磁傳感器將磁或磁編碼信息轉換為電信號，以便通過電子電路進行處理。

 

 

磁ci傳chuan感gan器qi是shi固gu態tai設she備bei
，它ta們men變bian得de越yue來lai越yue流liu行xing，因yin為wei它ta們men可ke以yi用yong於yu許xu多duo不bu同tong類lei型xing的de應ying用yong，例li如ru感gan測ce位wei置zhi，速su度du或huo定ding向xiang運yun動dong。它ta們men也ye是shi電dian子zi設she計ji人ren員yuan的de一yi種zhong流liu行xing的de傳chuan感gan器qi選xuan擇ze，因yin為wei它ta們men具ju有you非fei接jie觸chu式shi無wu磨mo損sun操cao作zuo
，低di維wei護hu，堅jian固gu的de設she計ji以yi及ji密mi封feng的de霍huo爾er效xiao應ying設she備bei
，不bu受shou振zhen動dong，灰hui塵chen和he水shui的de影ying響xiang。

 

cichuanganqidezhuyaoyongtuzhiyishiyongyuganceweizhi
，julihesududeqichexitong。liru，qubingzhoudejiaoduweizhiyongyuhuohuasaidedianhuojiaodu，qichezuoyiheyongyuanquanqinangkongzhidezuoyianquandaideweizhihuoyongyufangbaosizhidongxitongdechelunsudujiance（ABS）。

 

磁(ci)傳(chuan)感(gan)器(qi)設(she)計(ji)用(yong)於(yu)響(xiang)應(ying)各(ge)種(zhong)不(bu)同(tong)應(ying)用(yong)中(zhong)的(de)各(ge)種(zhong)正(zheng)負(fu)磁(ci)場(chang)，一(yi)種(zhong)類(lei)型(xing)的(de)磁(ci)傳(chuan)感(gan)器(qi)
，其(qi)輸(shu)出(chu)信(xin)號(hao)是(shi)其(qi)周(zhou)圍(wei)磁(ci)場(chang)密(mi)度(du)的(de)函(han)數(shu)，稱(cheng)為(wei)霍(huo)爾(er)效(xiao)應(ying)傳(chuan)感(gan)器(qi)。

 

霍爾效應傳感器是由外部磁場激活的設備。我們知道磁場有兩個重要特性：磁通密度，（B）和極性（北極和南極）。霍(huo)爾(er)效(xiao)應(ying)傳(chuan)感(gan)器(qi)的(de)輸(shu)出(chu)信(xin)號(hao)是(shi)器(qi)件(jian)周(zhou)圍(wei)磁(ci)場(chang)密(mi)度(du)的(de)函(han)數(shu)。當(dang)傳(chuan)感(gan)器(qi)周(zhou)圍(wei)的(de)磁(ci)通(tong)密(mi)度(du)超(chao)過(guo)某(mou)個(ge)預(yu)設(she)閾(yu)值(zhi)時(shi)
，傳(chuan)感(gan)器(qi)檢(jian)測(ce)到(dao)它(ta)並(bing)產(chan)生(sheng)稱(cheng)為(wei)霍(huo)爾(er)電(dian)壓(ya)V H的輸出電壓。請看下圖。

 

霍爾效應傳感器原理

 

 

霍爾效應傳感器基本上由一塊薄的矩形p型半導體材料組成，例如砷化镓（GaAs），銻化銦（InSb）或砷化銦（InAs）
，它(ta)們(men)通(tong)過(guo)自(zi)身(shen)連(lian)續(xu)的(de)電(dian)流(liu)。當(dang)器(qi)件(jian)放(fang)置(zhi)在(zai)磁(ci)場(chang)中(zhong)時(shi)，磁(ci)通(tong)線(xian)在(zai)半(ban)導(dao)體(ti)材(cai)料(liao)上(shang)施(shi)加(jia)力(li)，該(gai)力(li)使(shi)電(dian)荷(he)載(zai)流(liu)子(zi)，電(dian)子(zi)和(he)空(kong)穴(xue)偏(pian)轉(zhuan)到(dao)半(ban)導(dao)體(ti)板(ban)的(de)任(ren)一(yi)側(ce)。電(dian)荷(he)載(zai)流(liu)子(zi)的(de)這(zhe)種(zhong)運(yun)動(dong)是(shi)它(ta)們(men)經(jing)過(guo)半(ban)導(dao)體(ti)材(cai)料(liao)所(suo)經(jing)受(shou)的(de)磁(ci)力(li)的(de)結(jie)果(guo)。

