傳感器與檢測技術(shù)霍爾傳感器課件

1、傳感器與檢測技術(shù)霍爾傳感器課件Copyright 2004 WUT. All Rights Reserved.傳感器與檢測技術(shù)傳感器與檢測技術(shù)霍爾傳感器課件第七章第七章 霍爾傳感器霍爾傳感器傳感器與檢測技術(shù)傳感器與檢測技術(shù)霍爾傳感器課件第一節(jié)第一節(jié) 霍爾效應(yīng)霍爾效應(yīng) 傳感器與檢測技術(shù)傳感器與檢測技術(shù)霍爾傳感器課件 HHqEF 當(dāng)達(dá)到動態(tài)平衡時當(dāng)達(dá)到動態(tài)平衡時HHLEvBFFbUEHHqvBFL傳感器與檢測技術(shù)傳感器與檢測技術(shù)霍爾傳感器課件vBEH bdIjEHHxEv X為電荷的遷移率（為電荷的遷移率（m /vs）dBIxBbdIxbbvBbEUHH xRHdBIRUHH傳感器與檢測技術(shù)傳感器

2、與檢測技術(shù)霍爾傳感器課件 傳感器與檢測技術(shù)傳感器與檢測技術(shù)霍爾傳感器課件IBKUHH dRKHH傳感器與檢測技術(shù)傳感器與檢測技術(shù)霍爾傳感器課件第二節(jié)第二節(jié) 霍爾元件的基本特性霍爾元件的基本特性 傳感器與檢測技術(shù)傳感器與檢測技術(shù)霍爾傳感器課件傳感器與檢測技術(shù)傳感器與檢測技術(shù)霍爾傳感器課件傳感器與檢測技術(shù)傳感器與檢測技術(shù)霍爾傳感器課件 傳感器與檢測技術(shù)傳感器與檢測技術(shù)霍爾傳感器課件 當(dāng)霍爾元件的控制電流為當(dāng)霍爾元件的控制電流為IN時，若元件所處時，若元件所處位置磁感應(yīng)強(qiáng)度為零，則它的霍爾電勢應(yīng)該為零，位置磁感應(yīng)強(qiáng)度為零，則它的霍爾電勢應(yīng)該為零，但實(shí)際不為零。這時測得的空載霍爾電勢稱不等但實(shí)際不為零

3、。這時測得的空載霍爾電勢稱不等位電勢。位電勢。 產(chǎn)生這一現(xiàn)象的原因有：產(chǎn)生這一現(xiàn)象的原因有： （1）霍爾電極安裝位置不對稱或不在同一等電位面上；）霍爾電極安裝位置不對稱或不在同一等電位面上；（2）半導(dǎo)體材料不均勻造成了電阻率不均勻或是幾何）半導(dǎo)體材料不均勻造成了電阻率不均勻或是幾何尺寸不均勻。尺寸不均勻。（3）控制電極接觸不良造成控制電流不均勻分布等。）控制電極接觸不良造成控制電流不均勻分布等。傳感器與檢測技術(shù)傳感器與檢測技術(shù)霍爾傳感器課件不等位電勢是由霍爾電勢不等位電勢是由霍爾電勢c和和d之間的電阻之間的電阻ro決定的，稱為決定的，稱為不等位電阻不等位電阻 HIUr00傳感器與檢測技術(shù)傳感器

4、與檢測技術(shù)霍爾傳感器課件 其產(chǎn)生的原因有：其產(chǎn)生的原因有：（1）控制電極和霍爾電極與基片的連接屬）控制電極和霍爾電極與基片的連接屬于金屬與半導(dǎo)體的連接，這種連接是非于金屬與半導(dǎo)體的連接，這種連接是非完全歐姆接觸時。會產(chǎn)生整流效應(yīng)；完全歐姆接觸時。會產(chǎn)生整流效應(yīng)；（2）控制電流和霍爾電勢都是交流時，經(jīng)）控制電流和霍爾電勢都是交流時，經(jīng)整流效應(yīng)，它們各自都在霍爾電極之間整流效應(yīng)，它們各自都在霍爾電極之間建立直流電勢。建立直流電勢。（3）兩個霍爾電極焊點(diǎn)的不一致，造成兩）兩個霍爾電極焊點(diǎn)的不一致，造成兩焊點(diǎn)熱容量、散熱狀態(tài)的不一致，因而焊點(diǎn)熱容量、散熱狀態(tài)的不一致，因而引起兩電極溫度不同產(chǎn)生溫差電勢

