發布日期：2022-10-09 點擊率：296
原標題：一文讀懂「霍爾傳感器工作原理」
霍爾器件是一種采用半導體材料制成的磁電轉換器件，霍爾電流傳感器包括開環式和閉環式兩種，高精度的霍爾電流傳感器大多屬于閉環式，閉環式霍爾電流傳感器基于磁平衡式霍爾原理，即閉環原理。今天小編就來為大家介紹一下霍爾電流傳感器工作原理、測量方法及應用。
工作原理
開環電流傳感器
當原邊電流IP流過一根長導線時，在導線周圍將產生一磁場，這一磁場的大小與流過導線的電流成正比，產生的磁場聚集在磁環內，通過磁環氣隙中霍爾元件進行測量并放大輸出，其輸出電壓VS精確的反映原邊電流IP。一般的額定輸出標定為4V。
磁平衡式電流傳感器也稱補償式傳感器，即原邊電流Ip在聚磁環處所產生的磁場通過一個次級線圈電流所產生的磁場進行補償，其補償電流Is精確的反映原邊電流Ip，從而使霍爾器件處于檢測零磁通的工作狀態。
具體工作過程為：當主回路有一電流通過時，在導線上產生的磁場被磁環聚集并感應到霍爾器件上，所產生的信號輸出用于驅動功率管并使其導通，從而獲得一個補償電流Is。
這一電流再通過多匝繞組產生磁場，該磁場與被測電流產生的磁場正好相反，因而補償了原來的磁場，使霍爾器件的輸出逐漸減小。當與Ip與匝數相乘所產生的磁場相等時，Is不再增加，這時的霍爾器件起到指示零磁通的作用，此時可以通過Is來測試Ip。當Ip變化時，平衡受到破壞，霍爾器件有信號輸出，即重復上述過程重新達到平衡。
被測電流的任何變化都會破壞這一平衡。一旦磁場失去平衡，霍爾器件就有信號輸出。經功率放大后，立即就有相應的電流流過次級繞組以對失衡的磁場進行補償。從磁場失衡到再次平衡，所需的時間理論上不到1μs，這是一個動態平衡的過程。因此，從宏觀上看，次級的補償電流安匝數在任何時間都與初級被測電流的安匝數相等。
測量方法
1
原邊導線應放置于傳感器內孔中心，盡可能不要放偏。
2
原邊導線盡可能完全放滿傳感器內孔，不要留有空隙。
3
需要測量的電流應接近于傳感器的標準額定值IPN，不要相差太大。如條件所限，手頭僅有一個額定值很高的傳感器，而欲測量的電流值又低于額定值很多，為了提高測量精度，可以把原邊導線多繞幾圈，使之接近額定值。
例如當用額定值100A的傳感器去測量10A的電流時，為提高精度可將原邊導線在傳感器的內孔中心繞十圈(一般情況，NP=1;在內孔中繞一圈，NP=2;……;繞九圈，NP=10，則NP×10A=100A與傳感器的額定值相等，從而可提高精度)。
4
當欲測量的電流值為IPN/10的時，在25℃仍然可以有較高的精度。
實際應用
近年來，自動化系統中大量使用大功率晶體管、整流器和可控硅，普遍采用交流變頻調速及脈寬調制電路，使得電路中不再只是傳統的50周的正弦波，出現了各種不同的波形。對于這類電路，采用傳統的測量方法不能反應其真實波形，而且電流、電壓檢出元件也不適應中高頻、高di/dt電流波形的傳感和檢測。
霍爾效應傳感器，可以測量任意波形的電流和電壓。輸出端能真實地反映輸入端電流或電壓的波形參數。針對霍爾效應傳感器普遍存在溫度漂移大的缺點，采用補償電路進行控制，有效地減少了溫度對測量精度的影響，確保測量準確;具有精度高、安裝方便、售價低的特點。
霍爾效應傳感器廣泛應用于變頻調速裝置、逆變裝置、ups電源、通信電源、電焊機、電力機車、變電站、數控機床、電解電鍍、微機監測、電網監測等需要隔離檢測電流電壓的設施中。
通過霍爾電流傳感器工作原理、測量方法及應用的講解，相信大家對霍爾電流傳感器應該有所了解了。霍爾電流傳感器尤其是閉環式霍爾電流傳感器因其寬頻帶、交直流兩用、不易磁飽和等特點，在工業測控領域得到了廣泛的應用。返回搜狐，查看更多
責任編輯：
