霍爾器件的應(yīng)用


3.1.3 與外電路的接口
霍爾開(kāi)關(guān)電路的輸出級(jí)一般是一個(gè)集電極開(kāi)路的NPN晶體管,其使用規(guī)則和任何一種相似的NPN開(kāi)關(guān)管相同。輸出管截止時(shí),輸漏電流很小,一般只有幾nA,可以忽略,輸出電壓和其電源電壓相近,但電源電壓ZUI高不得超過(guò)輸出管的擊穿電壓(即規(guī)范表中規(guī)定的極限電壓)。輸出管導(dǎo)通時(shí),它的輸出端和線(xiàn)路的公共端短路。因此,必須外接一個(gè)電阻器(即負(fù)載電阻器)來(lái)限制流過(guò)管子的電流,使它不超過(guò)ZUI大允許值(一般為20mA),以免損壞輸出管。輸出電流較大時(shí),管子的飽和壓降也會(huì)隨之增大,使用者應(yīng)當(dāng)特別注意,僅這個(gè)電壓和你要控制的電路的截止電壓(或邏輯“零”)是兼容的。
以與發(fā)光二極管的接口為例,對(duì)負(fù)載電阻器的選擇作一估計(jì)。若在Io為20mA(霍爾電路輸出管允許吸入的ZUI大電流),發(fā)光二極管的正向壓降VLED=1.4V,當(dāng)電源電壓VCC=12V時(shí),所需的負(fù)載電阻器的阻值ZUI接近的標(biāo)準(zhǔn)電阻為560Ω,因此,可取560Ω的電阻器作為負(fù)載電阻器。
若受控的電路所需的電流大于20mA,可在霍爾開(kāi)關(guān)電路與被控電路間接入電流放大器。
霍爾器件的開(kāi)關(guān)所需的電流大于20mA,可在霍爾開(kāi)關(guān)電路與被電路間接入電流放大器。
霍爾器件的開(kāi)關(guān)作用非常迅速,典型的上升時(shí)間和下降時(shí)間在400nS范圍內(nèi),優(yōu)于任何機(jī)械開(kāi)關(guān)。
3.2 應(yīng)用實(shí)例
下面我們將舉出一些應(yīng)用實(shí)例。這些例子僅是該類(lèi)應(yīng)用中的一種,用同樣的原理和方法,使用者可根據(jù)自己的使用需要,設(shè)計(jì)出自己的應(yīng)用裝置。
3.2.1檢測(cè)磁場(chǎng)
用霍爾線(xiàn)性器件作探頭,測(cè)量10-6T~10T的交變和恒定磁場(chǎng),已有許多商品儀器。這里,僅介紹一種用經(jīng)過(guò)校準(zhǔn)的UGN3503或A3515型霍爾線(xiàn)性電路來(lái)檢測(cè)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度的簡(jiǎn)便方法。電路出廠時(shí),工廠可提供每塊電路的校準(zhǔn)曲線(xiàn)和靈敏度系數(shù)。測(cè)量時(shí),將電路**腳(面對(duì)標(biāo)志面從左到右數(shù))接電源,第二腳接地,第三腳接高輸入阻抗(>10kΩ)電壓表,通電后,將電路放入被測(cè)磁場(chǎng)中,讓磁力線(xiàn)垂直于電路表面,讀出電壓表的數(shù)值,即可從校準(zhǔn)曲線(xiàn)上查得相應(yīng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度值。使用前,將器件通電一分鐘,使之達(dá)到穩(wěn)定。
用靈敏度系數(shù)計(jì)算被測(cè)磁場(chǎng)的B值時(shí),可用
B=[Vout(B)-Vout(o)]1000/S
式中,Vout(B)=加上被測(cè)磁場(chǎng)時(shí)的電壓讀數(shù),單位為V,Vout(o)=未加被測(cè)磁場(chǎng)時(shí)的電壓讀數(shù),單位為V,S=靈敏度系數(shù),單位為mV/G(高斯),B=被測(cè)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度,單位為G。
3.2.2 檢測(cè)鐵磁物體
在霍爾線(xiàn)性電路背面偏置一個(gè)永磁體,這種方法可以檢測(cè)齒輪的轉(zhuǎn)速。
3.2.3 用在直流無(wú)刷電機(jī)中
直流無(wú)刷電機(jī)使用永磁轉(zhuǎn)子,在定子的適當(dāng)位置放置所需數(shù)量的霍爾器件,它們的輸出和相應(yīng)的定子繞組的供電電路相連。當(dāng)轉(zhuǎn)子經(jīng)過(guò)霍爾器件附近時(shí),永磁轉(zhuǎn)子的磁場(chǎng)令已通電的霍爾器件輸出一個(gè)電壓使定子繞組供電電路導(dǎo)通,給相應(yīng)的定子繞組供電,產(chǎn)生和轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)極性相同的磁場(chǎng),推斥轉(zhuǎn)子繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)。到下一位置,前一位置的霍爾器件停止工作,下位的霍爾器件導(dǎo)通,使下一繞組通電,產(chǎn)生推斥場(chǎng)使轉(zhuǎn)子繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)。如此循環(huán),維持電機(jī)的工作。
在這里,霍爾器件起位置傳感器的作用,檢測(cè)轉(zhuǎn)子磁極的位置,它的輸出使定子繞組供電電路通斷,又起開(kāi)關(guān)作用,當(dāng)轉(zhuǎn)子磁極離去時(shí),令上一個(gè)霍爾器件停止工作,下一個(gè)器件開(kāi)始工作,使轉(zhuǎn)子磁極總是面對(duì)推斥磁場(chǎng),霍爾器件又起定子電流的換向作用。
無(wú)刷電機(jī)中的霍爾器件,既可使用霍爾元件,也可使用霍爾開(kāi)關(guān)電路。使用霍爾元件時(shí),一般要外接放大電路,使用霍爾開(kāi)關(guān)電路,可直接驅(qū)動(dòng)電機(jī)繞組,使線(xiàn)路大為簡(jiǎn)化。
霍爾元件及其應(yīng)用(三)
鐵磁材料受到磁場(chǎng)激勵(lì)時(shí),因其導(dǎo)磁率高,磁阻小,磁力線(xiàn)都集中在材料內(nèi)部。若材料均勻,磁力線(xiàn)分布也均勻。如果材料中有缺陷,如小孔、裂紋等,在缺陷處,磁力線(xiàn)會(huì)發(fā)生彎曲,使局部磁場(chǎng)發(fā)生畸變。用霍爾探頭檢出這種畸變,經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)處理,可辨別出缺陷的位置,性質(zhì)(孔或裂紋)和大小(如深度、寬度等)。
3.2.4 無(wú)損探傷
霍爾無(wú)損探傷已在炮膛探傷、管道探傷,海用纜繩探傷,船體探傷以及材料檢驗(yàn)等方面得到廣泛應(yīng)用。
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