第5章磁傳感器5.2其他磁傳感器5.1霍爾傳感器5.3綜合應(yīng)用技能實(shí)訓(xùn)整理ppt

5.1

霍爾傳感器霍爾傳感器所依賴的物理基礎(chǔ)為霍爾效應(yīng)?；魻杺鞲衅鲬?yīng)用廣泛。廣泛用于無刷電動(dòng)機(jī)、高斯計(jì)、接近開關(guān)、微位移測(cè)量等。它的最大特點(diǎn)是非接觸測(cè)量。

霍爾元件是一種四端元件整理ppt5.1.1霍爾元件的工作原理及特性

1、霍爾效應(yīng)金屬或半導(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)象稱為霍爾效應(yīng)。該電動(dòng)勢(shì)稱為霍爾電動(dòng)勢(shì)。磁感應(yīng)強(qiáng)度B為零時(shí)的情況整理ppt5.1.1霍爾元件的工作原理及特性

1、霍爾效應(yīng)磁感應(yīng)強(qiáng)度B較大時(shí)磁感應(yīng)強(qiáng)度B不為零時(shí)的情況作用在半導(dǎo)體薄片上的磁場(chǎng)強(qiáng)度B越強(qiáng)，霍爾電勢(shì)也就越高?；魻栯妱?shì)EH可用下式表示：

EH=KHIB整理ppt5.1.1霍爾元件的工作原理及特性

1、霍爾效應(yīng)霍爾效應(yīng)動(dòng)畫演示當(dāng)磁場(chǎng)垂直于薄片時(shí)，電子受到洛侖茲力的作用，向d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)。dc整理ppt5.1.1霍爾元件的工作原理及特性

2、主要特性參數(shù)（1）最大磁感應(yīng)強(qiáng)度BM線性區(qū)整理ppt5.1.1霍爾元件的工作原理及特性

2、主要特性參數(shù)（2）最大激勵(lì)電流IM

由于霍爾電勢(shì)隨激勵(lì)電流增大而增大，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，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)的溫漂增大，因此每種型號(hào)的元件均規(guī)定了相應(yīng)的最大激勵(lì)電流，它的數(shù)值從幾毫安至十幾毫安。

整理ppt5.1.2霍爾集成電路霍爾集成電路可分為線性型和開關(guān)型兩大類。（1）線性型線性型集成電路是將霍爾元件和恒流源、線性差動(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。較典型的線性型霍爾器件如UGN3501等。

線性型三端霍爾集成電路整理ppt線性型霍爾元件輸出特性曲線

右圖示出了具有雙端差動(dòng)輸出特性的線性霍爾器件的輸出特性曲線。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)。整理ppt（2）開關(guān)型

開關(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（集電極開路輸出門）等電路做在同一個(gè)芯片上。當(dāng)外加磁場(chǎng)強(qiáng)度超過規(guī)定的工作點(diǎn)時(shí)，OC門由高阻態(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門重新變?yōu)楦咦钁B(tài)，輸出高電平。較典型的開關(guān)型霍爾器件如UGN3020等。5.1.2霍爾集成電路整理ppt開關(guān)型霍爾集成電路的外形及內(nèi)部電路OC門施密特觸發(fā)電路雙端輸入、單端輸出運(yùn)放霍爾元件.Vcc整理ppt開關(guān)型霍爾集成電路（OC門輸出）的接線請(qǐng)按以下電路，將下一頁中的有關(guān)元件連接起來。整理ppt開關(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？相當(dāng)于多少高斯（Gs）？

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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?；魻杺鞲衅髦饕糜跍y(cè)量能夠轉(zhuǎn)換為磁場(chǎng)變化的其他物理量。5.1.2霍爾傳感器的應(yīng)用

整理ppt（1）霍爾式無觸點(diǎn)汽車電子點(diǎn)火裝置

采用霍爾式無觸點(diǎn)電子點(diǎn)火裝置能較好地克服汽車合金觸點(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)。

