淺談霍爾傳感器

來(lái)源：   發(fā)布于：2013-4-15 9:02:12    瀏覽：7733

　霍爾傳感器是根據霍爾效應制作的一種磁場(chǎng)傳感器，用它可以檢測磁場(chǎng)及其變化，可在各種與磁場(chǎng)有關(guān)的場(chǎng)合中使用?；魻杺鞲衅饕曰魻栃獮楣ぷ骰A，由霍爾元件和它的附屬電路組成的集成傳感器。廣泛地應用于工業(yè)自動(dòng)化技術(shù)、檢測技術(shù)及信息處理等方面。本文介紹霍爾傳感器原理及其特點(diǎn)。

　　霍爾傳感器原理

　　磁場(chǎng)平衡式霍爾電流傳感器是由原邊電路、聚磁環(huán)、霍爾元件、次級線(xiàn)圈、放大器等組成，如圖所示?；魻杺鞲衅鞴ぷ髟硎谴艌?chǎng)平衡式的，即原邊電流所產(chǎn)生的磁場(chǎng)，用通過(guò)次級線(xiàn)圈的電流所產(chǎn)生的磁場(chǎng)進(jìn)行補償，使霍爾元件始終處于檢測零磁通的工作狀態(tài)。具體工作過(guò)程為：

　　當原邊回路有一大電流IP流過(guò)時(shí)，在導線(xiàn)周?chē)a(chǎn)生一個(gè)強的磁場(chǎng)HP，這一磁場(chǎng)被聚磁環(huán)聚集，并感應霍爾元件，使其有一個(gè)信號輸出Uh，這一信號經(jīng)放大器N放大，再輸入到功率放大器中，這時(shí)相應的功率管導通，從而獲得一個(gè)補償電流Is。由于這一電流要通過(guò)很多匝繞組，多匝導線(xiàn)所產(chǎn)生的磁場(chǎng)Hs與原邊電流所產(chǎn)生的磁場(chǎng)Hp方向相反，因而相互抵消，引起磁路中總的磁場(chǎng)變小，使霍爾器件的輸出逐漸減小，最后當Is與匝數相乘所產(chǎn)生的磁場(chǎng)Hs與Ip所產(chǎn)生的磁場(chǎng)Hp相等時(shí)，達到磁場(chǎng)平衡，Is不再增加，這時(shí)霍爾元件就處于零磁通檢測狀態(tài)。

　　上述過(guò)程是在非常短的時(shí)間內完成的，這一平衡的建立所需時(shí)間在1μs之內，且是一個(gè)動(dòng)態(tài)平衡過(guò)程，即：原邊電流Ip的任何變化都會(huì )破壞這一磁場(chǎng)平衡，一旦磁場(chǎng)失去平衡，霍爾元件就有信號輸出，經(jīng)放大器放大后，立即有相應的電流流過(guò)次級線(xiàn)圈對其進(jìn)行補償。因此從宏觀(guān)上看，次級補償電流的安匝數在任何時(shí)刻都與原邊電流的安匝數相等，即：|NpIp|=|NsIs|

　　其中：Np為原邊匝數，Ip原邊電流;Ns為次級匝數，Is為次級電流。

　　所以，若已知Np、Ns，測得Is，即可得到原邊電流Ip的大小。利用同樣的原理，可進(jìn)行電壓測量，只需在原邊線(xiàn)圈回路中串聯(lián)一個(gè)電阻R1，將原邊電流Ip轉換成被測電壓Up。

　　即：Up=(R1+Rin)Ip=(R1+Rin)NsIs/Np

　　式中Rin為原邊內阻。

　　磁平衡式電流電壓傳感器測量輸出信號為電流形式Is。若要獲得電壓的輸出形式，用戶(hù)需在M端和電源零點(diǎn)之間串一只電阻Rm，并在其上取電壓Um，如圖所示，串聯(lián)電阻的大小由下式限定：

　　Rmmax=(Emin-Uces-IsRi)/Is

　　其中：Emin為電源輸出最小電壓，Ri為傳感器次級內阻，Uces為輸出功率管的飽和壓降。

　　用戶(hù)可取的最大電壓為：Ummax=Rmmax╳Is

上一篇：直線(xiàn)位移傳感器的幾項重要參數

下一篇：米朗拉繩傳感器（帶編碼器型）