傳感器檢測(cè)與應(yīng)用學(xué)習(xí)情境八：轉(zhuǎn)速的檢測(cè)——霍爾測(cè)速儀的實(shí)現(xiàn)傳感器檢測(cè)與應(yīng)用學(xué)習(xí)情境八：轉(zhuǎn)速的檢測(cè)1學(xué)習(xí)情境八：轉(zhuǎn)速的檢測(cè)

——霍爾測(cè)速儀的實(shí)現(xiàn)情境介紹：

速度的檢測(cè)在控制系統(tǒng)中占據(jù)重要地位，能夠精確的掌握電機(jī)或車(chē)輛的運(yùn)行速度，才能更好更安全的進(jìn)行調(diào)速或其他控制。利用轉(zhuǎn)速檢測(cè)可以實(shí)現(xiàn)電機(jī)轉(zhuǎn)速保護(hù)，或者實(shí)現(xiàn)車(chē)輛里程計(jì)算等等?；魻柺絺鞲衅骼没魻栃?yīng)可以實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速的檢測(cè)?；魻杺鞲衅骺梢酝ㄟ^(guò)磁場(chǎng)的周期性變化，使輸出電信號(hào)的周期性變化，從而計(jì)算出相應(yīng)的頻率和速度。本學(xué)習(xí)情境通過(guò)霍爾傳感器的學(xué)習(xí)實(shí)現(xiàn)一種霍爾測(cè)速儀的設(shè)計(jì)。學(xué)習(xí)情境八：轉(zhuǎn)速的檢測(cè)

——霍爾測(cè)速儀2學(xué)習(xí)情境八：轉(zhuǎn)速的檢測(cè)

——霍爾測(cè)速儀的實(shí)現(xiàn)學(xué)習(xí)要點(diǎn)：

霍爾效應(yīng)及霍爾傳感器的參數(shù)；霍爾集成電路的結(jié)構(gòu)、特性、分類(lèi)及特性曲線(xiàn)?；魻杺鞲衅鞯膽?yīng)用；霍爾測(cè)速儀的設(shè)計(jì)方法、電路結(jié)構(gòu)以及設(shè)計(jì)制作過(guò)程。學(xué)習(xí)情境八：轉(zhuǎn)速的檢測(cè)

——霍爾測(cè)速儀3知識(shí)點(diǎn)撥霍爾傳感器實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速的檢測(cè)霍爾磁力測(cè)速儀的設(shè)計(jì)知識(shí)拓展學(xué)習(xí)情境五：轉(zhuǎn)速的檢測(cè)

——霍爾測(cè)速儀的實(shí)現(xiàn)知識(shí)點(diǎn)撥學(xué)習(xí)情境五：轉(zhuǎn)速的檢測(cè)

—4一、霍爾效應(yīng)

二、霍爾元件知識(shí)點(diǎn)撥

一、霍爾效應(yīng)

二、霍爾元件知識(shí)點(diǎn)撥5一、霍爾效應(yīng)原理：

半導(dǎo)體薄片置于磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)方向垂直于薄片，當(dāng)有電流I流過(guò)薄片時(shí)，在垂直于電流和磁場(chǎng)的方向上將產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)EH，這種現(xiàn)象稱(chēng)為霍爾效應(yīng)。

一、霍爾效應(yīng)原理：6cdab磁感應(yīng)強(qiáng)度B為零時(shí)的情況cdab磁感應(yīng)強(qiáng)度B為零時(shí)的情況7磁感應(yīng)強(qiáng)度B較大時(shí)的情況

在霍爾器件激勵(lì)端通入電流I，將霍爾片置于垂直的磁場(chǎng)中，則電子受到洛侖茲力FL的作用，向一側(cè)偏移形成電子的堆積，從而產(chǎn)生電場(chǎng)，當(dāng)電子所受的洛侖茲力FL及與FL方向相反的電場(chǎng)力的作用力相等時(shí)，電子積累達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡。電子堆積在垂直端面上產(chǎn)生霍爾電勢(shì)。磁感應(yīng)強(qiáng)度B較大時(shí)的情況在霍爾器件激8霍爾效應(yīng)演示

當(dāng)磁場(chǎng)垂直于薄片時(shí)，電子受到洛侖茲力的作用，向內(nèi)側(cè)偏移，在半導(dǎo)體薄片c、d方向的端面之間建立起霍爾電勢(shì)?；魻栃?yīng)演示當(dāng)磁場(chǎng)垂直于薄片時(shí)，電子受到洛侖茲力的9作用在半導(dǎo)體薄片上的電流I越大、磁場(chǎng)強(qiáng)度B越強(qiáng)，霍爾電勢(shì)也就越高。霍爾電勢(shì)EH可用下式表示：EH=KHIB若磁感應(yīng)強(qiáng)度B不垂直于霍爾元件，而是與其法線(xiàn)成某一角度時(shí)，實(shí)際上作用于霍爾元件上的有效磁感應(yīng)強(qiáng)度是其法線(xiàn)方向（與薄片垂直的方向）的分量，即Bcos，這時(shí)的霍爾電勢(shì)為EH=KHIBcos

作用在半導(dǎo)體薄片上的電流I越大、磁場(chǎng)強(qiáng)度B越強(qiáng)，霍爾電勢(shì)也就10結(jié)論：霍爾電勢(shì)與輸入電流I、磁感應(yīng)強(qiáng)度B成正比，且當(dāng)B的方向改變時(shí)，霍爾電勢(shì)的方向也隨之改變。如果所施加的磁場(chǎng)為交變磁場(chǎng)，則霍爾電勢(shì)為同頻率的交變電勢(shì)。結(jié)論：111、霍爾元件：

霍爾器件為半導(dǎo)體四端元件，一對(duì)為電源端，另一對(duì)為輸出端。二、霍爾元件2、霍爾元件常用材料：

目前常用的霍爾元件材料是N型硅，其霍爾靈敏度、溫度特性、線(xiàn)性度均較好，而銻化銦、砷化銦、鍺等也是常用的霍爾元件材料，砷化鎵是新型霍爾元件材料。1、霍爾元件：二、霍爾元件2、霍爾元件常用材料：12（a）霍爾元件結(jié)構(gòu)示意圖（b）圖形符號(hào)（c）外形

霍爾元件示意圖（a）霍爾元件結(jié)構(gòu)示意圖（b）圖形符號(hào)（c）外形霍133、霍爾元件的特性參數(shù)

1）輸入電阻：霍爾元件兩激勵(lì)電流端的直流電阻稱(chēng)為輸入電阻。溫度升高，輸入電阻變化，從而使輸入電流改變，引起霍爾電勢(shì)變化。采用恒流源，可減小影響。2）輸出電阻：霍爾電勢(shì)輸出端間的電阻，其值也隨溫度而改變。選擇適當(dāng)負(fù)載與之匹配，可使溫度變化引起的霍爾電勢(shì)的漂移減至最小。

