系統(tǒng)、轉速、里程測定、機械設備的限位開關、按鈕開關、電流的測定與控制、位置及角度的檢測等等。7.3.1霍爾線性集成傳感器的結構及工作原理霍爾線性集成傳感器的結構及工作原理霍爾線性集成傳感器的輸出電壓與外加磁場強度呈線性比例關系。這類傳感器一般由霍爾元件和放大器組成。當外加磁場時

20、，霍爾元件產生與磁場成線性比例變化的霍爾電壓，經放大器放大后輸出。在實際電路設計中，為了提高傳感器的性能，往往在電路中設置穩(wěn)壓、電流放大輸出級、失調調整和線性度調整等電路?；魻栭_關集成傳感器的輸出有低電平或高電平兩種狀態(tài)，而霍爾線性集成傳感器的輸出卻是對外加磁場的線性感應。因此霍爾線性傳感器廣泛用于位置、力、重量、厚度、速度、磁場、電流等的測量或控制?；魻柧€性集成傳感器有單端輸出和雙端輸出兩種，它們的電路結構分別見圖7.21和圖7.22所示。圖7.21單端輸出傳感器的電路結構圖7.22雙端輸出的電路結構單端輸出的傳感器是一個三端器件，它的輸出電壓對外加磁場的微小變化能做出線性響應，通常將輸出的

21、電壓用電容交連到外接放大器，將輸出電壓放大到較高的水平。其典型產品是SL3501T。雙端輸出的傳感器是一個S腳雙列直插封裝器件，它可提供差動射極跟隨輸出，還可提供輸出失調調零。其典型的產品是SL3501M。7.3.2 霍爾線性集成傳感器的主要技術特性霍爾線性集成傳感器的主要技術特性傳感器的輸出特性見圖7.23和圖7.24所示。霍爾線性集成傳感器的技術參數見表7.3所示。圖7.23 SL3501T傳感器的輸出特性曲線圖7.24 SL3501M傳感器的輸出特性曲線表7.37.4磁傳感器的應用實例磁傳感器的應用實例7.4.1霍爾元件在轉速測量上的應用霍爾元件在轉速測量上的應用利用霍爾效應測量轉速的工

22、作原理非常簡單，將來磁體按適當的方式固定在被測軸上，霍爾元件置于磁鐵的氣隙中，當軸轉動時，霍爾元件輸出的電壓則包含有轉速的信息，將霍爾元件輸出電壓經后續(xù)電路處理，便可得轉速的數據，圖7-25和圖7-26是兩種測量轉速方法的示意圖。圖7-25永磁體裝在軸端的轉速測量方法圖7-26永磁體裝在軸側的轉速測量方法7.4.2直流功率測量儀直流功率測量儀如果在霍爾元件控制電流端通入的電流為I=KI，其中K為一比例系數，I為通過負載R的電流。而用一比例于負載R電壓降V的電壓V來激勵磁場，即B=K,V=K V，則霍爾元件的輸出電壓可用下式表示，即因此，可以利用霍爾元件進行直流功率測量?；魻栐脕頊y量功率是霍

23、爾效應的重要應用之一，它同用其它方法測量功率相比有下列的優(yōu)點：1.由于霍爾電壓正比于被測功率，故可以做成直讀式功率計。2.功率測量范圍可以微瓦到數百瓦。3.裝置中設有轉動部分，輸出和輸入之間相互隔離，穩(wěn)定性好，精度高。4.工作壽命長，體積小，結構簡單，成本低廉圖7-27是直流功率計電路。這種電路適用于直流大功率的測量，R為負載電阻，表示儀表一般采用有功率刻度的福特表，霍爾元件采用N型褚元件較為有利。其測量誤差一般小于1%。圖7-27 直流功率計電路 7.4.3利用霍爾線性集成傳感器進行磁法覆蓋層厚度測量利用霍爾線性集成傳感器進行磁法覆蓋層厚度測量磁法覆蓋厚度測量是指對鐵磁性物質表面非磁性涂層的

