CSIU-020磁性傳感器

CSIU-020磁性傳感器原理CSIU-020霍爾傳感器是一種磁傳感器。用它可以檢測磁場及其變化，可在各種與磁場有關的場合中使用。霍爾開關以霍爾效應為其工作基礎，是由霍爾元件和它的附屬電路組成的集成傳感器。在工業、交通運輸和日常生活中有著非常的應用。

一、CSIU-020磁性傳感器（一）霍爾效應如圖1所示，在半導體薄片兩端通以控制電流I，并在薄片的垂直方向施加磁感應強度為B的勻強磁場，則在垂直于電流和磁場的方向上，將產生電勢差為UH的霍爾電壓，它們之間的關系為 。

其中 為薄片的厚度，k稱為霍爾系數，它的大小與薄片的材料有關。上述效應稱為霍爾效應，它是德國物理學家霍爾于1879年研究載流導體在磁場中受力的性質時發現的。CSIU-020（二）霍爾元件根據霍爾效應，人們用半導體材料制成的元件叫霍爾元件。它有對磁場敏感、結構簡單、體積小、頻率響應寬、輸出電壓變化大和使用壽命長等點，因此，在測量、自動化、計算機和信息技術等領域的應用。（三）由于霍爾元件產生的電勢差很小，故通常將霍爾元件與放大器電路、溫度補償電路及穩壓電源電路等集成在一個芯片上，稱之為霍爾開關

霍爾開關也稱為霍爾集成電路，其外形較小，如圖2所示，是其中一種型號的外形圖。

二、CSIU-020，霍爾開關的分類

霍爾開關分為線性型霍爾開關和開關型兩種。（一）線性型霍爾開關由霍爾元件、線性放大器和射極跟隨器組成，它輸出模擬量。（二）開關型霍爾開關由穩壓器、霍爾元件、差分放大器，斯密特觸發器和輸出級組成，它輸出數字量。

三、霍爾開關的特性（一）線性型霍爾開關的特性

輸出電壓與外加磁場強度呈線性關系，如圖3所示，可見，在B1～B2的磁感應強度范圍內有較好的線性度，磁感應強度超出此范圍時則呈現飽和狀態。（二）開關型霍爾開關的特性如圖4所示，其中BOP為工作點&lquo;開&rquo;的磁感應強度，BRP為釋放點&lquo;關&rquo;的磁感應強度。

當外加的磁感應強度超過動作點Bop時，傳感器輸出電平，當磁感應強度降到動作點Bop以下時，傳感器輸出電平不變，一直要降到釋放點BRP時，傳感器才由電平躍變為電平。Bop與BRP之間的滯后使開關動作更為。另外還有一種&lquo;鎖鍵型&rquo;（或稱&lquo;鎖存型&rquo;）開關型霍爾開關，其特性如圖5所示。

當磁感應強度超過動作點Bop時，傳感器輸出由電平躍變為電平，而在外磁場撤消后，其輸出狀態保持不變（即鎖存狀態），必須施加反向磁感應強度達到BRP時，才能使電平產生變化。

四、霍爾開關的應用按被檢測對象的性質可將它們的應用分為：直接應用和間接應用。前者是直接檢測受檢對象本身的磁場或磁特性，后者是檢測受檢對象上人為設置的磁場，這個磁場是被檢測的信息的載體，通過它，將許多非電、非磁的物理量，例如速度、加速度、角度、角速度、轉數、轉速以及工作狀態發生變化的時間等，轉變成電學量來進行檢測和控制。（一）線性型霍爾開關主要用于一些物理量的測量。例如：1．電流傳感器由于通電螺線管內部存在磁場，其大小與導線中的電流成正比，故可以利用霍爾開關測量出磁場，從而確定導線中電流的大小。利用這一原理可以設計制成霍爾電流傳感器。其點是不與被測電路發生電接觸，不影響被測電路，不消耗被測電源的功率，特別于大電流傳感。

霍爾電流傳感器工作原理如圖6所示，圓環鐵芯有一個缺口，將霍爾開關插入缺口中，圓環上繞有線圈，當電流通過線圈時產生磁場，則霍爾開關有信號輸出。2．位移測量如圖7所示，兩塊*磁鐵同極性相對放置，將線性型霍爾開關置于中間，其磁感應強度為零，這個點可作為位移的零點，當霍爾開關在Z軸上作△Z位移時，傳感器有一個電壓輸出，電壓大小與位移大小成正比。

如果把拉力、壓力等參數變成位移，便可測出拉力及壓力的大小，如圖8所示，是按這一原理制成的力傳感器。

（二）開關型霍爾主要用于測轉數、轉速、風速、流速、接近開關、關門告知器、器、自動控制電路等。1．測轉速或轉數如圖9所示，，在非磁性材料的圓盤邊上粘一塊磁鋼，霍爾開關放在靠近圓盤邊緣處，圓盤旋轉一周，霍爾開關就輸出一個脈沖，從而可測出轉數（計數器），若接入頻率計，便可測出轉速。

如果把開關型霍爾開關按預定位置有規律地布置在軌道上，當裝在運動車輛上的永磁體經過它時，可以從測量電路上測得脈沖信號。根據脈沖信號的分布可以測出車輛的運動速度。2．各種實用電路開關型霍爾開關尺寸小、工作電壓范圍寬，工作，便宜，因此獲得極的應用。下面列舉兩個實用電路加以說明：電路1  防盜器

如圖10所示，將小磁鐵固定在門的邊緣上，將霍爾開關固定在門框的邊緣上，讓兩者靠近，即門處于關閉狀態時，磁鐵靠近霍爾開關，輸出端3為電平，當門被非法撬開時，霍爾開關輸出端3為電平，非門輸出端Y為電平，繼電器J吸合，Ja閉合，蜂鳴器得電后發出聲音。電路2  公共汽車門狀態顯示器

使用霍爾開關，只要再配置一塊小*磁鐵就很容易做成車門是否關好的指示器，例如公共汽車的三個門必須關閉，司機才可開車。電路如圖11所示，三片開關型霍爾開關分別裝在汽車的三個門框上，在車門適當位置各固定一塊磁鋼，當車門開著時，磁鋼遠離霍爾開關，輸出端為電平。若三個門中有一個未關好，則或非門輸出為電平，紅燈亮，表示還有門未關好，若三個門都關好，則或非門輸出為電平，綠燈亮，表示車門關好，司機可放心開車。