欧美久久久久久久久,亚洲天堂精品在线观看,国产伊人影院,亚洲精品在线成人,亚洲激情区,日韩欧美激情在线

新聞詳情

News Information

霍爾傳感器(電流變送器)的設計與應用

霍爾傳感器(電流變送器)是全球排名第三的傳感器產品,它被廣泛應用到工業、汽車業、電腦、手機以及新興消費電子領域。

未來幾年,隨著越來越多的汽車電子和工業設計企業轉移到中國,霍爾傳感器(電流變送器)在中國市場的年銷售額將保持20%到30%的高速增長。

與此同時,霍爾傳感器的相關技術仍在不斷完善中,可編程霍爾傳感器、智能化霍爾傳感器以及微型霍爾傳感器將有更好的市場前景。

什么是霍爾效應?

霍爾效應是磁電效應的一種,這一現象是霍爾(A.H.Hall,1855—1938)于1879年在研究金屬的導電機構時發現的。后來發現半導體、導電流體等也有這種效應,而半導體的霍爾效應比金屬強得多,當電流垂直于外磁場通過導體時,載流子發生偏轉,垂直于電流和磁場的方向會產生一附加電場,從而在導體的兩端產生電勢差,這一現象就是霍爾效應,這個電勢差也被稱為霍爾電勢差。霍爾效應應使用左手定則判斷。


在式(1)中:若保持控制電流Ic不變,在一定條件下,可通過測量霍爾電壓推算出磁感應強度的大小,由此建立了磁場與電壓信號的聯系,根據這一關系式,人們研制了用于測量磁場的半導體器件即霍爾元件?;魻栃谋举|是:固體材料中的載流子在外加磁場中運動時,因為受到洛侖茲力的作用而使軌跡發生偏移,并在材料兩側產生電荷積累,形成垂直于電流方向的電場,最終使載流子受到的洛侖茲力與電場斥力相平衡,從而在兩側建立起一個穩定的電勢差即霍爾電壓。正交電場和電流強度與磁場強度的乘積之比就是霍爾系數。平行電場和電流強度之比就是電阻率。大量的研究揭示:參加材料導電過程的不僅有帶負電的電子,還有帶正電的空穴。

什么是霍爾傳感器?

霍爾傳感器是根據霍爾效應制作的一種磁場傳感器,廣泛地應用于工業自動化技術、檢測技術及信息處理等方面。通過霍爾效應實驗測定的霍爾系數,能夠判斷半導體材料的導電類型、載流子濃度及載流子遷移率等重要參數。由于霍爾元件產生的電勢差很小,故通常將霍爾元件與放大器電路、溫度補償電路及穩壓電源電路等集成在一個芯片上,稱之為霍爾傳感器?;魻杺鞲衅饕卜Q為霍爾集成電路。

霍爾傳感器的優點及用途

許多人都知道,轎車的自動化程度越高,微電子電路越多,就越怕電磁干擾。而在汽車上有許多燈具和電器件,尤其是功率較大的前照燈、空調電機和雨刮器電機在開關時會產生浪涌電流,使機械式開關觸點產生電弧,產生較大的電磁干擾信號。采用功率霍爾開關電路可以減小這些現象?;魻柶骷ㄟ^檢測磁場變化,轉變為電信號輸出,可用于監視和測量汽車各部件運行參數的變化。例如位置、位移、角度、角速度、轉速等等,并可將這些變量進行二次變換;可測量壓力、質量、液位、流速、流量等。霍爾器件輸出量直接與電控單元接口,可實現自動檢測。

目前的霍爾器件都可承受一定的振動,可在零下40℃到零上150℃范圍內工作,全部密封不受水油污染,完全能夠適應汽車的惡劣工作環境。霍爾傳感器可以測量任意波形的電流和電壓,如:直流、交流、脈沖波形等,甚至對瞬態峰值的測量。副邊電流忠實地反應原邊電流的波形。而普通互感器則是無法與其比擬的,它一般只適用于測量50Hz正弦波,原邊電路與副邊電路之間有良好的電氣隔離,隔離電壓可達9600Vrms;

精度高:在工作溫度區內精度優于1%,該精度適合于任何波形的測量;霍爾開關器件無觸點、無磨損、輸出波形清晰、無抖動、無回跳、位置重復精度高(可達μm級)。

寬帶寬:高帶寬的電流傳感器上升時間可小于1μs;但是,電壓傳感器帶寬較窄,一般在15kHz以內,6400Vrms的高壓電壓傳感器上升時間約500uS,帶寬約700Hz。

