什么是霍爾效應(yīng)？霍爾效應(yīng)傳感器是如何工作的

在本教程中，我們將學(xué)習(xí)什么是霍爾效應(yīng)以及霍爾效應(yīng)傳感器是如何工作的。您可以觀看以下視頻或閱讀下面的書面教程。

概述

霍爾效應(yīng)是測(cè)量磁場(chǎng)最常用的方法，而霍爾效應(yīng)傳感器在當(dāng)代有著廣泛的應(yīng)用。例如，它們可以作為車輪轉(zhuǎn)速傳感器以及曲軸或凸輪軸位置傳感器在車輛中找到。此外，它們還經(jīng)常被用作開關(guān)、MEMS羅盤、接近傳感器等。我們先來解釋一下霍爾效應(yīng)。

什么是霍爾效應(yīng)？

這是一個(gè)解釋霍爾效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)：如果我們有一個(gè)薄的導(dǎo)電板，如圖所示，我們?cè)O(shè)置電流流過它，電荷載流子將沿著一條直線從極板的一側(cè)流向另一側(cè)。

現(xiàn)在，如果我們?cè)诎鍓K附近帶一些磁場(chǎng)，我們會(huì)因?yàn)橐环N叫做洛倫茲力的力而干擾電荷載流子的直線流動(dòng)(). 在這種情況下，電子會(huì)偏向極板的一側(cè)，而正空穴則偏向極板的另一側(cè)。這意味著，如果我們現(xiàn)在在另兩個(gè)側(cè)面之間放置一個(gè)電表，我們將得到一些可以測(cè)量的電壓。

所以，正如我們上面所解釋的，獲得一個(gè)可測(cè)量電壓的效果，被稱為霍爾效應(yīng)，這個(gè)效應(yīng)是1879年埃德溫·霍爾發(fā)現(xiàn)的。

霍爾效應(yīng)傳感器

霍爾效應(yīng)磁傳感器的基本霍爾元件大多提供非常小的電壓，每高斯只有幾微伏，因此，這些器件通常是用內(nèi)置的高增益放大器制造的。

有兩種霍爾效應(yīng)傳感器，一種提供模擬輸出，另一種提供數(shù)字輸出。模擬傳感器由電壓調(diào)節(jié)器、霍爾元件和放大器組成。從電路圖可以看出，傳感器的輸出是模擬的，并且與霍爾元件的輸出或磁場(chǎng)強(qiáng)度成正比。由于其連續(xù)線性輸出，這些類型的傳感器適用于測(cè)量接近度。

另一方面，數(shù)字輸出傳感器只提供兩種輸出狀態(tài)，即"開"或"關(guān)"。這些類型的傳感器有一個(gè)附加元件，如電路圖所示。這是施密特觸發(fā)器，它提供滯后或兩個(gè)不同的閾值水平，所以輸出要么高要么低。更多細(xì)節(jié)，你可以查看我的特別教程。這種傳感器的一個(gè)例子是霍爾效應(yīng)開關(guān)。它們通常用作限位開關(guān)，例如在3D打印機(jī)和CNC機(jī)器中，以及在工業(yè)自動(dòng)化系統(tǒng)中用于檢測(cè)和定位。

霍爾效應(yīng)傳感器的其他當(dāng)代應(yīng)用是測(cè)量車輪/RPM以及確定曲軸或凸輪軸在發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)中的位置。這些傳感器由一個(gè)霍爾元件和一個(gè)永久磁鐵組成，它們被放置在旋轉(zhuǎn)軸上的齒盤附近。

傳感器和輪齒之間的間隙非常小，因此每次輪齒經(jīng)過傳感器附近時(shí)，它都會(huì)改變周圍的磁場(chǎng)，從而導(dǎo)致傳感器的輸出變高或變低。因此，該傳感器的輸出是一個(gè)方波信號(hào)，可以方便地用來計(jì)算旋轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)速。