3、霍爾元件的特性參數(shù)1）輸入電阻：143）最大激勵(lì)電流：由于霍爾電勢(shì)隨激勵(lì)電流的增大而增大，故在應(yīng)用中總希望選用較大的激勵(lì)電流。但激勵(lì)電流增大會(huì)使霍爾元件的功耗增大，元件的溫度升高，從而引起霍爾電勢(shì)的溫飄增大。因此每種型號(hào)的霍爾元件均規(guī)定了相應(yīng)的最大激勵(lì)電流，其數(shù)值從幾毫安至十幾毫安。4）靈敏度：靈敏度KH=EH/（IB）3）最大激勵(lì)電流：155）最大磁感應(yīng)強(qiáng)度：當(dāng)磁感應(yīng)強(qiáng)度過(guò)大時(shí)，霍爾電勢(shì)的非線(xiàn)性誤差將明顯增大，一般規(guī)定一個(gè)最大磁感應(yīng)強(qiáng)度，使霍爾元件工作在線(xiàn)性范圍。6）不等位電勢(shì)：在額定激勵(lì)電流下，外加磁場(chǎng)為零時(shí)，輸出端間的開(kāi)路電壓值。它是由霍爾元件的四個(gè)電極的幾何尺寸不對(duì)稱(chēng)引起的，使用時(shí)必須進(jìn)行電橋補(bǔ)償。7）霍爾電勢(shì)溫度系數(shù)：在一定磁場(chǎng)強(qiáng)度和激勵(lì)電流作用下，溫度每變化1℃時(shí)霍爾電勢(shì)變化的百分?jǐn)?shù)。在高要求場(chǎng)合，應(yīng)選擇低溫飄霍爾元件。5）最大磁感應(yīng)強(qiáng)度：16霍爾傳感器實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速的檢測(cè)

一、霍爾集成電路

二、霍爾轉(zhuǎn)速檢測(cè)霍爾傳感器實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速的檢測(cè)一、霍爾集成電路

二17一、霍爾集成電路霍爾集成電路可分為線(xiàn)性型和開(kāi)關(guān)型兩大類(lèi)。1、線(xiàn)性型線(xiàn)性型集成電路是將霍爾元件和恒流源、線(xiàn)性差動(dòng)放大器等做在一個(gè)芯片上，輸出電壓為伏級(jí)，比直接使用霍爾元件方便得多。較典型的線(xiàn)性型霍爾器件如UGN3501等。線(xiàn)性型三端霍爾集成電路一、霍爾集成電路霍爾集成電路可分為線(xiàn)性型和開(kāi)關(guān)型兩大類(lèi)。1、18線(xiàn)性型霍爾集成電路（3501T）23輸出+－穩(wěn)壓VCC1霍爾元件放大地H線(xiàn)性型霍爾集成電路（3501T）23輸出+－穩(wěn)壓VCC1霍爾19雙端差動(dòng)輸出線(xiàn)性型霍爾集成電路（3501M）

當(dāng)磁場(chǎng)為零時(shí)，它的輸出電壓等于零；當(dāng)感受的磁場(chǎng)為正向（磁鋼的S極對(duì)準(zhǔn)霍爾器件的正面）時(shí)，輸出為正；磁場(chǎng)反向時(shí)，輸出為負(fù)。

請(qǐng)畫(huà)出線(xiàn)性范圍雙端差動(dòng)輸出線(xiàn)性型霍爾集成電路（3501M）當(dāng)202、開(kāi)關(guān)型

開(kāi)關(guān)型霍爾集成電路是將霍爾元件、穩(wěn)壓電路、放大器、施密特觸發(fā)器、OC門(mén)（集電極開(kāi)路輸出門(mén)）等電路做在同一個(gè)芯片上。當(dāng)外加磁場(chǎng)強(qiáng)度超過(guò)規(guī)定的工作點(diǎn)時(shí)，OC門(mén)由高阻態(tài)變?yōu)閷?dǎo)通狀態(tài)，輸出變?yōu)榈碗娖?；?dāng)外加磁場(chǎng)強(qiáng)度低于釋放點(diǎn)時(shí)，OC門(mén)重新變?yōu)楦咦钁B(tài)，輸出高電平。較典型的開(kāi)關(guān)型霍爾器件如UGN3020等。2、開(kāi)關(guān)型開(kāi)關(guān)型霍爾集成電路是將霍爾元件21開(kāi)關(guān)型霍爾集成電路的外形及內(nèi)部電路OC門(mén)施密特觸發(fā)電路雙端輸入、單端輸出運(yùn)放霍爾元件.Vcc開(kāi)關(guān)型霍爾集成電路的外形及內(nèi)部電路OC門(mén)施密特觸發(fā)電路雙端輸22開(kāi)關(guān)型霍爾集成電路（OC門(mén)輸出）的接線(xiàn)開(kāi)關(guān)型霍爾集成電路（OC門(mén)輸出）的接線(xiàn)23開(kāi)關(guān)型霍爾集成電路的史密特輸出特性

回差越大，抗振動(dòng)干擾能力就越強(qiáng)。

當(dāng)磁鐵從遠(yuǎn)到近地接近霍爾IC，到多少特斯拉時(shí)輸出翻轉(zhuǎn)？當(dāng)磁鐵從近到遠(yuǎn)地遠(yuǎn)離霍爾IC，到多少特斯拉時(shí)輸出再次翻轉(zhuǎn)？回差為多少特斯拉？開(kāi)關(guān)型霍爾集成電路的史密特輸出特性回差越大，抗振動(dòng)干24二、霍爾轉(zhuǎn)速檢測(cè)

在被測(cè)轉(zhuǎn)速的轉(zhuǎn)軸上安裝一個(gè)齒盤(pán)，也可選取機(jī)械系統(tǒng)中的一個(gè)齒輪，將線(xiàn)性型霍爾器件及磁路系統(tǒng)靠近齒盤(pán)。齒盤(pán)的轉(zhuǎn)動(dòng)使磁路的磁阻隨氣隙的改變而周期性地變化，霍爾器件輸出的微小脈沖信號(hào)經(jīng)隔直、放大、整形后可以確定被測(cè)物的轉(zhuǎn)速。SN線(xiàn)性霍爾磁鐵二、霍爾轉(zhuǎn)速檢測(cè)在被測(cè)轉(zhuǎn)速的轉(zhuǎn)軸上安裝一個(gè)齒盤(pán)，也25霍爾轉(zhuǎn)速表原理

當(dāng)齒對(duì)準(zhǔn)霍爾元件時(shí)，磁力線(xiàn)集中穿過(guò)霍爾元件，可產(chǎn)生較大的霍爾電動(dòng)勢(shì)，放大、整形后輸出高電平；反之，當(dāng)齒輪的空擋對(duì)準(zhǔn)霍爾元件時(shí)，輸出為低電平。霍爾轉(zhuǎn)速表原理當(dāng)齒對(duì)準(zhǔn)霍爾元件時(shí)，磁力線(xiàn)集中穿過(guò)霍26霍爾轉(zhuǎn)速傳感器在汽車(chē)防抱死裝置（ABS）中的應(yīng)用

