霍爾傳感器方向：一種霍爾方向傳感器
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權(quán)利要求說明書
說明書
幅圖
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）發(fā)明名稱
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一種霍爾方向傳感器
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）摘要
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本實用新型公開了一種霍爾方向傳感
器，包括磁鋼，磁鋼設(shè)在探頭殼體內(nèi)部，在
磁鋼的前面設(shè)有鐵片，鐵片的前端設(shè)有兩個
霍爾感應(yīng)器；被測齒輪轉(zhuǎn)動時磁鋼周圍產(chǎn)生
交變磁場信號，并將交變磁場信號傳送至鐵
片，在鐵片磁場變化作用下霍爾感應(yīng)器產(chǎn)生
交變電壓，當設(shè)備正轉(zhuǎn)時，交變電壓與霍爾
感應(yīng)器聯(lián)接輸出正轉(zhuǎn)相位信號；當設(shè)備反轉(zhuǎn)
時，交變電壓與霍爾感應(yīng)器聯(lián)接輸出反轉(zhuǎn)相
位信號。使用本實用新型提供的霍爾方向傳
感器，既能檢測速度又能檢測正反方向。
霍爾傳感器方向：淺析霍爾傳感器測量轉(zhuǎn)向的方法
霍爾傳感器
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霍爾傳感器是根據(jù)霍爾效應(yīng)制作的一種磁場傳感器。霍爾效應(yīng)是磁電效應(yīng)的一種，這一現(xiàn)象是霍爾（A.H.Hall，1855—1938）于1879年在研究金屬的導(dǎo)電機構(gòu)時發(fā)現(xiàn)的。后來發(fā)現(xiàn)半導(dǎo)體、導(dǎo)電流體等也有這種效應(yīng)，而半導(dǎo)體的霍爾效應(yīng)比金屬強得多，利用這現(xiàn)象制成的各種霍爾元件，廣泛地應(yīng)用于工業(yè)自動化技術(shù)、檢測技術(shù)及信息處理等方面?；魻栃?yīng)是研究半導(dǎo)體材料性能的基本方法。通過霍爾效應(yīng)實驗測定的霍爾系數(shù)，能夠判斷半導(dǎo)體材料的導(dǎo)電類型、載流子濃度及載流子遷移率等重要參數(shù)。
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工作原理
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磁場中有一個霍爾半導(dǎo)體片，恒定電流I從A到B通過該片。在洛侖茲力的作用下，I的電子流在通過霍爾半導(dǎo)體時向一側(cè)偏移，使該片在CD方向上產(chǎn)生電位差，這就是所謂的霍爾電壓。
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霍爾電壓隨磁場強度的變化而變化，磁場越強，電壓越高，磁場越弱，電壓越低，霍爾電壓值很小，通常只有幾個毫伏，但經(jīng)集成電路中的放大器放大，就能使該電壓放大到足以輸出較強的信號。若使霍爾集成電路起傳感作用，需要用機械的方法來改變磁感應(yīng)強度。下圖所示的方法是用一個轉(zhuǎn)動的葉輪作為控制磁通量的開關(guān)，當葉輪葉片處于磁鐵和霍爾集成電路之間的氣隙中時，磁場偏離集成片，霍爾電壓消失。這樣，霍爾集成電路的輸出電壓的變化，就能表示出葉輪驅(qū)動軸的某一位置，利用這一工作原理，可將霍爾集成電路片用作用點火正時傳感器。霍爾效應(yīng)傳感器屬于被動型傳感器，它要有外加電源才能工作，這一特點使它能檢測轉(zhuǎn)速低的運轉(zhuǎn)情況。
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霍爾效應(yīng)
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霍爾效應(yīng)從本質(zhì)上講是運動的帶電粒子在磁場中受洛侖茲力作用引起的偏轉(zhuǎn)。當帶電粒子（電子或空穴）被約束在固體材料中，這種偏轉(zhuǎn)就導(dǎo)致在垂直電流和磁場的方向上產(chǎn)生正負電荷的聚積，從而形成附加的橫向電場。對于圖一所示的半導(dǎo)體試樣，若在X方向通以電流Is，在Z方向加磁場B，則在Y方向即試樣A，A′電極兩側(cè)就開始聚積異號電荷而產(chǎn)生相應(yīng)的附加電場。電場的指向取決定于測試樣品的電類型。顯然，該電場是阻止載流子繼續(xù)向側(cè)面偏移，
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當載流子所受的橫向電場力eEH與洛侖茲力相等時，樣品兩側(cè)電荷的積累就達到平衡，故有