24、厚度測量，例如對鋼鐵表面的鍍膜，油漆，塑料。搪瓷等覆蓋層的厚度等便可使用磁法厚度測量的方法。利用霍爾線性集成電路制成的霍爾厚度傳感器的結構見圖7-42所示，將U型硅鋼片鐵芯中間斷開，然后將SL 3501M霍爾線性集成傳感器和一片釹鐵硼用磁體夾在中間，用502膠粘牢。測量時將U型鐵芯的兩極放到被測物體表面上，這時永磁體產生的磁通便通過U型鐵芯和被物體構成磁回路，磁回路路徑如圖7-28中虛線所示。圖7-28磁法測量原理圖同時，磁回路的磁阻和磁通量將會發(fā)生變化，磁回路路中的霍爾集成傳感器將會檢測出磁場強度的不同，從而使霍爾集成傳感器產生的電壓隨覆蓋層厚度的不同而變化，完成覆蓋層非電量到電量的轉換?；?/p>

25、爾集成傳感器內部雖然設有差分放大器，但其輸出的電壓仍然滿足不了使用電路的要求，為此，將信號加一級放大，便可得到足夠大的信息幅度。其放大電路和輸出特性見圖7-29所示。圖7-29放大電路及輸出特性顯然，所得到的輸出電壓與覆蓋層厚度之間是非線性關系，對于這種曲線，若采用指針式表頭來顯示覆蓋層厚度值，可采取非等分刻度定標。如采用數字式表示，則必須將U-曲線進行先行優(yōu)化處理。 7.4.7霍爾計數裝置霍爾計數裝置由于SL3501霍爾開關集成傳感器具有較高的靈敏度，它能感受到很小的磁場變化，因而可對黑色金屬零件的有無進行檢測，我們可以利用這一特性制成計數裝置，圖7-30就是對鋼球進行計數的工作示意圖和電路

26、圖，當鋼球通過霍爾開關集成傳感器時，傳感器可輸出峰值為20mA的脈沖電壓。該電壓經放大器IC放大后，要動半導體管VT工作，VT輸出端便可接計數器進行計數，并由顯示器進行顯示。圖7-30霍爾計數裝置的工作示意及電路圖7.4.8無觸點開關無觸點開關圖7-37所示是無觸點開關的電路。由四只磁敏二極管組成橋式檢測電路，這樣可以進行溫度補償，平時無磁場時，磁敏電橋平衡無信號輸出，當磁鐵運行到距離磁敏二極管一定位置上的壓降增高，是晶閘管VT導通，繼電器K工作，其常開觸點K和K閉合，指示燈點亮，控制電路接通。圖7-37無數點開關電路圖7.4.9無觸點電位器無觸點電位器一般電位器在使用中由于觸點的原因，常產生

27、噪聲信號，而且壽命不長，使用磁敏元件制作的無觸點電位器則可克服上述缺點，圖7-38是無觸點電位器的結構示意圖。其中，磁敏元件可使用磁敏二極管或霍爾線性集成傳感器。將磁敏元件放置在單個磁鐵的下方或兩個磁鐵之間，當旋動電位器手柄時，磁鐵跟著轉動，從而使磁敏元件表面的磁感應強度也發(fā)生變化。這樣，磁敏元件的輸出電壓將隨手柄的轉動而變化，起到電位調節(jié)作用。圖7-38無觸點電位器結構示意圖7.4.10無接觸式仿型加工無接觸式仿型加工在仿型銑床加工中，靠?？偸峭＜佑|的。當靠模沿模件移動時，差動變壓器感知出位移信號，經放大后送入隨動電機使銑刀沿著工作重復靠模的運動，從而實現半自動化的加工。應用霍爾元件可做