霍爾傳感器是基于霍爾效應的一種傳感器。1879年美國物理學家霍爾首先在金屬材料中發現了霍爾效應，但是由于金屬材料的霍爾效應太弱而沒有得到應用。隨著半導體技術的發展，開始用半導體材料制作霍爾元件，由于他的霍爾效應顯著而得到應用和發展。霍爾傳感器是一種當交變磁場經過時產生輸出電壓脈沖的傳感器。脈沖的幅度是由激勵磁場的場強決定的。因此，霍爾傳感器不需要外界電源供電。 應用范圍：1.電子式水表、氣表、電表和遠程抄表系統2.控制設備中傳送速度的測量3.無刷直流電機的旋轉和速度控制4.在工程中測量轉動速度和其他機械上的自動化應用5.轉速儀、速度表以及其他轉子式計量裝置
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霍爾傳感器原理
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當有電流 I 流過薄片時，在垂直于電流和磁場的方向上將產生電動勢 eh ，這種現象稱為霍爾效應，該電動勢稱為霍爾電勢，上述半導體薄片稱為霍爾元件。
中文名
霍爾傳感器原理
提出者
霍爾
半導體薄片置于磁感應強度為 B 的磁場中，磁場方向垂直于薄片。當有電流 I 流過薄片時，在垂直于電流和磁場的方向上將產生電動勢 eh ，這種現象稱為霍爾效應，該電動勢稱為霍爾電勢，上述半導體薄片稱為霍爾元件。原理簡述如下：激勵電流 I 從 a 、 b 端流入，磁場 B 由正上方作用于薄片，這時電子 e 的運動方向與電流方向相反，將受到洛侖茲力 FL 的作用，向內側偏移，該側形成電子的堆積，從而在薄片的 c 、 d 方向產生電場 E 。電子積累得越多， FE 也越大，在半導體薄片 c 、 d 方向的端面之間建立的電動勢 EH 就是霍爾電勢。由實驗可知，流入激勵電流端的電流 I 越大、作用在薄片上的磁場強度 B 越強，霍爾電勢也就越高。磁場方向相反，霍爾電勢的方向也隨之改變，因此霍爾傳感器能用于測量靜態磁場或交變磁場。（以上內容是轉貼的）
霍爾傳感器的測量機構和工作原理是什么？
如今工業生產過程中自動化程度越來越高，各種非電量測量技術、自動控制技術受重視程度越來越高。因此，工業自動化生產現場的“眼睛”傳感器更加受到關注。
例如題目說到的霍爾傳感器，不僅是用于電量的檢測，還可以用于非電量的檢測。例如電量的檢測參數有電壓、電流、功率、磁感應強度等檢測，非電量測量參數有角位移、壓力等檢測。它是一種基于霍爾效應的磁敏傳感器。
什么是霍爾效應？霍爾傳感器的工作原理是什么？
霍爾效應；在磁場中垂直放置一塊通電的金屬薄片或半導體薄片，此時薄片的兩側之間有電動勢產生，稱該現象為霍爾效應。
上圖是一塊霍爾元件，
其制成是基于霍爾效應的。雖然上述說到霍爾效應在金屬薄片或半導體都能產生電動勢，但是在半導體尤其是高純度半導體霍爾效應特別顯著。因此，霍爾元件多數采用的是高純度半導體材料制成的。
圖中是一塊N型半導體霍爾元件，在其相對的兩側面通控制電流，同時在其垂直方向施加磁場，那么霍爾元件在洛倫茲力的作用下，其兩端則產生一個與控制電流和磁場成正比例關系的電勢差。
電動勢的表達式V＝kBI，V表示電動勢、K代表霍爾元件的靈敏度，其不僅跟金屬或半導體材料有關，還與自身的尺寸有關、B代表施加的磁場強度。
根據表達式分析可知，當通電電流恒定，輸出的電動勢正比于磁場強度，由此可知此時霍爾元件所處磁場是非均勻磁場。當施加的磁場強度恒定，輸出的電動勢正比于電流強度。所以說，霍爾傳感器可用于非電量參數測量和電量參數測量，上述則是其緣由。但用于電量參數功率的檢測時，霍爾元件的電流強度和磁感應強度都是變化的，因此輸出電動勢正比于電流強度和磁感應強度乘積。
霍爾元件雖然用的高純度半導體薄片比金屬薄片產生的電動勢明顯，但不是優良的霍爾傳感器。因此，要采用集成電路技術霍爾元件、溫補器、放大器、穩壓電路集成于一個芯片上才能成為性能優越的霍爾傳感器。
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