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什么是霍尔效应(霍尔效应传感器是如何工作的)

来源:投稿     浏览:次 时间:2022-07-21

霍尔效应是测量磁场最常用的方法,而霍尔效应传感器在当代有着广泛的应用。例如,它们可以作为车轮转速传感器以及曲轴或凸轮轴位置传感器在车辆中找到。此外,它们还经常被用作开关、MEMS罗盘、接近传感器等。我们先来解释一下霍尔效应。

什么是霍尔效应?

这是一个解释霍尔效应的实验:如果我们有一个薄的导电板,如图所示,我们设置电流流过它,电荷载流子将沿着一条直线从极板的一侧流向另一侧。

什么是霍尔效应?霍尔效应传感器是如何工作的

现在,如果我们在板块附近带一些磁场,我们会因为一种叫做洛伦兹力的力而干扰电荷载流子的直线流动(). 在这种情况下,电子会偏向极板的一侧,而正空穴则偏向极板的另一侧。这意味着,如果我们现在在另两个侧面之间放置一个电表,我们将得到一些可以测量的电压。

什么是霍尔效应?霍尔效应传感器是如何工作的

所以,正如我们上面所解释的,获得一个可测量电压的效果,被称为霍尔效应,这个效应是1879年埃德温·霍尔发现的。

霍尔效应传感器

霍尔效应磁传感器的基本霍尔元件大多提供非常小的电压,每高斯只有几微伏,因此,这些器件通常是用内置的高增益放大器制造的。

什么是霍尔效应?霍尔效应传感器是如何工作的

有两种霍尔效应传感器,一种提供模拟输出,另一种提供数字输出。模拟传感器由电压调节器、霍尔元件和放大器组成。从电路图可以看出,传感器的输出是模拟的,并且与霍尔元件的输出或磁场强度成正比。由于其连续线性输出,这些类型的传感器适用于测量接近度。

什么是霍尔效应?霍尔效应传感器是如何工作的

另一方面,数字输出传感器只提供两种输出状态,即"开"或"关"。这些类型的传感器有一个附加元件,如电路图所示。这是施密特触发器,它提供滞后或两个不同的阈值水平,所以输出要么高要么低。更多细节,你可以查看我的特别教程。这种传感器的一个例子是霍尔效应开关。它们通常用作限位开关,例如在3D打印机和CNC机器中,以及在工业自动化系统中用于检测和定位。

什么是霍尔效应?霍尔效应传感器是如何工作的

霍尔效应传感器的其他当代应用是测量车轮/RPM以及确定曲轴或凸轮轴在发动机系统中的位置。这些传感器由一个霍尔元件和一个永久磁铁组成,它们被放置在旋转轴上的齿盘附近。

什么是霍尔效应?霍尔效应传感器是如何工作的

传感器和轮齿之间的间隙非常小,因此每次轮齿经过传感器附近时,它都会改变周围的磁场,从而导致传感器的输出变高或变低。因此,该传感器的输出是一个方波信号,可以方便地用来计算旋转轴的转速。

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