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其中EH為霍爾電場，V是載流子在電流方向上的平均漂移速度。設(shè)試樣的寬為b，厚度為d，載流子濃度為n，則
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由⑴、⑵兩式可得
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即霍爾電壓VH（A、A′電極之間的電壓）與ISB乘積正比與試樣厚度d成反比。比例系數(shù) 稱為霍爾系數(shù)，它是反映材料霍爾效應(yīng)強弱的重要參數(shù)，只要測出 VH（伏）以及知道IIs（安）、B（高斯）和d（厘 米）可按下式計算RH（厘米3/庫侖）
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分類
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霍爾傳感器分為線型霍爾傳感器和開關(guān)型霍爾傳感器兩種。
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?。ㄒ唬╅_關(guān)型霍爾傳感器由穩(wěn)壓器、霍爾元件、差分放大器，斯密特觸發(fā)器和輸出級組成，它輸出數(shù)字量。開關(guān)型霍爾傳感器還有一種特殊的形式，稱為鎖鍵型霍爾傳感器。
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?。ǘ┚€性型霍爾傳感器由霍爾元件、線性放大器和射極跟隨器組成，它輸出模擬量。
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線性霍爾傳感器又可分為開環(huán)式和閉環(huán)式。閉環(huán)式霍爾傳感器又稱零磁通霍爾傳感器。線性霍爾傳感器主要用于交直流電流和電壓測量。。
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開關(guān)型
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如圖4所示，其中Bnp為工作點“開”的磁感應(yīng)強度，BRP為釋放點“關(guān)”的磁感應(yīng)強度。當外加的磁感應(yīng)強度超過動作點Bnp時，傳感器輸出低電平，當磁感應(yīng)強度降到動作點Bnp以下時，傳感器輸出電平不變，一直要降到釋放點BRP時，傳感器才由低電平躍變?yōu)楦唠娖?。Bnp與BRP之間的滯后使開關(guān)動作更為可靠。
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鎖鍵型
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如圖5所示，當磁感應(yīng)強度超過動作點Bnp時，傳感器輸出由高電平躍變?yōu)榈碗娖?，而在外磁場撤消后，其輸出狀態(tài)保持不變（即鎖存狀態(tài)），必須施加反向磁感應(yīng)強度達到BRP時，才能使電平產(chǎn)生變化。
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線性型
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輸出電壓與外加磁場強度呈線性關(guān)系，如圖3所示，可見，在B1～B2的磁感應(yīng)強度范圍內(nèi)有較好的線性度，磁感應(yīng)強度超出此范圍時則呈現(xiàn)飽和狀態(tài)。
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開環(huán)式電流傳感器
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由于通電螺線管內(nèi)部存在磁場，其大小與導(dǎo)線中的電流成正比，故可以利用霍爾傳感器測量出磁場，從而確定導(dǎo)線中電流的大小。利用這一原理可以設(shè)計制成霍爾電流傳感器。其優(yōu)點是不與被測電路發(fā)生電接觸，不影響被測電路，不消耗被測電源的功率，特別適合于大電流傳感。
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霍爾電流傳感器工作原理如圖6所示，標準圓環(huán)鐵芯有一個缺口，將霍爾傳感器插入缺口中，圓環(huán)上繞有線圈，當電流通過線圈時產(chǎn)生磁場，則霍爾傳感器有信號輸出。
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閉環(huán)式電流傳感器
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磁平衡式電流傳感器也叫霍爾閉環(huán)電流傳感器，也稱補償式傳感器，即主回路被測電流Ip在聚磁環(huán)處所產(chǎn)生的磁場通過一個次級線圈，電流所產(chǎn)生的磁場進行補償， 從而使霍爾器件處于檢測零磁通的工作狀態(tài)。