汽車點(diǎn)火線圈高壓輸出接頭12V低壓電源輸入接頭整理ppt霍爾式無觸點(diǎn)汽車電子點(diǎn)火裝置工作原理桑塔納汽車霍爾式分電器示意圖

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）

a）帶缺口的觸發(fā)器葉片b）觸發(fā)器葉片與永久磁鐵及霍爾集成電路之間的安裝關(guān)系c）葉片位置與點(diǎn)火正時(shí)的關(guān)系

整理ppt霍爾式無觸點(diǎn)汽車電子點(diǎn)火裝置(續(xù)）

汽車電子點(diǎn)火電路及波形

1—點(diǎn)火開關(guān)2—達(dá)林頓晶體管功率開關(guān)3—點(diǎn)火線圈低壓側(cè)4—點(diǎn)火線圈鐵心5—點(diǎn)火線圈高壓側(cè)6—分火頭7—火花塞

a）電路b）霍爾IC及點(diǎn)火線圈高壓側(cè)輸出波形

整理ppt汽車電子點(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)火總成整理ppt（2）霍爾式無刷電動(dòng)機(jī)

霍爾式無刷電動(dòng)機(jī)取消了換向器和電刷，而采用霍爾元件來檢測(cè)轉(zhuǎn)子和定子之間的相對(duì)位置，其輸出信號(hào)控制電樞電流的換向，維持電動(dòng)機(jī)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。由于無刷電動(dòng)機(jī)不產(chǎn)生電火花及電刷磨損等問題，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整理ppt無刷電動(dòng)機(jī)在電動(dòng)自行車上的應(yīng)用電動(dòng)自行車可充電電池組無刷電動(dòng)機(jī)整理ppt無刷電動(dòng)機(jī)在電動(dòng)自行車上的應(yīng)用

無刷直流電動(dòng)機(jī)的外轉(zhuǎn)子采用高性能釹鐵硼稀土永磁材料；三個(gè)霍爾位置傳感器產(chǎn)生六個(gè)狀態(tài)編碼信號(hào)，控制逆變橋各功率管通斷，使三相內(nèi)定子線圈與外轉(zhuǎn)子之間產(chǎn)生連續(xù)轉(zhuǎn)矩。具有效率高、無火花、可靠性強(qiáng)等特點(diǎn)。整理ppt電動(dòng)自行車的無刷電動(dòng)機(jī)及控制電路去速度控制器利用PWM調(diào)速整理ppt光驅(qū)用的無刷電動(dòng)機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)整理ppt（3）霍爾式接近開關(guān)

當(dāng)磁鐵的有效磁極接近、并達(dá)到動(dòng)作距離時(shí)，霍爾式接近開關(guān)動(dòng)作。霍爾接近開關(guān)一般還配一塊釹鐵硼磁鐵。整理ppt霍爾式接近開關(guān)應(yīng)用于限位用霍爾IC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)。

當(dāng)磁鐵隨運(yùn)動(dòng)部件移動(dòng)到距霍爾接近開關(guān)幾毫米時(shí)，霍爾IC的輸出由高電平變?yōu)榈碗娖剑估^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），起限位的作用。

整理ppt霍爾式接近開關(guān)應(yīng)用于轉(zhuǎn)速測(cè)量演示n=60f4(r/min)軟鐵分流翼片

開關(guān)型霍爾ICT整理ppt（5）霍爾電流傳感器

將被測(cè)電流的導(dǎo)線穿過霍爾電流傳感器的檢測(cè)孔。當(dāng)有電流通過導(dǎo)線時(shí)，在導(dǎo)線周圍將產(chǎn)生磁場(chǎng)，磁力線集中在鐵心內(nèi)，并在鐵心的缺口處穿過霍爾元件，從而產(chǎn)生與電流成正比的霍爾電壓。整理ppt霍爾電流傳感器應(yīng)用演示鐵心線性霍爾IC