若汽車(chē)在剎車(chē)時(shí)車(chē)輪被抱死，將產(chǎn)生危險(xiǎn)。用霍爾轉(zhuǎn)速傳感器來(lái)檢測(cè)車(chē)輪的轉(zhuǎn)動(dòng)狀態(tài)有助于控制剎車(chē)力的大小。帶有微型磁鐵的霍爾傳感器鋼質(zhì)霍爾霍爾轉(zhuǎn)速傳感器在汽車(chē)防抱死裝置（ABS）中的應(yīng)用若27霍爾轉(zhuǎn)速表的其他安裝方法

只要黑色金屬旋轉(zhuǎn)體的表面存在缺口或突起，就可產(chǎn)生磁場(chǎng)強(qiáng)度的脈動(dòng)，從而引起霍爾電勢(shì)的變化，產(chǎn)生轉(zhuǎn)速信號(hào)。霍爾元件磁鐵霍爾轉(zhuǎn)速表的其他安裝方法只要黑色金屬旋轉(zhuǎn)體的表面28霍爾磁力測(cè)速儀的設(shè)計(jì)

霍爾式傳感器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，體積小，堅(jiān)固，頻率響應(yīng)寬，屬于無(wú)接觸檢測(cè)，使用壽命長(zhǎng)，可靠性高，易微型化和集成電路化，因此在測(cè)量技術(shù)、自動(dòng)控制、電磁測(cè)量、計(jì)算裝置以及現(xiàn)代軍事技術(shù)等領(lǐng)域中得到廣泛應(yīng)用。使用霍爾傳感器實(shí)現(xiàn)的速度測(cè)量?jī)x器，成本低，精度高，可用于測(cè)量電機(jī)轉(zhuǎn)速，實(shí)現(xiàn)汽車(chē)超速報(bào)警等?；魻柎帕y(cè)速儀的設(shè)計(jì)霍爾式傳感器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，體積29一、整體設(shè)計(jì)此設(shè)計(jì)是利用測(cè)量A1302的磁電特性與磁鋼產(chǎn)生的電壓脈沖頻率進(jìn)而測(cè)量轉(zhuǎn)速的，為了更精確方便地測(cè)量與顯示脈沖頻率，采用了頻率轉(zhuǎn)換電壓電路。整個(gè)系統(tǒng)可以分為四個(gè)模塊：檢測(cè)脈沖產(chǎn)生模塊、頻率／電壓轉(zhuǎn)換模塊、AD轉(zhuǎn)換模塊和計(jì)算顯示模塊。在電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)軸上裝上小磁鋼，每當(dāng)小磁鋼經(jīng)過(guò)霍爾傳感器時(shí)就會(huì)產(chǎn)生一個(gè)脈沖，測(cè)量出脈沖數(shù)和測(cè)量時(shí)間，計(jì)算得到的頻率就是我們要得到的轉(zhuǎn)速，然后顯示出來(lái)。檢測(cè)脈沖產(chǎn)生模塊頻率/電壓轉(zhuǎn)換模塊A/D轉(zhuǎn)換模塊計(jì)算顯示模塊一、整體設(shè)計(jì)檢測(cè)脈沖頻率/電壓A/D轉(zhuǎn)換計(jì)算顯示30二、模塊電路設(shè)計(jì)1、檢測(cè)脈沖產(chǎn)生模塊將電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)軸上裝上小磁鋼，每當(dāng)小磁鋼經(jīng)過(guò)霍爾傳感器時(shí)，就會(huì)引起傳感器輸出電壓發(fā)生變化。本設(shè)計(jì)選用A1302EUA-T連續(xù)型比例式線(xiàn)性霍爾傳感器，具有低噪聲輸出，靈敏度高，快速上電，高可靠性等優(yōu)點(diǎn)，可精確提供與所適用磁場(chǎng)成比例的電壓輸出，靈敏度為1.3mV／G．其靜態(tài)輸出電壓為電源電壓的50％，所以在信號(hào)進(jìn)入頻率／電壓轉(zhuǎn)換模塊之前需要對(duì)變化量進(jìn)行調(diào)零和放大?；魻杺鞲衅髡{(diào)零放大電路二、模塊電路設(shè)計(jì)霍爾傳感器調(diào)零放大電路312、頻率／電壓轉(zhuǎn)換模塊為了使系統(tǒng)能夠更精確的測(cè)量頻率(轉(zhuǎn)速)，本設(shè)計(jì)采用美國(guó)國(guó)家半導(dǎo)體公司推出的速度(頻率)／電壓轉(zhuǎn)換芯片LM2907／LM2917只需接少量的外圍元件即可構(gòu)成模擬式轉(zhuǎn)速表，LM2907為集成式頻率／電壓轉(zhuǎn)換器。

2、頻率／電壓轉(zhuǎn)換模塊323、A/D轉(zhuǎn)換模塊由于測(cè)量值為模擬量，必須用A/D轉(zhuǎn)換后讀入單片機(jī)，A/D轉(zhuǎn)換模塊采用一種逐次比較式8路模擬輸入，8位數(shù)字量輸出的A/D轉(zhuǎn)換器ADC0809．由于ADC0809片內(nèi)無(wú)時(shí)鐘，可利用單片機(jī)提供的地址鎖存允許信號(hào)ALE經(jīng)74hc393進(jìn)行2分頻后獲得。輸出數(shù)據(jù)口直接跟單片機(jī)P0口連接上，然后通過(guò)單片機(jī)處理。3、A/D轉(zhuǎn)換模塊334、計(jì)算顯示模塊霍爾磁力測(cè)速儀的計(jì)算顯示模塊使用STC89C52單片機(jī)進(jìn)行控制和計(jì)算，顯示部分用1602液晶顯示，電路簡(jiǎn)單，界面友好。單片機(jī)的P0口為AD轉(zhuǎn)換電壓的數(shù)據(jù)接收口，P2口控制ADC0809的轉(zhuǎn)換和1602液晶模塊功能的實(shí)現(xiàn)，P1口為與1602液晶的數(shù)據(jù)傳輸口。4、計(jì)算顯示模塊34三、電路調(diào)試

系統(tǒng)在調(diào)試過(guò)程中，需要注意在放大調(diào)零模塊，調(diào)試之前一定要先調(diào)零，選取阻值須滿(mǎn)足R8/R10=R12/R11的關(guān)系，才能掌握電路的放大倍數(shù)．在頻率/電壓轉(zhuǎn)換模塊，由于元件的誤差導(dǎo)致輸出精度V0/FIN跟理論值之間存在誤差，實(shí)際操作時(shí)應(yīng)多測(cè)量幾組數(shù)據(jù)，求出平均精度，然后給單片機(jī)處理。實(shí)踐證明，經(jīng)過(guò)調(diào)節(jié)，系統(tǒng)基本穩(wěn)定，達(dá)到預(yù)想要求，能夠較為準(zhǔn)確的測(cè)量電機(jī)的轉(zhuǎn)速，整個(gè)系統(tǒng)簡(jiǎn)單易實(shí)現(xiàn)。三、電路調(diào)試35學(xué)習(xí)情境的檢查評(píng)價(jià)是否掌握霍爾傳感器的基本工作原理；是否掌握利用霍爾傳感器進(jìn)行轉(zhuǎn)速測(cè)量的方法和原理；能否正確分析霍爾傳感器實(shí)現(xiàn)的轉(zhuǎn)速測(cè)量顯示電路。能否正確對(duì)霍爾轉(zhuǎn)速儀進(jìn)行性能調(diào)整并進(jìn)行實(shí)際轉(zhuǎn)速的測(cè)量。學(xué)習(xí)情境的檢查評(píng)價(jià)36知識(shí)拓展霍爾傳感器的其他應(yīng)用知識(shí)拓展霍爾傳感器的其他應(yīng)用37霍爾傳感器的其他應(yīng)用