5、，也引起兩電極溫度不同產(chǎn)生溫差電勢，也是寄生直流電勢的一部分。是寄生直流電勢的一部分。傳感器與檢測技術(shù)傳感器與檢測技術(shù)霍爾傳感器課件5. 寄生感應(yīng)電勢寄生感應(yīng)電勢 當(dāng)控制電流當(dāng)控制電流I為交變電流時，此電流形成為交變電流時，此電流形成的交變磁場在電極引線上要產(chǎn)生寄生感的交變磁場在電極引線上要產(chǎn)生寄生感應(yīng)電勢。為了減小寄生感應(yīng)電勢，要求應(yīng)電勢。為了減小寄生感應(yīng)電勢，要求各電極引線盡可能短，且布線合理以減各電極引線盡可能短，且布線合理以減少磁交鏈。少磁交鏈。 6. 6. 霍爾電勢溫度系數(shù)霍爾電勢溫度系數(shù) 在一定磁感應(yīng)強(qiáng)度和控制電流下，溫度每在一定磁感應(yīng)強(qiáng)度和控制電流下，溫度每變化變化11時，霍爾電

6、勢變化的百分率稱霍爾時，霍爾電勢變化的百分率稱霍爾電勢溫度系數(shù)。電勢溫度系數(shù)。 傳感器與檢測技術(shù)傳感器與檢測技術(shù)霍爾傳感器課件三、誤差及其補(bǔ)三、誤差及其補(bǔ)償償 1、零位誤差及其補(bǔ)償 霍爾元件在控制電流I=0或磁場B=0時出現(xiàn)的霍爾電壓UH，稱之為零位誤差。 （1）直流寄生電勢）直流寄生電勢 霍爾元件控制電流或霍爾電壓兩引線電極焊點(diǎn)大霍爾元件控制電流或霍爾電壓兩引線電極焊點(diǎn)大小不等、熱容量不同，或接觸不良、歐姆電阻大小小不等、熱容量不同，或接觸不良、歐姆電阻大小不等，因而引起溫差電勢。提高電極焊點(diǎn)結(jié)構(gòu)上的不等，因而引起溫差電勢。提高電極焊點(diǎn)結(jié)構(gòu)上的對稱性，保持電極引線接觸良好，且散熱條件相同，對

7、稱性，保持電極引線接觸良好，且散熱條件相同，可以減小這種直流寄生電勢?？梢詼p小這種直流寄生電勢。 傳感器與檢測技術(shù)傳感器與檢測技術(shù)霍爾傳感器課件 （2）寄生感應(yīng)電勢）寄生感應(yīng)電勢 當(dāng)控制電流當(dāng)控制電流I I為交變電流時，此電流形成的為交變電流時，此電流形成的交變磁場在電極引線上要產(chǎn)生寄生感應(yīng)電勢。交變磁場在電極引線上要產(chǎn)生寄生感應(yīng)電勢。為了減小寄生感應(yīng)電勢，要求各電極引線盡為了減小寄生感應(yīng)電勢，要求各電極引線盡可能短，且布線合理以減少磁交鍵?？赡芏?，且布線合理以減少磁交鍵。 （3）不等位電勢）不等位電勢 不等位電勢與霍爾電勢具有相同的數(shù)量級，不等位電勢與霍爾電勢具有相同的數(shù)量級，有時甚至超過霍

8、爾電勢。實(shí)用中，若想消有時甚至超過霍爾電勢。實(shí)用中，若想消除不等位電勢極其困難的，因而只有采用除不等位電勢極其困難的，因而只有采用補(bǔ)償?shù)姆椒?。由于不等位電勢由不等位電補(bǔ)償?shù)姆椒?。由于不等位電勢由不等位電阻產(chǎn)生，因而可以用分析電阻的方法找到阻產(chǎn)生，因而可以用分析電阻的方法找到一個不等位電勢的補(bǔ)償方法。一個不等位電勢的補(bǔ)償方法。 傳感器與檢測技術(shù)傳感器與檢測技術(shù)霍爾傳感器課件霍爾元件不等位電勢原理圖霍爾元件不等位電勢原理圖 （a）不對稱電極）不對稱電極（b）電極等效電橋）電極等效電橋 傳感器與檢測技術(shù)傳感器與檢測技術(shù)霍爾傳感器課件不等位電勢補(bǔ)償電路不等位電勢補(bǔ)償電路 （a）是電阻值較大的橋臂上并聯(lián)

9、電阻）是電阻值較大的橋臂上并聯(lián)電阻（b）是在兩相鄰橋臂上并聯(lián)電阻，以增加）是在兩相鄰橋臂上并聯(lián)電阻，以增加電極等效電橋的對稱性。電極等效電橋的對稱性。 傳感器與檢測技術(shù)傳感器與檢測技術(shù)霍爾傳感器課件 2、溫度誤差及其補(bǔ)償、溫度誤差及其補(bǔ)償 電路中用一個分流電阻電路中用一個分流電阻rT與霍爾元件的控制電極與霍爾元件的控制電極相并聯(lián)。當(dāng)霍爾元件的輸入電阻隨溫度升高而增相并聯(lián)。當(dāng)霍爾元件的輸入電阻隨溫度升高而增加時，旁路分流電阻自動加強(qiáng)分流，減小了霍爾加時，旁路分流電阻自動加強(qiáng)分流，減小了霍爾元件的控制電流元件的控制電流I，從而達(dá)到補(bǔ)償?shù)哪康?。，從而達(dá)到補(bǔ)償?shù)哪康摹?選擇溫度系數(shù)小的選擇溫度系數(shù)小的

