第5章 磁传感器ppt课件.ppt

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1、第5章磁传感器5.2其他磁传感器5.1霍尔传感器5.3综合应用技能实训5.1霍尔传感器霍尔传感器所依赖的物理基础为霍尔效应。霍尔传感器应用广泛。广泛用于无刷电动机、高斯计、接近开关、微位移测量等。它的最大特点是非接触测量。霍尔元件是一种四端元件5.1.1霍尔元件的工作原理及特性1、霍尔效应金属或半导体薄片置于磁感应强度为B的磁场中，磁场方向垂直于薄片，当有电流I流过薄片时，在垂直于电流和磁场的方向上将产生电动势EH，这种现象称为霍尔效应。该电动势称为霍尔电动势。磁感应强度B为零时的情况5.1.1霍

2、尔元件的工作原理及特性1、霍尔效应磁感应强度B较大时磁感应强度B不为零时的情况作用在半导体薄片上的磁场强度B越强，霍尔电势也就越高。霍尔电势EH可用下式表示：EH=KHIB5.1.1霍尔元件的工作原理及特性1、霍尔效应霍尔效应动画演示当磁场垂直于薄片时，电子受到洛仑兹力的作用，向d侧偏移，在半导体薄片c、d方向的端面之间建立起霍尔电势。dc5.1.1霍尔元件的工作原理及特性2、主要特性参数（1）最大磁感应强度BM线性区5.1.1霍尔元件的工作原理及特性2、主要特性参数（2）最大激励电流IM由于霍尔

3、电势随激励电流增大而增大，故在应用中总希望选用较大的激励电流。但激励电流增大，霍尔元件的功耗增大，元件的温度升高，从而引起霍尔电势的温漂增大，因此每种型号的元件均规定了相应的最大激励电流，它的数值从几毫安至十几毫安。5.1.2霍尔集成电路霍尔集成电路可分为线性型和开关型两大类。（1）线性型线性型集成电路是将霍尔元件和恒流源、线性差动放大器等做在一个芯片上，输出电压为伏级，比直接使用霍尔元件方便得多。较典型的线性型霍尔器件如UGN3501等。线性型三端霍尔集成电路线性型霍尔元件输出特性曲线右图示出了

4、具有双端差动输出特性的线性霍尔器件的输出特性曲线。当磁场为零时，它的输出电压等于零；当感受的磁场为正向（磁钢的S极对准霍尔器件的正面）时，输出为正；磁场反向时，输出为负。（2）开关型开关型霍尔集成电路是将霍尔元件、稳压电路、放大器、施密特触发器、OC门（集电极开路输出门）等电路做在同一个芯片上。当外加磁场强度超过规定的工作点时，OC门由高阻态变为导通状态，输出变为低电平；当外加磁场强度低于释放点时，OC门重新变为高阻态，输出高电平。较典型的开关型霍尔器件如UGN3020等。5.1.2霍尔集成电路开

5、关型霍尔集成电路的外形及内部电路OC门施密特触发电路双端输入、单端输出运放霍尔元件.Vcc开关型霍尔集成电路（OC门输出）的接线请按以下电路，将下一页中的有关元件连接起来。开关型霍尔集成电路的史密特输出特性回差越大，抗振动干扰能力就越强。当磁铁从远到近地接近霍尔IC，到多少特斯拉时输出翻转？当磁铁从近到远地远离霍尔IC，到多少特斯拉时输出再次翻转？回差为多少特斯拉？相当于多少高斯（Gs）？霍尔电势是关于I、B、三个变量的函数，即EH=KHIBcos。利用这个关系可以使其中两个量不变，将第三个量

6、作为变量，或者固定其中一个量，其余两个量都作为变量。这使得霍尔传感器有许多用途。霍尔传感器主要用于测量能够转换为磁场变化的其他物理量。5.1.2霍尔传感器的应用（1）霍尔式无触点汽车电子点火装置采用霍尔式无触点电子点火装置能较好地克服汽车合金触点点火时间不准确、触点易烧坏、高速时动力不足等缺点。汽车点火线圈高压输出接头12V低压电源输入接头霍尔式无触点汽车电子点火装置工作原理桑塔纳汽车霍尔式分电器示意图1-触发器叶片2-槽口3-分电器转轴4-永久磁铁5-霍尔集成电路（PNP型霍尔IC）a）带缺口的

7、触发器叶片b）触发器叶片与永久磁铁及霍尔集成电路之间的安装关系c）叶片位置与点火正时的关系霍尔式无触点汽车电子点火装置(续）汽车电子点火电路及波形1—点火开关2—达林顿晶体管功率开关3—点火线圈低压侧4—点火线圈铁心5—点火线圈高压侧6—分火头7—火花塞a）电路b）霍尔IC及点火线圈高压侧输出波形汽车电子点火装置使用的点火控制器、霍尔传感器及点火总成磁铁点火总成（2）霍尔式无刷电动机霍尔式无刷电动机取消了换向器和电刷，而采用霍尔元件来检测转子和定子之间的相对位置，其输出信号控制电枢电流的换向，维持

8、电动机的正常运转。由于无刷电动机不产生电火花及电刷磨损等问题，所以它在录像机、CD唱机、光驱等家用电器中得到越来越广泛的应用。普通直流电动机使用的电刷和换向器无刷电动机在电动自行车上的应用电动自行车可充电电池组无刷电动机无刷电动机在电动自行车上的应用无刷直流电动机的外转子采用高性能钕铁硼稀土永磁材料；三个霍尔位置传感器产生六个状态编码信号，控制逆变桥各功率管通断，使三相内定子线圈与外转子之间产生连续转矩。具有效率高、无火花、可靠性强等特点。电动自行车的无刷电动机及控制电路去速度控制