霍爾電勢(shì)是關(guān)于I、B、三個(gè)變量的函數(shù)，即EH=KHIBcos。利用這個(gè)關(guān)系可以使其中兩個(gè)量不變，將第三個(gè)量作為變量，或者固定其中一個(gè)量，其余兩個(gè)量都作為變量。這使得霍爾傳感器有許多用途?；魻杺鞲衅鞯钠渌麘?yīng)用霍爾電勢(shì)是關(guān)于I、B38霍爾傳感器的應(yīng)用領(lǐng)域（1）維持I和θ不變，則EH=KHIBcosθ=KB。具體應(yīng)用有：測(cè)量轉(zhuǎn)速的霍爾轉(zhuǎn)速表、測(cè)量磁場(chǎng)強(qiáng)度的高斯計(jì)、磁性產(chǎn)品計(jì)數(shù)及基于微小位移測(cè)量原理的霍爾加速度計(jì)、微壓力計(jì)等。（2）維持I、B不變，則EH=KHIBcosθ=kcosθ。具體應(yīng)用有角位移測(cè)量?jī)x等。（3）維持θ不變，則EH=KHIBcosθ=KIB，即傳感器的輸出與I、B的乘積成正比。具體應(yīng)用有模擬乘法器、霍爾式功率計(jì)等?；魻杺鞲衅鞯膽?yīng)用領(lǐng)域39一、霍爾特斯拉計(jì)（高斯計(jì)）

霍爾元件（1T=104Gs）

一、霍爾特斯拉計(jì)（高斯計(jì)）霍爾元件（1T=104Gs）40霍爾高斯計(jì)（特斯拉計(jì)）的使用

霍爾元件磁鐵霍爾高斯計(jì)（特斯拉計(jì)）的使用霍爾元件磁鐵41霍爾傳感器用于測(cè)量磁場(chǎng)強(qiáng)度

霍爾元件測(cè)量鐵心氣隙的B值霍爾傳感器用于測(cè)量磁場(chǎng)強(qiáng)度霍爾元件測(cè)量鐵心氣隙的B值42二、霍爾式無(wú)觸點(diǎn)汽車(chē)電子點(diǎn)火裝置

采用霍爾式無(wú)觸點(diǎn)電子點(diǎn)火裝置能較好地克服汽車(chē)合金觸點(diǎn)點(diǎn)火時(shí)間不準(zhǔn)確、觸點(diǎn)易燒壞、高速時(shí)動(dòng)力不足等缺點(diǎn)。汽車(chē)點(diǎn)火線(xiàn)圈高壓輸出接頭12V低壓電源輸入接頭二、霍爾式無(wú)觸點(diǎn)汽車(chē)電子點(diǎn)火裝置采用霍爾式無(wú)觸點(diǎn)43霍爾式無(wú)觸點(diǎn)汽車(chē)電子點(diǎn)火裝置工作原理

采用霍爾式無(wú)觸點(diǎn)電子點(diǎn)火裝置無(wú)磨損、點(diǎn)火時(shí)間準(zhǔn)確、高速時(shí)動(dòng)力足。1-觸發(fā)器葉片2-槽口3-分電器轉(zhuǎn)軸4-永久磁鐵5-霍爾集成電路（PNP型霍爾IC）

桑塔納汽車(chē)霍爾式分電器示意圖

霍爾式無(wú)觸點(diǎn)汽車(chē)電子點(diǎn)火裝置工作原理采用霍爾式44霍爾式無(wú)觸點(diǎn)汽車(chē)電子點(diǎn)火裝置原理葉片遮擋在霍爾IC面前時(shí)，霍爾IC的輸出為低電平，晶體管功率開(kāi)關(guān)處于導(dǎo)通狀態(tài)，點(diǎn)火線(xiàn)圈低壓側(cè)有較大電流通過(guò)，并以磁場(chǎng)能量的形式儲(chǔ)存在點(diǎn)火線(xiàn)圈的鐵心中。

當(dāng)葉片槽口轉(zhuǎn)到霍爾IC面前時(shí)，霍爾IC輸出跳變?yōu)楦唠娖剑?jīng)反相變?yōu)榈碗娖?，達(dá)林頓管截止，切斷點(diǎn)火線(xiàn)圈的低壓側(cè)電流。由于沒(méi)有續(xù)流元件，所以存儲(chǔ)在點(diǎn)火線(xiàn)圈鐵心中的磁場(chǎng)能量在高壓側(cè)感應(yīng)出30~50kV的高電壓。

霍爾式無(wú)觸點(diǎn)汽車(chē)電子點(diǎn)火裝置原理葉片遮擋在霍爾45汽車(chē)電子點(diǎn)火裝置使用的點(diǎn)火控制器、霍爾傳感器及點(diǎn)火總成磁鐵點(diǎn)火總成汽車(chē)電子點(diǎn)火裝置使用的點(diǎn)火控制器、霍爾傳感器及點(diǎn)火總成磁鐵點(diǎn)46三、霍爾式無(wú)刷電動(dòng)機(jī)

霍爾式無(wú)刷電動(dòng)機(jī)取消了換向器和電刷，而采用霍爾元件來(lái)檢測(cè)轉(zhuǎn)子和定子之間的相對(duì)位置，其輸出信號(hào)經(jīng)放大、整形后觸發(fā)電子線(xiàn)路，從而控制電樞電流的換向，維持電動(dòng)機(jī)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。由于無(wú)刷電動(dòng)機(jī)不產(chǎn)生電火花及電刷磨損等問(wèn)題，所以它在錄像機(jī)、CD唱機(jī)、光驅(qū)等家用電器中得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。

普通直流電動(dòng)機(jī)使用的電刷和換向器三、霍爾式無(wú)刷電動(dòng)機(jī)霍爾式無(wú)刷電動(dòng)機(jī)取消了換向器和47無(wú)刷電動(dòng)機(jī)在電動(dòng)自行車(chē)上的應(yīng)用

電動(dòng)自行車(chē)可充電電池組無(wú)刷電動(dòng)機(jī)無(wú)刷電動(dòng)機(jī)在電動(dòng)自行車(chē)上的應(yīng)用電動(dòng)自行車(chē)可充電電池組無(wú)刷電48電動(dòng)自行車(chē)的無(wú)刷電動(dòng)機(jī)及控制電路去速度控制器

利用PWM調(diào)速電動(dòng)自行車(chē)的無(wú)刷電動(dòng)機(jī)及控制電路去速度控制器利用PWM調(diào)49光驅(qū)用的無(wú)刷電動(dòng)機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)光驅(qū)用的無(wú)刷電動(dòng)機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)50四、霍爾式接近開(kāi)關(guān)