測量范圍廣泛:電流測量可達50KA,電壓測量可達6400V。結構牢固,體積小,重量輕,壽命長,安裝方便,功耗小,頻率高(可達1MHZ),耐震動,不怕灰塵、油污、水汽及鹽霧等的污染或腐蝕。


上圖即是一種典型的霍爾傳感器實現定位應用---一個輪上的兩個磁鐵經過霍爾效應傳感器。圖示中的輪子,帶有兩個等距的磁鐵,傳感器上的電壓在一個周期內將兩次達到峰值。通常被用于計量車輪和軸的速度,例如在內燃機點火定時(正時)或轉速表上。其在無刷直流電動機的使用,用來檢測永磁鐵的位置。

霍爾傳感器廣泛應用在變頻調速裝置、逆變裝置、UPS電源、通信 電源、電焊機、電力機車、變電站、數控機床、電解電鍍、微機監測、電網監測等需要隔離檢測電流的設施中以及新興的太陽能、風能和地鐵軌道信號、汽車電子等領域。

霍爾傳感器的分類

霍爾傳感器分為線性型霍爾傳感器和開關型霍爾傳感器兩種。

1)線性型霍爾傳感器由霍爾元件、線性放大器和射極跟隨器組成,它輸出模擬量。


2)開關型霍爾傳感器由穩壓器、霍爾元件、差分放大器,斯密特觸發器和輸出級組成,它輸出數字量。


按被檢測的對象的性質可將它們的應用分為:直接應用和間接應用。前者是直接檢測出受檢測對象本身的磁場或磁特性,后者是檢測受檢對象上人為設置的磁場。

(一)線性型霍爾傳感器主要用于一些物理量的測量。


由于通電螺線管內部存在磁場,其大小與導線中的電流成正比,故可以利用霍爾傳感器測量出磁場,從而確定導線中電流的大小。利用這一原理可以設計制成霍爾電流傳感器。其優點是不與被測電路發生電接觸,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。結合現場安裝實用性特點,我司研發出開口型(電流變送器)霍爾電流傳感器,如下圖:”


2.位移測量:

如圖所示:


兩塊永久磁鐵同極性相對放置,將線性型霍爾傳感器置于中間,其磁感應強度為零,這個點可作為位移的零點,當霍爾傳感器在Z軸上作△Z位移時,傳感器有一個電壓輸出,電壓大小與位移距離大小成正比。如果把拉力、壓力等參數變成位移距離,便可測出拉力及壓力的大小,按這一原理可制成力矩傳感器。

(二)開關型霍爾傳感器主要用于測轉數、轉速、風速、流速、接近開關、關門告知器、報警器、自動控制電路等。

1.測轉速或轉數:

如圖所示:


在非磁性材料的圓盤邊上粘一塊磁鋼,霍爾傳感器放在靠近圓盤邊緣處,圓盤旋轉一周,霍爾傳感器就輸出一個脈沖,從而可測出轉數(計數器),若接入頻率計,便可測出轉速。 如果把開關型霍爾傳感器按預定位置有規律地布置在軌道上,當裝在運動車輛上的永磁體經過它時,可以從測量電路上測得脈沖信號。根據脈沖信號的分布可以測出車輛的運動速度。

2.各種實用電路:

開關型霍爾傳感器尺寸小、工作電壓范圍寬,工作可靠,價格便宜,因此獲得極為廣泛的應用。下面列舉一個實例說明:

汽車車門狀態顯示:


現在汽車一般都有該功能了。這里使用了霍爾傳感器,只要再配置一塊小永久磁鐵就很容易做成車門是否關好的指示器,配置電路示意如下:


三片開關型霍爾傳感器分別裝在汽車的四個門框上,在車門適當位置各固定一塊磁鋼,當車門開著時,磁鋼遠離霍爾開關,輸出端為高電平。若四個門中有一個未關好,則或非門輸出為低電平,紅燈亮,表示還有門未關好,若三個門都關好,則或非門輸出為高電平,綠燈亮,表示車門關好,司機可放心開車。

霍爾傳感器應用的領域不同,因此各個市場對它的要求也不盡相同。手機市場對霍爾傳感器的主要要求包括尺寸、功耗和可調節的閾值。在工業和汽車應用方面,霍爾傳感器首先要滿足工業或汽車認證對器件的要求,例如安全性、穩定性和溫度范圍要達到相應的級別。隨著這些終端應用產品的不斷發展,霍爾傳感器也呈現微型化、高集成化、高靈敏度、耐溫性發展。