10、霍爾元件霍爾元件 ；采取恒溫措施；采取恒溫措施；采用恒流源供電采用恒流源供電 。傳感器與檢測技術(shù)傳感器與檢測技術(shù)霍爾傳感器課件四、測量電路四、測量電路 1. 線性型測量電路線性型測量電路 U0正比于磁感應(yīng)強(qiáng)度，輸出電壓與正比于磁感應(yīng)強(qiáng)度，輸出電壓與外加磁感應(yīng)強(qiáng)度呈線性關(guān)系。外加磁感應(yīng)強(qiáng)度呈線性關(guān)系。 傳感器與檢測技術(shù)傳感器與檢測技術(shù)霍爾傳感器課件2. 開關(guān)型測量電路開關(guān)型測量電路 U0為開關(guān)量，差動放大器工作在開環(huán)狀態(tài)。為開關(guān)量，差動放大器工作在開環(huán)狀態(tài)。 傳感器與檢測技術(shù)傳感器與檢測技術(shù)霍爾傳感器課件第三節(jié)第三節(jié) 集成霍爾傳感器及應(yīng)用集成霍爾傳感器及應(yīng)用傳感器與檢測技術(shù)傳感器與檢測技術(shù)霍爾傳

11、感器課件一、開關(guān)型霍爾傳感器的組一、開關(guān)型霍爾傳感器的組成成傳感器與檢測技術(shù)傳感器與檢測技術(shù)霍爾傳感器課件輸出電平與磁感應(yīng)強(qiáng)度輸出電平與磁感應(yīng)強(qiáng)度 之間的關(guān)系之間的關(guān)系開關(guān)型集成霍爾傳感開關(guān)型集成霍爾傳感器輸出電平具有遲滯器輸出電平具有遲滯現(xiàn)象，其回差寬度現(xiàn)象，其回差寬度B=BHBL。B越越小，電平轉(zhuǎn)移靈敏度小，電平轉(zhuǎn)移靈敏度就越高；反之，就越高；反之，B越越大，輸出電平抗干擾大，輸出電平抗干擾能力越強(qiáng)。能力越強(qiáng)。 傳感器與檢測技術(shù)傳感器與檢測技術(shù)霍爾傳感器課件二、應(yīng)用二、應(yīng)用 1.1.國產(chǎn)國產(chǎn)CS835 霍爾無觸點(diǎn)開關(guān)霍爾無觸點(diǎn)開關(guān) B00，V VT T導(dǎo)通，導(dǎo)通，V V0 0=0=0B=0

12、， V VT T截止，截止，V V0 0=1=1可作安保設(shè)備用。集成器可作安保設(shè)備用。集成器件裝在門框上，永磁體裝件裝在門框上，永磁體裝門上。門打開時，開關(guān)輸門上。門打開時，開關(guān)輸出高電平，門鈴響。出高電平，門鈴響。 傳感器與檢測技術(shù)傳感器與檢測技術(shù)霍爾傳感器課件2.2.國產(chǎn)國產(chǎn)CS3120CS3120高溫霍爾傳感器的外型結(jié)構(gòu)高溫霍爾傳感器的外型結(jié)構(gòu)面對面對磁場磁場傳感器與檢測技術(shù)傳感器與檢測技術(shù)霍爾傳感器課件傳感器與檢測技術(shù)傳感器與檢測技術(shù)霍爾傳感器課件思考題：思考題：用開關(guān)型霍爾傳感器測量電動用開關(guān)型霍爾傳感器測量電動小汽車的路程和速度。小汽車的路程和速度。傳感器與檢測技術(shù)傳感器與檢測技術(shù)霍爾傳感器課件 媽媽新開了個淘寶店，歡迎前來捧場媽媽新開了個淘寶店，歡迎前來捧場 媽媽的淘寶點(diǎn)開了快半年了，主要賣的是毛絨玩具、坐墊、抱枕之類的，媽媽的淘寶點(diǎn)開了快半年了，主要賣的是毛絨玩具、坐墊、抱枕之類的，但生意一直不是很好，感覺媽媽還是很用心的，花了不少功夫，但是就是沒但生意一直不是很好，感覺媽媽還是很用心的，花了不少功夫，但是就是沒有人氣，所以我也來出自己的一份力，幫忙宣傳一下。有