當(dāng)磁鐵的有效磁極接近、并達(dá)到動(dòng)作距離時(shí)，霍爾式接近開(kāi)關(guān)動(dòng)作。但是它只能用于鐵磁材料的檢測(cè)，并且還需要建立一個(gè)較強(qiáng)的閉合磁場(chǎng)。

四、霍爾式接近開(kāi)關(guān)當(dāng)磁鐵的有效磁極接近、并達(dá)到51霍爾式接近開(kāi)關(guān)

當(dāng)磁鐵隨運(yùn)動(dòng)部件移動(dòng)到距霍爾接近開(kāi)關(guān)幾毫米時(shí)，霍爾IC的輸出由高電平變?yōu)榈碗娖?，?jīng)驅(qū)動(dòng)電路使繼電器吸合或釋放，控制運(yùn)動(dòng)部件停止移動(dòng)（否則將撞壞霍爾IC）起到限位的作用?；魻柺浇咏_(kāi)關(guān)當(dāng)磁鐵隨運(yùn)動(dòng)部件移動(dòng)到距霍爾接近開(kāi)關(guān)幾52霍爾式接近開(kāi)關(guān)用于轉(zhuǎn)速測(cè)量演示軟鐵分流翼片

開(kāi)關(guān)型霍爾IC霍爾式接近開(kāi)關(guān)用于轉(zhuǎn)速測(cè)量演示軟鐵分流翼片開(kāi)關(guān)型霍爾IC53五、霍爾電流傳感器

將被測(cè)電流的導(dǎo)線(xiàn)穿過(guò)霍爾電流傳感器的檢測(cè)孔。當(dāng)有電流通過(guò)導(dǎo)線(xiàn)時(shí)，在導(dǎo)線(xiàn)周?chē)鷮a(chǎn)生磁場(chǎng)，磁力線(xiàn)集中在鐵心內(nèi)，并在鐵心的缺口處穿過(guò)霍爾元件，從而產(chǎn)生與電流成正比的霍爾電壓。五、霍爾電流傳感器將被測(cè)電流的導(dǎo)線(xiàn)穿過(guò)霍爾電流傳感54霍爾電流傳感器演示鐵心

線(xiàn)性霍爾IC

EH=KHIB

II霍爾電流傳感器演示鐵心線(xiàn)性霍爾ICEH=KHIBII55其他霍爾電流傳感器其他霍爾電流傳感器56霍爾鉗形電流表（交直流兩用）壓舌豁口霍爾鉗形電流表（交直流兩用）壓舌豁口57霍爾鉗形電流表的使用被測(cè)電流的導(dǎo)線(xiàn)從此處穿入鉗形表的環(huán)形鐵心手指按下此處，將鉗形表的鐵心張開(kāi)將被測(cè)電流導(dǎo)線(xiàn)逐根夾到鉗形表的環(huán)形鐵心中霍爾鉗形電流表的使用被測(cè)電流的導(dǎo)線(xiàn)從此處穿入鉗形表的環(huán)形鐵心58用鉗形表測(cè)量電動(dòng)機(jī)的相電流用鉗形表測(cè)量電動(dòng)機(jī)的相電流59霍爾式電流諧波分析儀

被測(cè)電流的諧波頻譜鐵心的開(kāi)合縫隙鐵心的杠桿壓舌霍爾式電流諧波分析儀被測(cè)電流的諧波頻譜鐵心的開(kāi)合縫隙鐵心60傳感器檢測(cè)與應(yīng)用學(xué)習(xí)情境八：轉(zhuǎn)速的檢測(cè)——霍爾測(cè)速儀的實(shí)現(xiàn)傳感器檢測(cè)與應(yīng)用學(xué)習(xí)情境八：轉(zhuǎn)速的檢測(cè)61學(xué)習(xí)情境八：轉(zhuǎn)速的檢測(cè)

——霍爾測(cè)速儀的實(shí)現(xiàn)情境介紹：

速度的檢測(cè)在控制系統(tǒng)中占據(jù)重要地位，能夠精確的掌握電機(jī)或車(chē)輛的運(yùn)行速度，才能更好更安全的進(jìn)行調(diào)速或其他控制。利用轉(zhuǎn)速檢測(cè)可以實(shí)現(xiàn)電機(jī)轉(zhuǎn)速保護(hù)，或者實(shí)現(xiàn)車(chē)輛里程計(jì)算等等?；魻柺絺鞲衅骼没魻栃?yīng)可以實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速的檢測(cè)?；魻杺鞲衅骺梢酝ㄟ^(guò)磁場(chǎng)的周期性變化，使輸出電信號(hào)的周期性變化，從而計(jì)算出相應(yīng)的頻率和速度。本學(xué)習(xí)情境通過(guò)霍爾傳感器的學(xué)習(xí)實(shí)現(xiàn)一種霍爾測(cè)速儀的設(shè)計(jì)。學(xué)習(xí)情境八：轉(zhuǎn)速的檢測(cè)

——霍爾測(cè)速儀62學(xué)習(xí)情境八：轉(zhuǎn)速的檢測(cè)

——霍爾測(cè)速儀的實(shí)現(xiàn)學(xué)習(xí)要點(diǎn)：

霍爾效應(yīng)及霍爾傳感器的參數(shù)；霍爾集成電路的結(jié)構(gòu)、特性、分類(lèi)及特性曲線(xiàn)?；魻杺鞲衅鞯膽?yīng)用；霍爾測(cè)速儀的設(shè)計(jì)方法、電路結(jié)構(gòu)以及設(shè)計(jì)制作過(guò)程。學(xué)習(xí)情境八：轉(zhuǎn)速的檢測(cè)

——霍爾測(cè)速儀63知識(shí)點(diǎn)撥霍爾傳感器實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速的檢測(cè)霍爾磁力測(cè)速儀的設(shè)計(jì)知識(shí)拓展學(xué)習(xí)情境五：轉(zhuǎn)速的檢測(cè)

——霍爾測(cè)速儀的實(shí)現(xiàn)知識(shí)點(diǎn)撥學(xué)習(xí)情境五：轉(zhuǎn)速的檢測(cè)

—64一、霍爾效應(yīng)

二、霍爾元件知識(shí)點(diǎn)撥

一、霍爾效應(yīng)

二、霍爾元件知識(shí)點(diǎn)撥65一、霍爾效應(yīng)原理：

半導(dǎo)體薄片置于磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)方向垂直于薄片，當(dāng)有電流I流過(guò)薄片時(shí)，在垂直于電流和磁場(chǎng)的方向上將產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)EH，這種現(xiàn)象稱(chēng)為霍爾效應(yīng)。

一、霍爾效應(yīng)原理：66cdab磁感應(yīng)強(qiáng)度B為零時(shí)的情況cdab磁感應(yīng)強(qiáng)度B為零時(shí)的情況67磁感應(yīng)強(qiáng)度B較大時(shí)的情況

在霍爾器件激勵(lì)端通入電流I，將霍爾片置于垂直的磁場(chǎng)中，則電子受到洛侖茲力FL的作用，向一側(cè)偏移形成電子的堆積，從而產(chǎn)生電場(chǎng)，當(dāng)電子所受的洛侖茲力FL及與FL方向相反的電場(chǎng)力的作用力相等時(shí)，電子積累達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡。電子堆積在垂直端面上產(chǎn)生霍爾電勢(shì)。磁感應(yīng)強(qiáng)度B較大時(shí)的情況在霍爾器件激68霍爾效應(yīng)演示