 

當(dang)這(zhe)些(xie)電(dian)子(zi)和(he)空(kong)穴(xue)移(yi)動(dong)側(ce)邊(bian)時(shi)
，通(tong)過(guo)這(zhe)些(xie)電(dian)荷(he)載(zai)流(liu)子(zi)的(de)積(ji)累(lei)在(zai)半(ban)導(dao)體(ti)材(cai)料(liao)的(de)兩(liang)側(ce)之(zhi)間(jian)產(chan)生(sheng)電(dian)位(wei)差(cha)。然(ran)後(hou)，電(dian)子(zi)通(tong)過(guo)半(ban)導(dao)體(ti)材(cai)料(liao)的(de)運(yun)動(dong)受(shou)到(dao)與(yu)其(qi)成(cheng)直(zhi)角(jiao)的(de)外(wai)部(bu)磁(ci)場(chang)的(de)影(ying)響(xiang)，並(bing)且(qie)這(zhe)種(zhong)效(xiao)果(guo)在(zai)扁(bian)平(ping)矩(ju)形(xing)材(cai)料(liao)中(zhong)更(geng)大(da)。

 

通過使用磁場產生可測量電壓的效果被稱為18世紀70年代後發現它的霍華德霍爾的霍爾效應
，霍爾效應的基本物理原理是洛倫茲力。以產生跨越所述裝置的電勢差的磁通線必須垂直，（90 ø到的電流的流動）
，並按照正確的極性

，通常一個南極的。

 

霍(huo)爾(er)效(xiao)應(ying)提(ti)供(gong)有(you)關(guan)磁(ci)極(ji)類(lei)型(xing)和(he)磁(ci)場(chang)大(da)小(xiao)的(de)信(xin)息(xi)。例(li)如(ru)
，南(nan)極(ji)會(hui)導(dao)致(zhi)器(qi)件(jian)產(chan)生(sheng)電(dian)壓(ya)輸(shu)出(chu)
，而(er)北(bei)極(ji)則(ze)無(wu)效(xiao)。通(tong)常(chang)，當(dang)沒(mei)有(you)磁(ci)場(chang)存(cun)在(zai)時(shi)，霍(huo)爾(er)效(xiao)應(ying)傳(chuan)感(gan)器(qi)和(he)開(kai)關(guan)被(bei)設(she)計(ji)為(wei)處(chu)於(yu)“關閉”狀態（開路狀態）。它們僅在經受足夠強度和極性的磁場時才變為“接通”，（閉路狀態）。

 

霍爾效應磁傳感器

 

基本霍爾元件的輸出電壓（稱為霍爾電壓，（V H））與通過半導體材料的磁場強度（輸出αH ）成正比 。這(zhe)個(ge)輸(shu)出(chu)電(dian)壓(ya)可(ke)以(yi)非(fei)常(chang)小(xiao)，即(ji)使(shi)受(shou)到(dao)強(qiang)磁(ci)場(chang)也(ye)隻(zhi)有(you)幾(ji)微(wei)伏(fu)，因(yin)此(ci)大(da)多(duo)數(shu)商(shang)用(yong)霍(huo)爾(er)效(xiao)應(ying)器(qi)件(jian)都(dou)是(shi)通(tong)過(guo)內(nei)置(zhi)直(zhi)流(liu)放(fang)大(da)器(qi)
，邏(luo)輯(ji)開(kai)關(guan)電(dian)路(lu)和(he)穩(wen)壓(ya)器(qi)製(zhi)造(zao)的(de)，以(yi)提(ti)高(gao)傳(chuan)感(gan)器(qi)的(de)靈(ling)敏(min)度(du)
，滯(zhi)後(hou)和(he)輸(shu)出(chu)電(dian)壓(ya)。這(zhe)也(ye)使(shi)霍(huo)爾(er)效(xiao)應(ying)傳(chuan)感(gan)器(qi)能(neng)夠(gou)在(zai)更(geng)廣(guang)泛(fan)的(de)電(dian)源(yuan)和(he)磁(ci)場(chang)條(tiao)件(jian)下(xia)工(gong)作(zuo)。

 

霍爾效應傳感器

 

 

霍爾效應傳感器提供線性或數字輸出。線性（模擬）傳感器的輸出信號直接取自運算放大器的輸出，輸出電壓與通過霍爾傳感器的磁場成正比。該輸出霍爾電壓如下：

 