28、成無接觸的探頭，以代替原有的結構，涂3便是這種仿型銑床的工作原理示意圖，在探頭的前方設置有永久磁鐵，當他靠近模件時，霍爾元件的輸出電壓增加，當它離開模件時，霍爾元件的輸出電壓減小，利用放大器和控制電路，可使探頭與模件保持一定距離，當探頭沿模件移動時，通過移動系統(tǒng)移動能力，便可加工出與模件相同形狀的工件來。圖7-39無接觸式仿型銑床工作原理示意圖7.4.11霍爾汽車點火器霍爾汽車點火器傳統(tǒng)的汽車點火裝置是利用接卸裝置使接觸點閉合和打開，在點火線圈開的瞬間感應出到電壓供火花塞點火。這種方法容易造成開關的觸點產生磨損，氧化，使發(fā)動機的性能變壞，也使發(fā)動機的性能提高受到限制。圖7-40是霍爾汽車點火器

29、的結構示意圖。圖中的霍爾傳感器采用SL3020.在磁輪鼓上嵌有永久磁鐵和軟鐵制成的扼鐵磁路，它和霍爾傳感器保持有適當的間隙。由于永久磁鐵按磁性交替排列并等分地嵌在磁輪鼓的圓周上，因此，當磁輪鼓轉動時，磁鐵的N極和S極便交替地在霍爾傳感器的表明通過，霍爾傳感器的輸出端便輸出脈沖信號，用這個脈沖信號去觸發(fā)功率開關管，使它導通或截止，在點火線圈中便產生15 KV的感應高電壓，以點燃氣缸中的燃油，隨著發(fā)動機的轉動，上述過程將周而復始地進行下去。采用霍爾傳感器制成的汽車點火器，和傳統(tǒng)的汽車點火器相比具有以下優(yōu)點:1.由于無觸點，因此無需維護，使用壽命長。2.啟動方便，汽車自啊低俗爬坡和高速行駛中不會發(fā)生

30、熄火現象。3.由于點火能量大，氣缸中氣體燃燒充分，排氣對大氣的污染明顯減少。4.由于點火時間準確，可提高發(fā)動機的性能 圖7-40霍爾汽車點火器結構示意圖 7.7.12霍爾無刷直流電機霍爾無刷直流電機采用霍爾元件做直流電機的整流子可以實現高速度轉換，可靠性高，轉矩-重量比高，速度-轉矩的線性度好，可以用低功率信號控制等要求。由于出去了電刷，不存在電刷磨損問題，使電機的使用壽命大大增加。霍爾無刷直流電機的結構，如圖7-41所示，電機的磁場由永久磁鐵做成的轉子產生，在定子上安有12只霍爾元件，各與一個線圈相連，線圈被安放在定子槽中，各線圈由霍爾元件的輸出電壓激勵，使其產生一個磁場，與相應的霍爾元件相

31、差90，超前于轉子磁場90這時，轉子為了要跟上電樞線圈產生的定子磁場，于是就轉動起來。圖7-41霍爾無刷電機的結構圖當轉子的磁通通過霍爾元件時，磁場反相，使霍爾元件輸出的極性也反相，結果，相應的線圈磁場就產生了磁場轉換，使定于的磁場始終超前于轉子磁場90，從而使定于沿同一方向繼續(xù)移動。7.7.13啟動供水裝置啟動供水裝置自動供水裝裝置可實現憑票定量自動供應開水，具有節(jié)約用水而又衛(wèi)生的優(yōu)點，特別適用于單位水房安裝使用。啟動供水裝置的結構見圖7-42所示。鍋爐中的水由電磁閥控制流出于關閉，電磁閥的燈下與關閉，則受控于控制電路。當用水者打水時，需將鐵制的取水牌從投放口投入，取水牌沿非磁性物質制作的沿槽向下滑行，當滑行到此傳感部位時，傳感器輸出信號經控制電路驅動電磁閥打開，水從水龍頭流出，經延時一定時間后，控制電路使電磁閥關閉，又恢復到停止供水狀態(tài)。圖7-42自動供水裝置構造示意圖 自動供水裝置的電路，如圖7-43所示，它主要由磁傳感裝置，單穩(wěn)態(tài)電路，固態(tài)繼電器，電源電路及電磁閥等組成，磁傳感裝置由磁鐵及SL3020霍爾開關集成傳