當(dāng)磁場(chǎng)垂直于薄片時(shí)，電子受到洛侖茲力的作用，向內(nèi)側(cè)偏移，在半導(dǎo)體薄片c、d方向的端面之間建立起霍爾電勢(shì)。霍爾效應(yīng)演示當(dāng)磁場(chǎng)垂直于薄片時(shí)，電子受到洛侖茲力的69作用在半導(dǎo)體薄片上的電流I越大、磁場(chǎng)強(qiáng)度B越強(qiáng)，霍爾電勢(shì)也就越高。霍爾電勢(shì)EH可用下式表示：EH=KHIB若磁感應(yīng)強(qiáng)度B不垂直于霍爾元件，而是與其法線(xiàn)成某一角度時(shí)，實(shí)際上作用于霍爾元件上的有效磁感應(yīng)強(qiáng)度是其法線(xiàn)方向（與薄片垂直的方向）的分量，即Bcos，這時(shí)的霍爾電勢(shì)為EH=KHIBcos

作用在半導(dǎo)體薄片上的電流I越大、磁場(chǎng)強(qiáng)度B越強(qiáng)，霍爾電勢(shì)也就70結(jié)論：霍爾電勢(shì)與輸入電流I、磁感應(yīng)強(qiáng)度B成正比，且當(dāng)B的方向改變時(shí)，霍爾電勢(shì)的方向也隨之改變。如果所施加的磁場(chǎng)為交變磁場(chǎng)，則霍爾電勢(shì)為同頻率的交變電勢(shì)。結(jié)論：711、霍爾元件：

霍爾器件為半導(dǎo)體四端元件，一對(duì)為電源端，另一對(duì)為輸出端。二、霍爾元件2、霍爾元件常用材料：

目前常用的霍爾元件材料是N型硅，其霍爾靈敏度、溫度特性、線(xiàn)性度均較好，而銻化銦、砷化銦、鍺等也是常用的霍爾元件材料，砷化鎵是新型霍爾元件材料。1、霍爾元件：二、霍爾元件2、霍爾元件常用材料：72（a）霍爾元件結(jié)構(gòu)示意圖（b）圖形符號(hào)（c）外形

霍爾元件示意圖（a）霍爾元件結(jié)構(gòu)示意圖（b）圖形符號(hào)（c）外形霍733、霍爾元件的特性參數(shù)

1）輸入電阻：霍爾元件兩激勵(lì)電流端的直流電阻稱(chēng)為輸入電阻。溫度升高，輸入電阻變化，從而使輸入電流改變，引起霍爾電勢(shì)變化。采用恒流源，可減小影響。2）輸出電阻：霍爾電勢(shì)輸出端間的電阻，其值也隨溫度而改變。選擇適當(dāng)負(fù)載與之匹配，可使溫度變化引起的霍爾電勢(shì)的漂移減至最小。

3、霍爾元件的特性參數(shù)1）輸入電阻：743）最大激勵(lì)電流：由于霍爾電勢(shì)隨激勵(lì)電流的增大而增大，故在應(yīng)用中總希望選用較大的激勵(lì)電流。但激勵(lì)電流增大會(huì)使霍爾元件的功耗增大，元件的溫度升高，從而引起霍爾電勢(shì)的溫飄增大。因此每種型號(hào)的霍爾元件均規(guī)定了相應(yīng)的最大激勵(lì)電流，其數(shù)值從幾毫安至十幾毫安。4）靈敏度：靈敏度KH=EH/（IB）3）最大激勵(lì)電流：755）最大磁感應(yīng)強(qiáng)度：當(dāng)磁感應(yīng)強(qiáng)度過(guò)大時(shí)，霍爾電勢(shì)的非線(xiàn)性誤差將明顯增大，一般規(guī)定一個(gè)最大磁感應(yīng)強(qiáng)度，使霍爾元件工作在線(xiàn)性范圍。6）不等位電勢(shì)：在額定激勵(lì)電流下，外加磁場(chǎng)為零時(shí)，輸出端間的開(kāi)路電壓值。它是由霍爾元件的四個(gè)電極的幾何尺寸不對(duì)稱(chēng)引起的，使用時(shí)必須進(jìn)行電橋補(bǔ)償。7）霍爾電勢(shì)溫度系數(shù)：在一定磁場(chǎng)強(qiáng)度和激勵(lì)電流作用下，溫度每變化1℃時(shí)霍爾電勢(shì)變化的百分?jǐn)?shù)。在高要求場(chǎng)合，應(yīng)選擇低溫飄霍爾元件。5）最大磁感應(yīng)強(qiáng)度：76霍爾傳感器實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速的檢測(cè)

一、霍爾集成電路

二、霍爾轉(zhuǎn)速檢測(cè)霍爾傳感器實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速的檢測(cè)一、霍爾集成電路

二77一、霍爾集成電路霍爾集成電路可分為線(xiàn)性型和開(kāi)關(guān)型兩大類(lèi)。1、線(xiàn)性型線(xiàn)性型集成電路是將霍爾元件和恒流源、線(xiàn)性差動(dòng)放大器等做在一個(gè)芯片上，輸出電壓為伏級(jí)，比直接使用霍爾元件方便得多。較典型的線(xiàn)性型霍爾器件如UGN3501等。線(xiàn)性型三端霍爾集成電路一、霍爾集成電路霍爾集成電路可分為線(xiàn)性型和開(kāi)關(guān)型兩大類(lèi)。1、78線(xiàn)性型霍爾集成電路（3501T）23輸出+－穩(wěn)壓VCC1霍爾元件放大地H線(xiàn)性型霍爾集成電路（3501T）23輸出+－穩(wěn)壓VCC1霍爾79雙端差動(dòng)輸出線(xiàn)性型霍爾集成電路（3501M）

當(dāng)磁場(chǎng)為零時(shí)，它的輸出電壓等于零；當(dāng)感受的磁場(chǎng)為正向（磁鋼的S極對(duì)準(zhǔn)霍爾器件的正面）時(shí)，輸出為正；磁場(chǎng)反向時(shí)，輸出為負(fù)。

請(qǐng)畫(huà)出線(xiàn)性范圍雙端差動(dòng)輸出線(xiàn)性型霍爾集成電路（3501M）當(dāng)802、開(kāi)關(guān)型