EH=KI

I

II整理ppt其他霍爾電流傳感器整理ppt其他霍爾電流傳感器（續(xù)）整理ppt霍爾鉗形電流表（交直流兩用）壓舌豁口整理ppt霍爾鉗形電流表的使用被測(cè)電流的導(dǎo)線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將被測(cè)電流導(dǎo)線逐根夾到鉗形表的環(huán)形鐵心中將空調(diào)電源的“三芯護(hù)套線”夾到鉗形表的環(huán)形鐵心中，鉗形表的示值為多少？為什么？整理ppt霍爾鉗形電流表的使用（續(xù)）叉形鉗形表漏磁稍大，但使用方便用鉗形表測(cè)量電動(dòng)機(jī)的相電流整理ppt霍爾電流傳感器的技術(shù)指標(biāo)

某型號(hào)霍爾電流傳感器技術(shù)指標(biāo)額定輸入電流：300A

額定輸出電：4±1%V

電源電壓：±15±5%V

失調(diào)電壓：25mV

失調(diào)電壓漂移：≤±1mV/℃

線性度：≤1%FS

響應(yīng)時(shí)間：≤7μS

絕緣電壓：50HZ，1min，2.5KV

工作溫度：-10～+70℃

匝數(shù)比：1：2000

整理ppt閉環(huán)霍爾電流傳感器的原理電路整理ppt霍爾電流傳感器的技術(shù)指標(biāo)與計(jì)算

“匝數(shù)比”：

NP被定義為“一次測(cè)線圈”的匝數(shù)，一般取NP=1；NS為廠家所設(shè)定的“二次側(cè)線圈的匝數(shù)”整理ppt霍爾電流傳感器的計(jì)算設(shè)某型號(hào)霍爾電流傳感器的額定匝數(shù)比NP/NS=1/2000，標(biāo)準(zhǔn)額定電流值IPN=300A，二次側(cè)的負(fù)載電阻RS=30Ω。通電后，用電流表測(cè)得二次側(cè)電流IS=0.1A，求輸出到弱電回路的電壓US和被測(cè)電流IP。解：1）US=RS×IS=4.5V2）根據(jù)匝數(shù)比公式被測(cè)電流IP為：

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5.2

其他磁傳感器5.2.1磁敏電阻磁敏電阻又叫磁控電阻，是一種對(duì)磁場(chǎng)敏感的半導(dǎo)體元件，其電阻率對(duì)磁場(chǎng)“敏感”，因此可以將磁感應(yīng)信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)。磁敏電阻整理ppt1.磁敏電阻的基礎(chǔ)知識(shí)（1）圖形符號(hào)

用RM或R表示（2）結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

電阻體做成彎彎曲曲的形狀提高靈敏度整理ppt1.磁敏電阻的基礎(chǔ)知識(shí)（3）磁敏電阻的原理

1）物理磁阻效應(yīng)

2）幾何磁阻效應(yīng)幾何磁阻效應(yīng)是指：半導(dǎo)體材料磁阻效應(yīng)與半導(dǎo)體片幾何形狀有關(guān)的物理現(xiàn)象。

整理ppt2.磁敏電阻的主要參數(shù)（1）磁阻比

磁阻比是指在某一規(guī)定的磁感應(yīng)強(qiáng)度下，磁敏電阻的電阻值與零磁感應(yīng)強(qiáng)度下的電阻值之比。

（2）磁阻系數(shù)（3）磁阻靈敏度（4）其他方面磁敏電阻在弱磁場(chǎng)時(shí)，磁阻比與磁感應(yīng)強(qiáng)度的平方成正比；在強(qiáng)磁場(chǎng)時(shí)，與磁感應(yīng)強(qiáng)度成正比。

整理ppt3.磁敏電阻的典型應(yīng)用

（1）敏感傳感器

由與構(gòu)成的三端式元件

（2）無觸點(diǎn)電位器整理ppt

5.2

其他磁傳感器5.2.2磁敏二極管磁敏二極管是利用載流子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)會(huì)受到洛倫茲力作用的原理制成的。

特點(diǎn)：探測(cè)較弱的磁場(chǎng)

整理ppt1.磁敏二極管的基礎(chǔ)知識(shí)（1）圖形符號(hào)

