霍爾器件的應用


2.2.2 霍爾電路
2.2.2.1 霍爾線性電路
霍爾線性電路由霍爾元件、差分放大器和射極跟隨器組成。其輸出電壓和加在霍爾元件上的磁感強度B成比例。這類電路有很高的靈敏度和優良的線性度,適用于各種磁場檢測。
2.2.2.2 霍爾開關電路
霍爾開關電路又稱霍爾數字電路,由穩壓器、霍爾片、差分放大器,斯密特觸發器和輸出級組成。在外磁場的作用下,當磁感應強度超過導通閾值BOP時,霍爾電路輸出管導通,輸出低電平。之后,B再增加,仍保持導通態。若外加磁場的B值降低到BRP時,輸出管截止,輸出高電平。我們稱BOP為工作點,BRP為釋放點,BOP-BRP=BH稱為回差?;夭畹拇嬖谑归_關電路的抗干擾能力增強。
一般規定,當外加磁場的南極(S極)接近霍爾電路外殼上打有標志的一面時,作用到霍爾電路上的磁場方向為正,北極接近標志面時為負。
鎖定型霍爾開關電路的特點是:當外加場B正向增加,達到BOP時,電路導通,之后無論B增加或減小,甚至將B除去,電路都保持導通態,只有達到負向的BRP時,才改變為截止態,因而稱為鎖定型。
2.2.2.3 差動霍爾電路(雙霍爾電路)
雙霍爾電路的霍爾電壓發生器由一對相距2.5mm的霍爾元件組成。使用時在電路背面放置一塊永久磁體,當用鐵磁材料制成的齒輪從電路附近轉過時,一對霍爾片上產生的霍爾電壓相位相反,經差分放大后,使器件靈敏度大為提高。用這種電路制成的 汽車齒輪傳感器 具有極優的性能。
2.2.2.4 其它霍爾電路
除上述各種霍爾器件外,目前還出現了許多特殊功能的霍爾電路,如功率霍爾電路,多重雙線霍爾傳感器電路,二維、三維霍爾集成電路等待。3.1 應用的一般問題
3.1.1 測量磁場
使用霍爾器件檢測磁場的方法極為簡單,將霍爾器件作成各種形式的探頭,放在被測磁場中,因霍爾器件只對垂直于霍爾片的表面的磁感應強度敏感,因而必須令磁力線和器件表面垂直,通電后即可由輸出電壓得到被測磁場的磁感應強度。若不垂直,則應求出其垂直分量來計算被測磁場的磁感應強度值。而且,因霍爾元件的尺寸極小,可以進行多點檢測,由計算機進行數據處理,可以得到場的分布狀態,并可對狹縫,小孔中的磁場進行檢測。
3.1.2 工作磁體的設置
用磁場作為被傳感物體的運動和位置信息載體時,一般采用永久磁鋼來產生工作磁場。例如,用一個5×4×2.5(mm3)的釹鐵硼Ⅱ號磁鋼,就可在它的磁極表面上得到約2300高斯的磁感應強度。在空氣隙中,磁感應強度會隨距離增加而迅速下降。為保證霍爾器件,尤其是霍爾開關器件的可靠工作,在應用中要考慮有效工作氣隙的長度。在計算總有效工作氣隙時,應從霍爾片表面算起。在封裝好的霍爾電路中,霍爾片的深度在產品手冊中會給出。
因為霍爾器件需要工作電源,在作運動或位置傳感時,一般令磁體隨被檢測物體運動,將霍爾器件固定在工作系統的適當位置,用它去檢測工作磁場,再從檢測結果中提取被檢信息。
工作磁體和霍爾器件間的運動方式有:(a)對移;(b)側移;(c)旋轉;(d)遮斷。
在遮斷方式中,工作磁體和霍爾器件以適當的間隙相對固定,用一軟磁(例如軟鐵)翼片作為運動工作部件,當翼片進入間隙時,作用到霍爾器件上的磁力線被部分或全部遮斷,以此來調節工作磁場。被傳感的運動信息加在翼片上。這種方法的檢測精度很高,在125℃的溫度范圍內,翼片的位置重復精度可達50μm。
也可將工作磁體固定在霍爾器件背面(外殼上沒打標志的一面),讓被檢的鐵磁物體(例如鋼齒輪)從它們近旁通過,檢測出物體上的特殊標志(如齒、凸緣、缺口等),得出物體的運動參數。
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