開(kāi)關(guān)型霍爾集成電路是將霍爾元件、穩(wěn)壓電路、放大器、施密特觸發(fā)器、OC門(mén)（集電極開(kāi)路輸出門(mén)）等電路做在同一個(gè)芯片上。當(dāng)外加磁場(chǎng)強(qiáng)度超過(guò)規(guī)定的工作點(diǎn)時(shí)，OC門(mén)由高阻態(tài)變?yōu)閷?dǎo)通狀態(tài)，輸出變?yōu)榈碗娖剑划?dāng)外加磁場(chǎng)強(qiáng)度低于釋放點(diǎn)時(shí)，OC門(mén)重新變?yōu)楦咦钁B(tài)，輸出高電平。較典型的開(kāi)關(guān)型霍爾器件如UGN3020等。2、開(kāi)關(guān)型開(kāi)關(guān)型霍爾集成電路是將霍爾元件81開(kāi)關(guān)型霍爾集成電路的外形及內(nèi)部電路OC門(mén)施密特觸發(fā)電路雙端輸入、單端輸出運(yùn)放霍爾元件.Vcc開(kāi)關(guān)型霍爾集成電路的外形及內(nèi)部電路OC門(mén)施密特觸發(fā)電路雙端輸82開(kāi)關(guān)型霍爾集成電路（OC門(mén)輸出）的接線(xiàn)開(kāi)關(guān)型霍爾集成電路（OC門(mén)輸出）的接線(xiàn)83開(kāi)關(guān)型霍爾集成電路的史密特輸出特性

回差越大，抗振動(dòng)干擾能力就越強(qiáng)。

當(dāng)磁鐵從遠(yuǎn)到近地接近霍爾IC，到多少特斯拉時(shí)輸出翻轉(zhuǎn)？當(dāng)磁鐵從近到遠(yuǎn)地遠(yuǎn)離霍爾IC，到多少特斯拉時(shí)輸出再次翻轉(zhuǎn)？回差為多少特斯拉？開(kāi)關(guān)型霍爾集成電路的史密特輸出特性回差越大，抗振動(dòng)干84二、霍爾轉(zhuǎn)速檢測(cè)

在被測(cè)轉(zhuǎn)速的轉(zhuǎn)軸上安裝一個(gè)齒盤(pán)，也可選取機(jī)械系統(tǒng)中的一個(gè)齒輪，將線(xiàn)性型霍爾器件及磁路系統(tǒng)靠近齒盤(pán)。齒盤(pán)的轉(zhuǎn)動(dòng)使磁路的磁阻隨氣隙的改變而周期性地變化，霍爾器件輸出的微小脈沖信號(hào)經(jīng)隔直、放大、整形后可以確定被測(cè)物的轉(zhuǎn)速。SN線(xiàn)性霍爾磁鐵二、霍爾轉(zhuǎn)速檢測(cè)在被測(cè)轉(zhuǎn)速的轉(zhuǎn)軸上安裝一個(gè)齒盤(pán)，也85霍爾轉(zhuǎn)速表原理

當(dāng)齒對(duì)準(zhǔn)霍爾元件時(shí)，磁力線(xiàn)集中穿過(guò)霍爾元件，可產(chǎn)生較大的霍爾電動(dòng)勢(shì)，放大、整形后輸出高電平；反之，當(dāng)齒輪的空擋對(duì)準(zhǔn)霍爾元件時(shí)，輸出為低電平?；魻栟D(zhuǎn)速表原理當(dāng)齒對(duì)準(zhǔn)霍爾元件時(shí)，磁力線(xiàn)集中穿過(guò)霍86霍爾轉(zhuǎn)速傳感器在汽車(chē)防抱死裝置（ABS）中的應(yīng)用

若汽車(chē)在剎車(chē)時(shí)車(chē)輪被抱死，將產(chǎn)生危險(xiǎn)。用霍爾轉(zhuǎn)速傳感器來(lái)檢測(cè)車(chē)輪的轉(zhuǎn)動(dòng)狀態(tài)有助于控制剎車(chē)力的大小。帶有微型磁鐵的霍爾傳感器鋼質(zhì)霍爾霍爾轉(zhuǎn)速傳感器在汽車(chē)防抱死裝置（ABS）中的應(yīng)用若87霍爾轉(zhuǎn)速表的其他安裝方法

只要黑色金屬旋轉(zhuǎn)體的表面存在缺口或突起，就可產(chǎn)生磁場(chǎng)強(qiáng)度的脈動(dòng)，從而引起霍爾電勢(shì)的變化，產(chǎn)生轉(zhuǎn)速信號(hào)?；魻栐盆F霍爾轉(zhuǎn)速表的其他安裝方法只要黑色金屬旋轉(zhuǎn)體的表面88霍爾磁力測(cè)速儀的設(shè)計(jì)

霍爾式傳感器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，體積小，堅(jiān)固，頻率響應(yīng)寬，屬于無(wú)接觸檢測(cè)，使用壽命長(zhǎng)，可靠性高，易微型化和集成電路化，因此在測(cè)量技術(shù)、自動(dòng)控制、電磁測(cè)量、計(jì)算裝置以及現(xiàn)代軍事技術(shù)等領(lǐng)域中得到廣泛應(yīng)用。使用霍爾傳感器實(shí)現(xiàn)的速度測(cè)量?jī)x器，成本低，精度高，可用于測(cè)量電機(jī)轉(zhuǎn)速，實(shí)現(xiàn)汽車(chē)超速報(bào)警等?；魻柎帕y(cè)速儀的設(shè)計(jì)霍爾式傳感器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，體積89一、整體設(shè)計(jì)此設(shè)計(jì)是利用測(cè)量A1302的磁電特性與磁鋼產(chǎn)生的電壓脈沖頻率進(jìn)而測(cè)量轉(zhuǎn)速的，為了更精確方便地測(cè)量與顯示脈沖頻率，采用了頻率轉(zhuǎn)換電壓電路。整個(gè)系統(tǒng)可以分為四個(gè)模塊：檢測(cè)脈沖產(chǎn)生模塊、頻率／電壓轉(zhuǎn)換模塊、AD轉(zhuǎn)換模塊和計(jì)算顯示模塊。在電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)軸上裝上小磁鋼，每當(dāng)小磁鋼經(jīng)過(guò)霍爾傳感器時(shí)就會(huì)產(chǎn)生一個(gè)脈沖，測(cè)量出脈沖數(shù)和測(cè)量時(shí)間，計(jì)算得到的頻率就是我們要得到的轉(zhuǎn)速，然后顯示出來(lái)。檢測(cè)脈沖產(chǎn)生模塊頻率/電壓轉(zhuǎn)換模塊A/D轉(zhuǎn)換模塊計(jì)算顯示模塊一、整體設(shè)計(jì)檢測(cè)脈沖頻率/電壓A/D轉(zhuǎn)換計(jì)算顯示90二、模塊電路設(shè)計(jì)1、檢測(cè)脈沖產(chǎn)生模塊將電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)軸上裝上小磁鋼，每當(dāng)小磁鋼經(jīng)過(guò)霍爾傳感器時(shí)，就會(huì)引起傳感器輸出電壓發(fā)生變化。本設(shè)計(jì)選用A1302EUA-T連續(xù)型比例式線(xiàn)性霍爾傳感器，具有低噪聲輸出，靈敏度高，快速上電，高可靠性等優(yōu)點(diǎn)，可精確提供與所適用磁場(chǎng)成比例的電壓輸出，靈敏度為1.3mV／G．其靜態(tài)輸出電壓為電源電壓的50％，所以在信號(hào)進(jìn)入頻率／電壓轉(zhuǎn)換模塊之前需要對(duì)變化量進(jìn)行調(diào)零和放大?；魻杺鞲衅髡{(diào)零放大電路二、模塊電路設(shè)計(jì)霍爾傳感器調(diào)零放大電路912、頻率／電壓轉(zhuǎn)換模塊為了使系統(tǒng)能夠更精確的測(cè)量頻率(轉(zhuǎn)速)，本設(shè)計(jì)采用美國(guó)國(guó)家半導(dǎo)體公司推出的速度(頻率)／電壓轉(zhuǎn)換芯片LM2907／LM2917只需接少量的外圍元件即可構(gòu)成模擬式轉(zhuǎn)速表，LM2907為集成式頻率／電壓轉(zhuǎn)換器。