（2）基本結(jié)構(gòu)

磁敏感面P+-I-N+結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體器件整理ppt1.磁敏二極管的基礎(chǔ)知識(shí)（3）工作原理

流過磁敏二極管的電流會(huì)隨磁場(chǎng)的強(qiáng)弱和方向變化，因此磁敏二極管是探測(cè)磁場(chǎng)的有效器件。整理ppt1.磁敏二極管的基礎(chǔ)知識(shí)（4）常用的磁敏二極管（2ACM系列和2DCM系列）

參數(shù)型號(hào)最大耗散功率（mW）工作電壓（V）工作電流（mA）負(fù)載電阻（kΩ）磁場(chǎng)輸出電壓/VΔV+溫度系數(shù)工作頻率（kHz）ΔV+ΔV—2DCM-2A4012.52.830.5~0.75≥0.250.6>1002DCM-2B4012.52.830.75~1.25≥0.350.6>1002DCM-2C4012.52.83≥1.25≥0.60.6>1002ACM-1A504~62~2.53<0.6≥0.41.5102ACM-1B504~62~2.53≥0.6≥0.41.5102ACM-1C504~62~2.53>0.8>0.61.5102ACM-2A506~81.5~23<0.6<0.41.5102ACM-2B506~81.5~23≥0.6≥0.41.5102ACM-2C506~81.5~23>0.8>0.61.5102ACM-3A507~91~1.53<0.6<0.41.5102ACM-3B507~91~1.53≥0.6≥0.41.5102ACM-3C507~91~1.53>0.8>0.61.510整理ppt1.磁敏二極管的基礎(chǔ)知識(shí)（5）磁敏二極管的溫度特性

整理ppt2.磁敏二極管的基礎(chǔ)知識(shí)（1）磁敏二極管的典型應(yīng)用電路

正常工作時(shí)，隨著磁場(chǎng)方向和大小的變化，負(fù)載兩端就可以得到極性相同而大小改變的電信號(hào)

整理ppt2.磁敏二極管的基礎(chǔ)知識(shí)（2）具有溫度補(bǔ)償作用的典型應(yīng)用電路

1）互補(bǔ)方式背靠背或面對(duì)面地重疊起來，再接成差動(dòng)或互補(bǔ)連接方式，克服溫漂整理ppt2.磁敏二極管的基礎(chǔ)知識(shí)（2）具有溫度補(bǔ)償作用的典型應(yīng)用電路

2）加熱敏電阻補(bǔ)償方式整理ppt2.磁敏二極管的基礎(chǔ)知識(shí)（2）具有溫度補(bǔ)償作用的典型應(yīng)用電路

3）全橋連接補(bǔ)償

4只磁敏二極管每?jī)芍恢丿B。這樣既可以補(bǔ)償因溫度特性造成的漂移，又可大大提高磁靈敏度。整理ppt2.磁敏二極管的基礎(chǔ)知識(shí)（2）具有溫度補(bǔ)償作用的典型應(yīng)用電路

4）雙管全橋連接補(bǔ)償方式

使用時(shí)，也必須將VDl與VD2背靠背地粘貼在一起安裝。R1、R2為固定阻值電阻

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5.2

其他磁傳感器5.2.3磁敏晶體管磁敏晶體管是在磁敏二極管的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的另一種磁電傳感器。整理ppt1.磁敏晶體管的基礎(chǔ)知識(shí)（1）3CCM系列磁敏晶體管整理ppt1.磁敏晶體管的基礎(chǔ)知識(shí)（2）4CCM系列磁敏晶體管整理ppt2.磁敏晶體管的主要參數(shù)3.磁敏晶體管的典型應(yīng)用（1）射極跟隨器式接口電路射極跟隨器式接口電路射極跟隨器，匹配后級(jí)電路VT1基極電壓穩(wěn)壓電路整理ppt3.磁敏晶體管的典型應(yīng)用（2）有源負(fù)載接口電路集電極恒流源負(fù)載整理ppt