什么是霍尔传感器

　　霍尔传感器是根据霍尔效应制作的一种磁场传感器。通过霍尔效应实验测定的霍尔系数，能够判断半导体材料的导电类型、载流子浓度及载流子迁移率等重要参数。

　　霍尔效应是磁电效应的一种，这一现象是霍尔（A.H.Hall，1855—1938）于1879年在研究金属的导电机构时发现的。后来发现半导体、导电流体等也有这种效应，而半导体的霍尔效应比金属强得多，利用这现象制成的各种霍尔元件，广泛地应用于工业自动化技术、检测技术及信息处理等方面。霍尔效应是研究半导体材料性能的基本方法。

　　霍尔传感器的原理介绍

　　磁场中有一个霍尔半导体片，恒定电流I从A到B通过该片。在洛仑兹力的作用下，I的电子流在通过霍尔半导体时向一侧偏移，使该片在CD方向上产生电位差，这就是所谓的霍尔电压。

　　霍尔电压随磁场强度的变化而变化，磁场越强，电压越高，磁场越弱，电压越低，霍尔电压值很小，通常只有几个毫伏，但经集成电路中的放大器放大，就能使该电压放大到足以输出较强的信号。若使霍尔集成电路起传感作用，需要用机械的方法来改变磁场强度。下图所示的方法是用一个转动的叶轮作为控制磁通量的开关，当叶轮叶片处于磁铁和霍尔集成电路之间的气隙中时，磁场偏离集成片，霍尔电压消失。这样，霍尔集成电路的输出电压的变化，就能表示出叶轮驱动轴的某一位置。

　　利用这一工作原理，可将霍尔集成电路片用作用点火正时传感器。霍尔效应传感器属于被动型传感器，它要有外加电源才能工作，这一特点使它能检测转速低的运转情况。

　　霍尔传感器的特性

　　1、精度高：在工作温度区内精度优于1%，该精度适合于任何波形的测量;

　　2、线性度好：优于0.1%;

　　3、霍尔传感器可以测量任意波形的电流和电压，如：直流、交流、脉冲波形等，甚至对瞬态峰值的测量。副边电流忠实地反应原边电流的波形。而普通互感器则是无法与其比拟的，它一般只适用于测量50Hz正弦波;

　　4、原边电路与副边电路之间有良好的电气隔离，隔离电压可达9600Vrms;

　　5、宽带宽：高带宽的电流传感器上升时间可小于1μs;但是，电压传感器带宽较窄，一般在15kHz以内，6400Vrms的高压电压传感器上升时间约500uS，带宽约700Hz。

　　6、测量范围：霍尔传感器为系列产品，电流测量可达50KA，电压测量可达6400V。

　　使用霍尔传感器注意事项

　　在使用霍尔电流传感器时，应注意一下几点：

　　1、为了得到较好的动态特性和灵敏度，必须注意原边线圈和副边线圈的耦合，要耦合得好，最好用单根导线且导线完全填满霍尔传感器模块孔径。

　　2、使用中当大的直流电流流过传感器原边线圈，且次级电路没有接通电源|稳压器或副边开路，则其磁路被磁化，而产生剩磁，影响测量精度（故使用时要先接通电源和测量端M），发生这种情况时，要先进行退磁处理。其方法是次边电路不加电源，而在原边线圈中通一同样等级大小的交流电流并逐渐减小其值。

　　3、霍尔传感器都具有较强的抗外磁场干扰能力，但是，为了获得较高的测量准确度，当有较强的磁场干扰时，要采取适当的措施来解决。通常方法有：

　　调整模块方向，使外磁场对模块的影响最小;

　　在模块上加罩一个抗磁场的金属屏蔽罩。

　　4、测量的最佳精度是在额定值下得到的，当被测电流远低于额定值时，要获得最佳精度，原边可使用多匝，但是，需要注意导线的空间位置（参照第一条）。

　　霍尔传感器的应用

　　霍尔传感器的应用非常的广泛，在航空航天技术，医疗技术，交通运输，工业以及测量和测试等诸多领域都做出了重大的的贡献。目前应用领域比较活跃的就是电动自行车领域。这一切都归根于霍尼韦尔的高质量四霍尔式元件，其它高灵敏度霍尔效应锁存器采用的是双霍尔或者单霍尔元件，这使得它对封装应力非常敏感，而四霍尔元件则使这些传感器更加稳定和出色。

　　霍尔传感器电路图

　　1、霍尔传感器信号放大电路

　　2、霍尔接近开关组成的计数器电路

　　HK-1型霍尔接近开关组成的计数器电路图中采用了光电耦合器隔离和8位计算器。每当磁钢接近HK－1开关一次，计算器记一个数，并累加，从而完成计数功能。

　　3、霍尔接近开关用于数控机床PLC电路

　　此电路还可用于数控机床可编程控制器（PLC）上，其精度可达0.02mm，还可用于高速冲床、复杂纹进模具的送切料、行程控制等方面。

　　几种霍尔传感器的检测方法

　　一、线性霍尔元件的好坏判断

　　1、改变磁场的大小线性霍尔元件的好坏

　　将线性霍尔元件通电，输出端接上电压表，磁铁从远到近逐渐靠近线性霍尔元件时，该线性霍尔元件的输出电压逐渐从小到大变化，这说明该线性霍尔元件是好的，如果磁铁从远到近逐渐地靠近线性霍尔元件，该线性霍尔元件的输出电压保持不变，这说明该线性霍尔元件已被损坏。

　　2、改变线性霍尔元件恒流源的电流大小判断线性霍尔元件的好坏

　　磁铁保持不动（即对线性霍尔元件加入一个固定不变的磁场），使得线性霍尔元件恒流源的电流从零逐渐地向额定电流变化时（不能超过线性霍尔元件的额定电流），这时线性霍尔元件的输出电压也从小逐渐地向大变华，这说时该线性霍尔元件是好的，如果线性霍尔元件恒流的电流从零逐渐地向额定电流变化时，这时该线性霍尔元件的电压保持不变，这说明该线性霍尔元件已损坏。

　　二、单极开关型霍尔元件的好坏检测

　　将单极开关霍尔元件通电5V，输出端串联电阻，当磁铁远离开关霍尔元件时，开关霍尔元件的输出电压为高电平（+5V），当磁铁靠近开关霍乐元件时，开关霍尔元件的输出电压为低电平（+0.2V左右），这说明该开关开型霍尔元件是好的。如果不认靠近或离开霍尔开关，该霍尔开关的输出电平保持不变，则说明该霍尔开关已损坏。

　　三、双极锁存霍尔开关元件的好坏检测

　　当磁铁N极或S极靠近霍尔开关，输出是高电平或低电平，然后拿开霍尔元件，电平保持不变，再用刚才相反的磁极得到与刚刚相反的电平，这时说明霍尔元件是好的，如果当霍尔元件靠近得到的电平，在磁铁离开后不锁存，说明霍尔是坏的，当磁铁用相反的极性靠近霍尔，得不到与另一个极性靠近霍尔所得出相反的电平，那么这个霍尔开关也是坏的。