 

xianxinghuomonichuanganqitigonglianxudedianyashuchu

，qisuizheqiangcichangerzengjia，bingqiesuizheruocichangerjianxiao。zaixianxingshuchuhuoerxiaoyingchuanganqizhong，suizhecichangqiangdudezengjia，fangdaqideshuchuxinhaoyehuizengjia，zhidaotakaishibaohedianyuanshijiadexianzhi。renheewaidecichangzengjiadoubuhuiduishuchuchanshengyingxiang，danhuishiqigengjiabaohe。

 

另ling一yi方fang麵mian，數shu字zi輸shu出chu傳chuan感gan器qi具ju有you施shi密mi特te觸chu發fa器qi，內nei置zhi滯zhi後hou連lian接jie到dao運yun算suan放fang大da器qi。當dang通tong過guo霍huo爾er傳chuan感gan器qi的de磁ci通tong量liang超chao過guo預yu設she值zhi時shi，器qi件jian的de輸shu出chu在zai其qi“關閉”狀態之間快速切換到“接通”狀(zhuang)態(tai)而(er)沒(mei)有(you)任(ren)何(he)類(lei)型(xing)的(de)接(jie)觸(chu)反(fan)彈(dan)。當(dang)傳(chuan)感(gan)器(qi)移(yi)入(ru)和(he)移(yi)出(chu)磁(ci)場(chang)時(shi)，這(zhe)種(zhong)內(nei)置(zhi)滯(zhi)後(hou)消(xiao)除(chu)了(le)輸(shu)出(chu)信(xin)號(hao)的(de)任(ren)何(he)振(zhen)蕩(dang)。然(ran)後(hou)數(shu)字(zi)輸(shu)出(chu)傳(chuan)感(gan)器(qi)隻(zhi)有(you)兩(liang)種(zhong)狀(zhuang)態(tai)，“ON”和“OFF”。

 

有兩種基本類型的數字霍爾效應傳感器，雙極和單極。雙極傳感器需要一個正磁場（南極）來操作它們，一個負磁場（北極）釋放它們

，而單極傳感器隻需要一個磁性南極來操作和釋放它們進出磁場領域。

 

大多數霍爾效應器件不能直接切換大電氣負載，因為它們的輸出驅動能力非常小

，大約10到20mA。對於大電流負載，將一個集電極開路（電流吸收）NPN晶體管添加到輸出端。

 

該晶體管在其飽和區域內作為NPN吸收開關工作，隻要施加的磁通密度高於“ON”預設點，就會使輸出端短接到地。

 

輸shu出chu開kai關guan晶jing體ti管guan可ke以yi是shi開kai放fang式shi發fa射she極ji晶jing體ti管guan，開kai路lu集ji電dian極ji晶jing體ti管guan配pei置zhi或huo兩liang者zhe都dou提ti供gong推tui挽wan輸shu出chu型xing配pei置zhi，其qi可ke以yi吸xi收shou足zu夠gou的de電dian流liu以yi直zhi接jie驅qu動dong許xu多duo負fu載zai，包bao括kuo繼ji電dian器qi，電dian動dong機ji

，LED和燈。

 

霍爾效應應用

 

霍(huo)爾(er)效(xiao)應(ying)傳(chuan)感(gan)器(qi)由(you)磁(ci)場(chang)激(ji)活(huo)，並(bing)且(qie)在(zai)許(xu)多(duo)應(ying)用(yong)中(zhong)
，該(gai)裝(zhuang)置(zhi)可(ke)以(yi)由(you)連(lian)接(jie)到(dao)移(yi)動(dong)軸(zhou)或(huo)裝(zhuang)置(zhi)的(de)單(dan)個(ge)永(yong)磁(ci)體(ti)操(cao)作(zuo)。有(you)許(xu)多(duo)不(bu)同(tong)類(lei)型(xing)的(de)磁(ci)鐵(tie)運(yun)動(dong)

，例(li)如(ru)“正麵”，“側麵”
，“推拉”或“推 - 推”等感應運動。對於每種類型的配置，為確保最大靈敏度，磁通線必須始終垂直於設備的感應區域，並且必須具有正確的極性。

 

同tong樣yang為wei了le確que保bao線xian性xing，需xu要yao高gao磁ci場chang強qiang度du的de磁ci體ti
，其qi對dui於yu所suo需xu的de運yun動dong產chan生sheng大da的de場chang強qiang變bian化hua。有you運yun動dong的de用yong於yu檢jian測ce磁ci場chang幾ji個ge可ke能neng的de路lu徑jing，和he下xia麵mian是shi兩liang個ge使shi用yong單dan個ge磁ci體ti更geng常chang見jian的de感gan測ce配pei置zhi的de：頭接通檢測和側身檢測。

