第10期 张欣等:新型霍尔传感器的特性及在测量与控制中的应用 才能达到释放点,输出截止转为高电平,可见具有锁存的相对位置发生变化时,传感器输出电压就反映了位 记忆功能.常见的集成霍尔锁存器有UQN3075和移的数值.此法适用于0~2mm范围内的微小位移测 USI881 量.同样该传感器还可将浮力压力等参量变化转变为 24集成霍尔传感器的启动方式 位移变化,进行力学量的测量 集成霍尔传感器的启动方式一般可分为3种21 l)磁极正对霍尔传感器接近启动.当磁极正对传 感器接近时,典型的启动场强为20~40mT,或者有8 霍尔器件 12mm的间距 2)磁极侧向经过霍尔传感器启动当磁极侧向以 09mm的间距经过传感器时,相当于对传感器进行 次“开”与“关” 3)磁路间断启动当磁极正对霍尔传感器且间距 固定时,若中间无铁磁性物质阻挡,磁路畅通,则传感 图2霍尔位置传感器工作原理 器为开;若中间有铁磁性物质阻碍,磁路断,则传感器31.4角度测量 处于关状态,如图1 霍尔器件 当霍尔器件置于永久磁铁的磁场中,其输出电压 与∞s成正比,如图2(b)所示,利用这个关系可检测 角度,将它装在自动调节杠杆上,就可通过采集电压输 出,得到角度变化,从而做出相应的调节 铁磁性转轮 3.2集成霍尔开关的应用 3.2.1计数转数和转速的测量 由于集成霍尔开关灵敏度较高,抗干扰能力强,因 图1磁路变化启动霍尔传感器 而大量用于计数、转数和转速的测量中,一般有两种方 法:在非铁磁性材料圆盘边缘粘一小磁钢,将霍尔开关 3霍尔传感器在自动控制及信息处理中的应固定于圆盘边缘附近,当圆盘转动磁钢经过霍尔开关 时,霍尔开关将输出一脉冲 法是将小磁钢粘在 3.1集成线性霍尔传感器的应用 霍尔开关背面,一起靠近转动的齿轮,由于齿轮的凹与 3.1.1电流测量 凸,使霍尔开关的磁强度呈明显变化,霍尔开关同 在工业上,对几十甚至上百安培的大电流的测量 雀尔器件 常用的方法是:在被测导线外套上一个带有缺口的标 准圆环铁心,将集成线性霍尔传感器插入缺口中,因铁 心中的磁感应强度与导线中的电流成正比,传感器输 出电压即反映导线中电流的大小,同时还可制成电流 铁磁性齿轮 过载检测或过载保护装置在使用电焊机及大电流配 电的企业中,大量使用了该电流传感器P 3.1.2磁感应强度测量 尔开关 目前国产的数字式毫特仪量程为0~2T,精度为 0.1mT,准确度优于0.5%,在科研、工业中已经大量应 液体流动方向 用于磁感应强度的测量 3.1.3位移测量和力的测量 霍尔位置传感器工作原理如图2(a).将两块永久 铁磁管道 磁铁同极相对而置,再将与位移物体相连的霍尔传感 器置于其中磁感应强度为零处,当传感器与两块磁铁 图3霍尔开关计数 2 o1995-2005 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co, Ltd. All rights reserved.才能达到释放点 ,输出截止转为高电平 ,可见具有锁存 记忆功能. 常见的集成霍尔锁存器有 UGN3075 和 US1881. 2. 4 集成霍尔传感器的启动方式 集成霍尔传感器的启动方式一般可分为 3 种[2 ] : 1) 磁极正对霍尔传感器接近启动. 当磁极正对传 感器接近时 ,典型的启动场强为 20～40 mT ,或者有 8～ 12 mm 的间距. 2) 磁极侧向经过霍尔传感器启动. 当磁极侧向以 0. 9 mm 的间距经过传感器时 ,相当于对传感器进行一 次“开”与“关”. 3) 磁路间断启动. 当磁极正对霍尔传感器且间距 固定时 ,若中间无铁磁性物质阻挡 ,磁路畅通 ,则传感 器为开 ;若中间有铁磁性物质阻碍 ,磁路断 ,则传感器 处于关状态 ,如图 1. 图 1 磁路变化启动霍尔传感器 3 霍尔传感器在自动控制及信息处理中的应用 3. 1 集成线性霍尔传感器的应用 3. 1. 1 电流测量 在工业上 ,对几十甚至上百安培的大电流的测量 , 常用的方法是 :在被测导线外套上一个带有缺口的标 准圆环铁心 ,将集成线性霍尔传感器插入缺口中 ,因铁 心中的磁感应强度与导线中的电流成正比 ,传感器输 出电压即反映导线中电流的大小 ,同时还可制成电流 过载检测或过载保护装置. 在使用电焊机及大电流配 电的企业中 ,大量使用了该电流传感器[2 ] . 3. 1. 2 磁感应强度测量 目前国产的数字式毫特仪量程为 0～2 T ,精度为 0. 1 mT ,准确度优于 0. 5 % ,在科研、工业中已经大量应 用于磁感应强度的测量. 3. 1. 3 位移测量和力的测量 霍尔位置传感器工作原理如图 2 (a) . 将两块永久 磁铁同极相对而置 ,再将与位移物体相连的霍尔传感 器置于其中磁感应强度为零处 ,当传感器与两块磁铁 的相对位置发生变化时 ,传感器输出电压就反映了位 移的数值. 此法适用于 0～2 mm 范围内的微小位移测 量. 同样该传感器还可将浮力、压力等参量变化转变为 位移变化 ,进行力学量的测量. 图 2 霍尔位置传感器工作原理 3. 1. 4 角度测量 当霍尔器件置于永久磁铁的磁场中 ,其输出电压 与 cosθ成正比 ,如图 2 (b) 所示 ,利用这个关系可检测 角度 ,将它装在自动调节杠杆上 ,就可通过采集电压输 出 ,得到角度变化 ,从而做出相应的调节. 图 3 霍尔开关计数 3. 2 集成霍尔开关的应用 3. 2. 1 计数、转数和转速的测量 由于集成霍尔开关灵敏度较高 ,抗干扰能力强 ,因 而大量用于计数、转数和转速的测量中 ,一般有两种方 法 :在非铁磁性材料圆盘边缘粘一小磁钢 ,将霍尔开关 固定于圆盘边缘附近 ,当圆盘转动 ,磁钢经过霍尔开关 时 ,霍尔开关将输出一脉冲 ;另一方法是将小磁钢粘在 霍尔开关背面 ,一起靠近转动的齿轮 ,由于齿轮的凹与 凸 ,使霍尔开关的磁感应强度呈明显变化 ,霍尔开关同 第 10 期 张 欣等 :新型霍尔传感器的特性及在测量与控制中的应用 92 © 1995-2005 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved