在本视频中,我们将了解霍尔效应以及霍尔效应传感器的工作原理。
霍尔效应是最常用的磁场测量方法,霍尔效应传感器非常受欢迎,现代应用中很广泛。
例如,它们可以作为车轮速度传感器在车辆中找到,也可以在曲轴或凸轮轴位置传感器中找到。
它们常常也被用作开关,微电子机械系统,接近传感器等。
现在我们将看看其中一些传感器,看看它们是如何工作的。
但首先让我们来解释什么是霍尔效应。
这是一个解释霍尔效应的实验,如果我们有一个如下图所示的锡导电板,并且我们设置电流流向它,电荷载流子将从板的一侧到另一侧以直线流动。
现在,如果我们如下图所示在板附近引入磁场,由于一种叫做洛伦兹力的力,我们会扰乱电荷载流子的直线流动。
在这种情况下,电子将如下图所示偏转到板的一侧,而正极偏转到板的另一侧。
这意味着如果我们现在在这两侧之间放置一个电表,我们会捕捉到有可被测量的电压,因此在我们解释此时获得可测量电压的效果即为霍尔效应。
在1879年Edwin Hall刚发现它之后,整个磁效应传感器的基础元件,大多数每高斯仅有几微伏的非常小的电压,因此这些器件通常由内置高增益放大器制造。
有两种类型的霍尔效应传感器,一种提供模拟量,另一种提供数字量输出。
模拟量传感器由电压调节器,整体元件和放大器组成。
从下面电路原理图中可以看出,传感器的输出是模拟量,与整个元件输出或磁场强度成正比。
这种类型的传感器适用于测量接近度,因为它们的连续线性输出。
另一方面,数字输出传感器只为输出状态提供开或关。
这种类型的传感器有一个额外的元件。
如电路原理图所示,这是施密特触发器,它提供迟滞或者不同的阈值电平,因此输出为高电平或低电平。
这种传感器的一个例子是孔效应,它们通常用作限位开关。
例如,在3D打印和数控机床中,以及用于工业自动化系统中的检测和定位,霍尔效应传感器的另一个现代应用是测量轮速或转速以及确定发动机系统中曲轴或凸轮轴的位置。
这些传感器由一个整体元件和一个永磁体组成,它们放置在旋转轴上的重新安装的磁盘附近。
传感器和磁盘尖端之间的间隙非常小,每次当转齿在传感器旁边通过时,它会改变周围的磁场,使传感器的输出变高或变低。
所以传感器的输出是一个方波信号,可以很容易地用来计算旋转轴的转速。如下图所示。
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- 翻译:爱泽工业(如有偏颇,敬请指正)