 

正麵檢測

 

 

顧名思義
，“正麵檢測”要求磁場垂直於霍爾效應傳感裝置，並且為了檢測，它直接朝向活動麵接近傳感器。一種“正麵”的方法。

 

這種正麵接近方法產生輸出信號V H
，qizaixianxingzhuangzhizhongbiaoshicichangqiangdu，citongmidu
，zuoweiyuanlihuoerxiaoyingchuanganqidejulidehanshu。cichangyuejin
，yincicichangyueqiang，shuchudianyayueda，fanzhiyiran。

 

線性器件還可以區分正磁場和負磁場。可以使非線性裝置在遠離磁體的預設氣隙距離處觸發輸出“ON”以指示位置檢測。

 

側向檢測

 

 

第二傳感配置是“側向檢測”。這需要以橫向運動的方式將磁鐵移過霍爾元件的表麵。

 

cexianghuohuadongtongguojianceshiyongyujiancecichangdecunzai，yinweitayiguohuoeryuanjiandemianlirugudingdeqixijulinei，jishuxuanzhuancitihuodiandongjidexuanzhuansudushiyouyongde。

 

取qu決jue於yu磁ci場chang經jing過guo傳chuan感gan器qi的de零ling場chang中zhong心xin線xian時shi的de位wei置zhi，可ke以yi產chan生sheng表biao示shi正zheng輸shu出chu和he負fu輸shu出chu的de線xian性xing輸shu出chu電dian壓ya。這zhe允yun許xu定ding向xiang移yi動dong檢jian測ce
，其qi可ke以yi是shi垂chui直zhi的de也ye可ke以yi是shi水shui平ping的de。

 

huoerxiaoyingchuanganqiyouxuduobutongdeyingyong，youqishijiejinchuanganqi。tamenkeyidaitiguangxueheguangchuanganqishiyong，huanjingtiaojianbaokuoshui，zhendong，wugouhuoyou，liruqicheyingyong。huoerxiaoyingqijianyekeyongyudianliujiance。

 

當dang電dian流liu通tong過guo導dao體ti時shi
，會hui在zai其qi周zhou圍wei產chan生sheng圓yuan形xing電dian磁ci場chang。通tong過guo將jiang霍huo爾er傳chuan感gan器qi放fang置zhi在zai導dao體ti旁pang邊bian，可ke以yi從cong產chan生sheng的de磁ci場chang測ce量liang從cong幾ji毫hao安an到dao數shu千qian安an培pei的de電dian流liu

，而er無wu需xu大da型xing或huo昂ang貴gui的de變bian壓ya器qi和he線xian圈quan。

 

除了檢測磁鐵和磁場的存在與否，霍爾效應傳感器還可以通過在設備的有效區域後麵放置一個小的永久“偏置”磁ci鐵tie來lai檢jian測ce鐵tie磁ci材cai料liao，如ru鐵tie和he鋼gang。傳chuan感gan器qi現xian在zai處chu於yu永yong久jiu和he靜jing態tai磁ci場chang中zhong，通tong過guo引yin入ru含han鐵tie材cai料liao對dui該gai磁ci場chang的de任ren何he變bian化hua或huo幹gan擾rao都dou將jiang被bei檢jian測ce到dao，其qi靈ling敏min度du可ke能neng低di至zhimV / G.

 

根gen據ju設she備bei的de類lei型xing，無wu論lun是shi數shu字zi還hai是shi線xian性xing，有you許xu多duo不bu同tong的de方fang法fa可ke將jiang霍huo爾er效xiao應ying傳chuan感gan器qi連lian接jie到dao電dian氣qi和he電dian子zi電dian路lu。一yi個ge非fei常chang簡jian單dan且qie易yi於yu構gou造zao的de示shi例li是shi使shi用yong如ru下xia所suo示shi的de發fa光guang二er極ji管guan。

 

位置檢測器

 

 

當沒有磁場存在時，該正麵位置檢測器將“關閉”（0高斯）。當永磁體南極（正高斯）垂直向霍爾效應傳感器的有效區域移動時
，器件變為“ON”並點亮LED。一旦切換為“ON”，霍爾效應傳感器就會保持“ON”狀態。

 

為了使設備和LED“關閉”，必須將磁場降低到單極傳感器的釋放點以下或暴露於雙極傳感器的磁北極（負高斯）。如果需要霍爾效應傳感器的輸出來切換較大的電流負載，則可以用更大的功率晶體管代替LED 。

 

 

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