1、霍爾傳感器的工作原理是什么？

霍爾傳感器的工作原理是：

磁場(chǎng)中有一個(gè)霍爾半導(dǎo)體片，恒定電流I從A到B通過(guò)該片。在洛侖茲力的作用下，I的電子流在通過(guò)霍爾半導(dǎo)體時(shí)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。

霍爾電壓隨磁場(chǎng)強(qiáng)度的變化而變化，磁場(chǎng)越強(qiáng)，電壓越高，磁場(chǎng)越弱，電壓越低，霍爾電壓值很小，通常只有幾個(gè)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(qiáng)的信號(hào)。

若使霍爾集成電路起傳感作用，需要用機(jī)械的方法來(lái)改變磁感應(yīng)強(qiáng)度。下圖所示的方法是用一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)的葉輪作為控制磁通量的開(kāi)關(guān)，當(dāng)葉輪葉片處于磁鐵和霍爾集成電路之間的氣隙中時(shí)，磁場(chǎng)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(dòng)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(diǎn)火正時(shí)傳感器?；魻栃?yīng)傳感器屬于被動(dòng)型傳感器，它要有外加電源才能工作，這一特點(diǎn)使它能檢測(cè)轉(zhuǎn)速低的運(yùn)轉(zhuǎn)情況。

霍爾效應(yīng)傳感器：

1-霍爾半導(dǎo)體元件  2-永久磁鐵  3-擋隔磁力線的葉片。

霍爾傳感器是根據(jù)霍爾效應(yīng)制作的一種磁場(chǎng)傳感器?；魻栃?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(jī)構(gòu)時(shí)發(fā)現(xiàn)的。

后來(lái)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?gòu)?qiáng)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(dòng)化技術(shù)、檢測(cè)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(guò)霍爾效應(yīng)實(shí)驗(yàn)測(cè)定的霍爾系數(shù)，能夠判斷半導(dǎo)體材料的導(dǎo)電類(lèi)型、載流子濃度及載流子遷移率等重要參數(shù)。

由霍爾效應(yīng)的原理知，霍爾電勢(shì)的大小取決于:Rh為霍爾常數(shù)，它與半導(dǎo)體材質(zhì)有關(guān);I為霍爾元件的偏置電流;B為磁場(chǎng)強(qiáng)度;d為半導(dǎo)體材料的厚度。

對(duì)于一個(gè)給定的霍爾器件，當(dāng)偏置電流I固定時(shí)，UH將完全取決于被測(cè)的磁場(chǎng)強(qiáng)度B。

2、霍爾傳感器工作原理

磁場(chǎng)平衡式霍爾電流傳感器是由原邊電路、聚磁環(huán)、霍爾元件、次級(jí)線圈、放大器等組成，如圖所示。其工作原理是磁場(chǎng)平衡式的，即原邊電流所產(chǎn)生的磁場(chǎng)，用通過(guò)次級(jí)線圈的電流所產(chǎn)生的磁場(chǎng)進(jìn)行補(bǔ)償，使霍爾元件始終處于檢測(cè)零磁通的工作狀態(tài)。具體工作過(guò)程為：

當(dāng)原邊回路有一大電流I

流過(guò)時(shí)，在導(dǎo)線周?chē)a(chǎn)生一個(gè)強(qiáng)的磁場(chǎng)H

，這一磁場(chǎng)被聚磁環(huán)聚集，并感應(yīng)霍爾元件，使其有一個(gè)信號(hào)輸出U

，這一信號(hào)經(jīng)放大器N放大，再輸入到功率放大器中，這時(shí)相應(yīng)的功率管導(dǎo)通，從而獲得一個(gè)補(bǔ)償電流I