2、頻率／電壓轉(zhuǎn)換模塊923、A/D轉(zhuǎn)換模塊由于測(cè)量值為模擬量，必須用A/D轉(zhuǎn)換后讀入單片機(jī)，A/D轉(zhuǎn)換模塊采用一種逐次比較式8路模擬輸入，8位數(shù)字量輸出的A/D轉(zhuǎn)換器ADC0809．由于ADC0809片內(nèi)無(wú)時(shí)鐘，可利用單片機(jī)提供的地址鎖存允許信號(hào)ALE經(jīng)74hc393進(jìn)行2分頻后獲得。輸出數(shù)據(jù)口直接跟單片機(jī)P0口連接上，然后通過(guò)單片機(jī)處理。3、A/D轉(zhuǎn)換模塊934、計(jì)算顯示模塊霍爾磁力測(cè)速儀的計(jì)算顯示模塊使用STC89C52單片機(jī)進(jìn)行控制和計(jì)算，顯示部分用1602液晶顯示，電路簡(jiǎn)單，界面友好。單片機(jī)的P0口為AD轉(zhuǎn)換電壓的數(shù)據(jù)接收口，P2口控制ADC0809的轉(zhuǎn)換和1602液晶模塊功能的實(shí)現(xiàn)，P1口為與1602液晶的數(shù)據(jù)傳輸口。4、計(jì)算顯示模塊94三、電路調(diào)試

系統(tǒng)在調(diào)試過(guò)程中，需要注意在放大調(diào)零模塊，調(diào)試之前一定要先調(diào)零，選取阻值須滿(mǎn)足R8/R10=R12/R11的關(guān)系，才能掌握電路的放大倍數(shù)．在頻率/電壓轉(zhuǎn)換模塊，由于元件的誤差導(dǎo)致輸出精度V0/FIN跟理論值之間存在誤差，實(shí)際操作時(shí)應(yīng)多測(cè)量幾組數(shù)據(jù)，求出平均精度，然后給單片機(jī)處理。實(shí)踐證明，經(jīng)過(guò)調(diào)節(jié)，系統(tǒng)基本穩(wěn)定，達(dá)到預(yù)想要求，能夠較為準(zhǔn)確的測(cè)量電機(jī)的轉(zhuǎn)速，整個(gè)系統(tǒng)簡(jiǎn)單易實(shí)現(xiàn)。三、電路調(diào)試95學(xué)習(xí)情境的檢查評(píng)價(jià)是否掌握霍爾傳感器的基本工作原理；是否掌握利用霍爾傳感器進(jìn)行轉(zhuǎn)速測(cè)量的方法和原理；能否正確分析霍爾傳感器實(shí)現(xiàn)的轉(zhuǎn)速測(cè)量顯示電路。能否正確對(duì)霍爾轉(zhuǎn)速儀進(jìn)行性能調(diào)整并進(jìn)行實(shí)際轉(zhuǎn)速的測(cè)量。學(xué)習(xí)情境的檢查評(píng)價(jià)96知識(shí)拓展霍爾傳感器的其他應(yīng)用知識(shí)拓展霍爾傳感器的其他應(yīng)用97霍爾傳感器的其他應(yīng)用

霍爾電勢(shì)是關(guān)于I、B、三個(gè)變量的函數(shù)，即EH=KHIBcos。利用這個(gè)關(guān)系可以使其中兩個(gè)量不變，將第三個(gè)量作為變量，或者固定其中一個(gè)量，其余兩個(gè)量都作為變量。這使得霍爾傳感器有許多用途。霍爾傳感器的其他應(yīng)用霍爾電勢(shì)是關(guān)于I、B98霍爾傳感器的應(yīng)用領(lǐng)域（1）維持I和θ不變，則EH=KHIBcosθ=KB。具體應(yīng)用有：測(cè)量轉(zhuǎn)速的霍爾轉(zhuǎn)速表、測(cè)量磁場(chǎng)強(qiáng)度的高斯計(jì)、磁性產(chǎn)品計(jì)數(shù)及基于微小位移測(cè)量原理的霍爾加速度計(jì)、微壓力計(jì)等。（2）維持I、B不變，則EH=KHIBcosθ=kcosθ。具體應(yīng)用有角位移測(cè)量?jī)x等。（3）維持θ不變，則EH=KHIBcosθ=KIB，即傳感器的輸出與I、B的乘積成正比。具體應(yīng)用有模擬乘法器、霍爾式功率計(jì)等?；魻杺鞲衅鞯膽?yīng)用領(lǐng)域99一、霍爾特斯拉計(jì)（高斯計(jì)）

霍爾元件（1T=104Gs）

一、霍爾特斯拉計(jì)（高斯計(jì)）霍爾元件（1T=104Gs）100霍爾高斯計(jì)（特斯拉計(jì)）的使用

霍爾元件磁鐵霍爾高斯計(jì)（特斯拉計(jì)）的使用霍爾元件磁鐵101霍爾傳感器用于測(cè)量磁場(chǎng)強(qiáng)度

霍爾元件測(cè)量鐵心氣隙的B值霍爾傳感器用于測(cè)量磁場(chǎng)強(qiáng)度霍爾元件測(cè)量鐵心氣隙的B值102二、霍爾式無(wú)觸點(diǎn)汽車(chē)電子點(diǎn)火裝置

采用霍爾式無(wú)觸點(diǎn)電子點(diǎn)火裝置能較好地克服汽車(chē)合金觸點(diǎn)點(diǎn)火時(shí)間不準(zhǔn)確、觸點(diǎn)易燒壞、高速時(shí)動(dòng)力不足等缺點(diǎn)。汽車(chē)點(diǎn)火線(xiàn)圈高壓輸出接頭12V低壓電源輸入接頭二、霍爾式無(wú)觸點(diǎn)汽車(chē)電子點(diǎn)火裝置采用霍爾式無(wú)觸點(diǎn)103霍爾式無(wú)觸點(diǎn)汽車(chē)電子點(diǎn)火裝置工作原理

采用霍爾式無(wú)觸點(diǎn)電子點(diǎn)火裝置無(wú)磨損、點(diǎn)火時(shí)間準(zhǔn)確、高速時(shí)動(dòng)力足。1-觸發(fā)器葉片2-槽口3-分電器轉(zhuǎn)軸4-永久磁鐵5-霍爾集成電路（PNP型霍爾IC）

桑塔納汽車(chē)霍爾式分電器示意圖

霍爾式無(wú)觸點(diǎn)汽車(chē)電子點(diǎn)