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磁平衡式電流傳感器的具體工作過程為：當主回路有一電流通過時，在導(dǎo)線上產(chǎn)生的磁場被聚磁環(huán)聚集并感應(yīng)到霍爾器件上， 所產(chǎn)生的信號輸出用于驅(qū)動相應(yīng)的功率管并使其導(dǎo)通，從而獲得一個補償電流Is。 這一電流再通過多匝繞組產(chǎn)生磁場 ，該磁場與被測電流產(chǎn)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(shù)相乘 所產(chǎn)生的磁場相等時，Is不再增加，這時的霍爾器件起指示零磁通的作用 ，此時可以通過Is來平衡。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(jīng)功率放大后，立即就有相應(yīng)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(tài)平衡的過程。
在一般的轉(zhuǎn)動部件中，可以用霍爾傳感器測量轉(zhuǎn)速，比如發(fā)動機的轉(zhuǎn)速。發(fā)動機的飛輪上有一圈齒，每個齒經(jīng)過霍爾傳感器時，會造成磁感應(yīng)強度變化，這個磁感應(yīng)強度變化能轉(zhuǎn)換成電壓的變化，計數(shù)器通過計數(shù)能夠測量轉(zhuǎn)速。
那么問題來了，計數(shù)器能夠告訴你轉(zhuǎn)速，但不能告訴你旋轉(zhuǎn)的方向，怎么測量飛輪的正反轉(zhuǎn)呢？
一個霍爾傳感器不行（其實一個霍爾傳感器也可以，只不過需要把齒進行處理成不對稱的），兩個行不行？
見下面的圖
這里有兩個霍爾傳感器，一個用于測量轉(zhuǎn)速，另一個用于測量轉(zhuǎn)向。測量轉(zhuǎn)速的霍爾傳感器用上升沿觸發(fā)，當轉(zhuǎn)速傳感器觸發(fā)中斷時，查看轉(zhuǎn)向傳感器的電位，如果轉(zhuǎn)向傳感器處于低電位，那么就判斷為順時針方向（根據(jù)實際情況確定）；如果轉(zhuǎn)速傳感器觸發(fā)中斷時，轉(zhuǎn)向傳感器處于高電位，則為逆時針方向。
霍爾傳感器方向：霍爾傳感器故障模式安裝方向
霍爾傳感器故障模式安裝方向
霍爾傳感器又稱位置傳感器，其故障主要是傳感器脫落，霍爾集成電路失效和引線斷開等。
傳感器一般有三個引腳，第一個是電源正極，第二個是接地，第三個是狀態(tài)輸出腳，只要確定是正極和地，剩下最后一個腳便是輸出腳，打開控制器電源，使傳感器能處于工作狀態(tài)，找一塊場強較高的磁鋼，反復(fù)用N，霍爾電流傳感器S極接近傳感器，用毫安表或信號測定儀測定輸出極與地間信號變化。
它的信號簡單，只有“有”和“無”兩種，即1和0，若用S極或N極接近都沒有任何信號，可確定霍爾集成電路失效。
在每只電流傳感器的外殼上都會有一個箭頭，這個箭頭的方向代表被測電流的流向，在傳感器的原邊接入被測電流時，霍爾電流傳感器要保證被測電流和流向與傳感器上所示的箭頭方向一致，否則會導(dǎo)致傳感器的輸出信號反向。
在每只電壓傳感器的外殼上都會有原邊電壓正極與負極，分別代表用于接入被測電壓信號的正，負極。
有的傳感器還會帶有接地輸出端“E”或“”的，通常這端子連接到屏蔽層，要與保護地連接，以起到屏蔽和抗霍爾電流傳感器干擾作用。
值得提醒的是，雖然傳感器可以交直流通用，但原邊接入的方向同樣會帶來副邊輸出的變化，原副邊波形會出現(xiàn)反向，對于測量電流較大的電流傳器來說，原邊一般為穿孔結(jié)構(gòu)，要根據(jù)穿孔的形狀，大小來選擇相應(yīng)的電纜或銅排，保證原過導(dǎo)體能順利通過穿孔，不要因?qū)w截面過大而損壞傳感器穿孔。
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霍爾傳感器方向：霍爾傳感器測磁場時如何確定磁感應(yīng)強度的方向
他有個標示面，當磁場線穿過那個面時，也就是從那個面正面穿過的時候，對應(yīng)的他的輸出應(yīng)該是正數(shù)，反之為負數(shù)。這樣就可以判別放向了
上面那位同學(xué)答的方法不錯，就是過程復(fù)雜了一些，測量實時性也不好，霍爾傳感器精度較高，（如果測的是平行磁場）可以用兩個互相垂直的霍爾傳感器，通入一樣大的電流，放入同一磁場，根據(jù)兩個傳感器所測得值及sin 和cos關(guān)系處理芯片上編程可以在幾微妙內(nèi)得出垂直磁場的方向！！金屬為什么不宜做金屬元件!!什么意思！聽不懂！
上面那位同學(xué)答的方法不錯，就是過程復(fù)雜了一些，測量實時性也不好，霍爾傳感器精度較高，（如果測的是平行磁場）可以用兩個互相垂直的霍爾傳感器，通入一樣大的電流，放入同一磁場，根據(jù)兩個傳感器所測得值及sin 和cos關(guān)系處理芯片上編程可以在幾微妙內(nèi)得出垂直磁場的方向！！金屬為什么不宜做金屬元件!!什么意思！聽不懂！
將霍爾片放入磁場中,繞軸線方向左右旋轉(zhuǎn)霍爾片,當示數(shù)最大時,磁場B垂直于霍爾片