。由于這一電流要通過(guò)很多匝繞組，多匝導(dǎo)線所產(chǎn)生的磁場(chǎng)Hs與原邊電流所產(chǎn)生的磁場(chǎng)H

方向相反，因而相互抵消，引起磁路中總的磁場(chǎng)變小，使霍爾器件的輸出逐漸減小，最后當(dāng)I

與匝數(shù)相乘所產(chǎn)生的磁場(chǎng)H

與I

所產(chǎn)生的磁場(chǎng)H

相等時(shí)，達(dá)到磁場(chǎng)平衡，I

不再增加，這時(shí)霍爾元件就處于零磁通檢測(cè)狀態(tài)。上述過(guò)程是在非常短的時(shí)間內(nèi)完成的，這一平衡的建立所需時(shí)間在1μs之內(nèi)，且是一個(gè)動(dòng)態(tài)平衡過(guò)程，即：原邊電流Ip的任何變化都會(huì)破壞這一磁場(chǎng)平衡，一旦磁場(chǎng)失去平衡，霍爾元件就有信號(hào)輸出，經(jīng)放大器放大后，立即有相應(yīng)的電流流過(guò)次級(jí)線圈對(duì)其進(jìn)行補(bǔ)償。因此從宏觀上看，次級(jí)補(bǔ)償電流的安匝數(shù)在任何時(shí)刻都與原邊電流的安匝數(shù)相等，即：

其中：Np為原邊匝數(shù)，Ip原邊電流；Ns為次級(jí)匝數(shù)，Is為次級(jí)電流。所以，若已知Np、Ns，測(cè)得Is，即可得到原邊電流Ip的大小。利用同樣的原理，可進(jìn)行電壓測(cè)量，只需在原邊線圈回路中串聯(lián)一個(gè)電阻R1，將原邊電流Ip轉(zhuǎn)換成被測(cè)電壓Up。即：Up=(R1+Rin)Ip=(R1+Rin)NsIs/Np

式中Rin為原邊內(nèi)阻。磁平衡式電流電壓傳感器測(cè)量輸出信號(hào)為電流形式Is。若要獲得電壓的輸出形式，用戶(hù)需在M端和電源零點(diǎn)之間串一只電阻Rm，并在其上取電壓Um，如圖所示，串聯(lián)電阻的大小由下式限定：

其中：Emin為電源輸出最小電壓，Ri為傳感器次級(jí)內(nèi)阻，Uces為輸出功率管的飽和壓降。用戶(hù)可取的最大電壓為：Ummax=Rmmax╳Is

3、霍爾傳感器工作原理

霍爾傳感器工作原理：

一個(gè)霍爾元件一般有四個(gè)引出端子，其中兩根是霍爾元件的偏置電流I的輸入端，另兩根是霍爾電壓的輸出端。如果兩輸出端構(gòu)成外回路，就會(huì)產(chǎn)生霍爾電流。

一般地說(shuō)，偏置電流的設(shè)定通常由外部的基準(zhǔn)電壓源給出；若精度要求高，則基準(zhǔn)電壓源均用恒流源取代。為了達(dá)到高的靈敏度，有的霍爾元件的傳感面上裝有高導(dǎo)磁系數(shù)的鍍膜合金；這類(lèi)傳感器的霍爾電勢(shì)較大，但在0.05T左右出現(xiàn)飽和，僅適用在低量限、小量程下使用。

霍爾傳感器優(yōu)點(diǎn)：

1、 霍爾傳感器可以測(cè)量任意波形的電流和電壓，如：直流、交流、脈沖波形等，甚至對(duì)瞬態(tài)峰值的測(cè)量。副邊電流忠實(shí)地反應(yīng)原邊電流的波形。而普通互感器則是無(wú)法與其比擬的，它一般只適用于測(cè)量50Hz正弦波；

2、 原邊電路與副邊電路之間有良好的電氣隔離，隔離電壓可達(dá)9600Vrms；

3、精度高：在工作溫度區(qū)內(nèi)精度優(yōu)于1%，該精度適合于任何波形的測(cè)量；

4、線性度好：優(yōu)于0.1%；

5、寬帶寬：高帶寬的電流傳感器上升時(shí)間可小于1μs；但是，電壓傳感器帶寬較窄，一般在15kHz以?xún)?nèi)，6400Vrms的高壓電壓傳感器上升時(shí)間約500uS，帶寬約700Hz。