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）。huoerxiaoyingchuanganqideshuchuxinhaoshiqijianzhouweicichangmidudehanshu。dangchuanganqizhouweidecitongmiduchaoguomougeyusheyuzhishi，chuanganqijiancedaotabingchanshengchengweihuoerdianyaV 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：

 

 

線(xian)性(xing)或(huo)模(mo)擬(ni)傳(chuan)感(gan)器(qi)提(ti)供(gong)連(lian)續(xu)的(de)電(dian)壓(ya)輸(shu)出(chu)，其(qi)隨(sui)著(zhe)強(qiang)磁(ci)場(chang)而(er)增(zeng)加(jia)，並(bing)且(qie)隨(sui)著(zhe)弱(ruo)磁(ci)場(chang)而(er)減(jian)小(xiao)。在(zai)線(xian)性(xing)輸(shu)出(chu)霍(huo)爾(er)效(xiao)應(ying)傳(chuan)感(gan)器(qi)中(zhong)

，隨(sui)著(zhe)磁(ci)場(chang)強(qiang)度(du)的(de)增(zeng)加(jia)，放(fang)大(da)器(qi)的(de)輸(shu)出(chu)信(xin)號(hao)也(ye)會(hui)增(zeng)加(jia)，直(zhi)到(dao)它(ta)開(kai)始(shi)飽(bao)和(he)電(dian)源(yuan)施(shi)加(jia)的(de)限(xian)製(zhi)。任(ren)何(he)額(e)外(wai)的(de)磁(ci)場(chang)增(zeng)加(jia)都(dou)不(bu)會(hui)對(dui)輸(shu)出(chu)產(chan)生(sheng)影(ying)響(xiang)，但(dan)會(hui)使(shi)其(qi)更(geng)加(jia)飽(bao)和(he)。

 

lingyifangmian，shuzishuchuchuanganqijuyoushimitechufaqi，neizhizhihoulianjiedaoyunsuanfangdaqi。dangtongguohuoerchuanganqidecitongliangchaoguoyushezhishi，qijiandeshuchuzaiqi“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

 

huoerxiaoyingchuanganqiyoucichangjihuo，bingqiezaixuduoyingyongzhong，gaizhuangzhikeyiyoulianjiedaoyidongzhouhuozhuangzhidedangeyongciticaozuo。youxuduobutongleixingdecitieyundong

，liru“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，其(qi)在(zai)線(xian)性(xing)裝(zhuang)置(zhi)中(zhong)表(biao)示(shi)磁(ci)場(chang)強(qiang)度(du)
，磁(ci)通(tong)密(mi)度(du)，作(zuo)為(wei)遠(yuan)離(li)霍(huo)爾(er)效(xiao)應(ying)傳(chuan)感(gan)器(qi)的(de)距(ju)離(li)的(de)函(han)數(shu)。磁(ci)場(chang)越(yue)近(jin)，因(yin)此(ci)磁(ci)場(chang)越(yue)強(qiang)，輸(shu)出(chu)電(dian)壓(ya)越(yue)大(da)
，反(fan)之(zhi)亦(yi)然(ran)。

 

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。

 

qujueyucichangjingguochuanganqidelingchangzhongxinxianshideweizhi，keyichanshengbiaoshizhengshuchuhefushuchudexianxingshuchudianya。zheyunxudingxiangyidongjiance
，qikeyishichuizhideyekeyishishuipingde。

 

霍huo爾er效xiao應ying傳chuan感gan器qi有you許xu多duo不bu同tong的de應ying用yong，尤you其qi是shi接jie近jin傳chuan感gan器qi。它ta們men可ke以yi代dai替ti光guang學xue和he光guang傳chuan感gan器qi使shi用yong

，環huan境jing條tiao件jian包bao括kuo水shui
，振zhen動dong
，汙wu垢gou或huo油you，例li如ru汽qi車che應ying用yong。霍huo爾er效xiao應ying器qi件jian也ye可ke用yong於yu電dian流liu檢jian測ce。

 

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(zhi)mV / 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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