《霍爾傳感器的應(yīng)用》課件

2022/11/261

第八章：第三節(jié)霍爾傳感器的應(yīng)用

霍爾電勢是關(guān)于I、B、

三個變量的函數(shù)，即EH=KHIBcos

。利用這個關(guān)系可以使其中兩個量不變，將第三個量作為變量，或者固定其中一個量，其余兩個量都作為變量。這使得霍爾傳感器有許多用途。2022/11/261第八章：第三節(jié)霍爾傳感器的應(yīng)用2022/11/262霍爾特斯拉計（高斯計）

霍爾元件2022/11/262霍爾特斯拉計（高斯計）霍爾元件2022/11/263霍爾高斯計（特斯拉計）的使用

霍爾元件磁鐵2022/11/263霍爾高斯計（特斯拉計）的使用霍爾元件2022/11/264霍爾傳感器用于測量磁場強度

霍爾元件測量鐵心氣隙的B值2022/11/264霍爾傳感器用于測量磁場強度霍爾元件測2022/11/265霍爾轉(zhuǎn)速表

在被測轉(zhuǎn)速的轉(zhuǎn)軸上安裝一個齒盤，也可選取機械系統(tǒng)中的一個齒輪，將線性型霍爾器件及磁路系統(tǒng)靠近齒盤。齒盤的轉(zhuǎn)動使磁路的磁阻隨氣隙的改變而周期性地變化，霍爾器件輸出的微小脈沖信號經(jīng)隔直、放大、整形后可以確定被測物的轉(zhuǎn)速。SN線性霍爾磁鐵2022/11/265霍爾轉(zhuǎn)速表在被測轉(zhuǎn)速的轉(zhuǎn)軸2022/11/266霍爾轉(zhuǎn)速表原理

當(dāng)齒對準(zhǔn)霍爾元件時，磁力線集中穿過霍爾元件，可產(chǎn)生較大的霍爾電動勢，放大、整形后輸出高電平；反之，當(dāng)齒輪的空擋對準(zhǔn)霍爾元件時，輸出為低電平。2022/11/266霍爾轉(zhuǎn)速表原理當(dāng)齒對準(zhǔn)霍爾2022/11/267霍爾轉(zhuǎn)速傳感器在汽車防抱死裝置（ABS）中的應(yīng)用

若汽車在剎車時車輪被抱死，將產(chǎn)生危險。用霍爾轉(zhuǎn)速傳感器來檢測車輪的轉(zhuǎn)動狀態(tài)有助于控制剎車力的大小。帶有微型磁鐵的霍爾傳感器鋼質(zhì)霍爾2022/11/267霍爾轉(zhuǎn)速傳感器在汽車防抱死裝置（ABS2022/11/268霍爾轉(zhuǎn)速表的其他安裝方法

只要黑色金屬旋轉(zhuǎn)體的表面存在缺口或突起，就可產(chǎn)生磁場強度的脈動，從而引起霍爾電勢的變化，產(chǎn)生轉(zhuǎn)速信號?；魻栐盆F2022/11/268霍爾轉(zhuǎn)速表的其他安裝方法2022/11/269霍爾式無觸點汽車電子點火裝置

采用霍爾式無觸點電子點火裝置能較好地克服汽車合金觸點點火時間不準(zhǔn)確、觸點易燒壞、高速時動力不足等缺點。

汽車點火線圈高壓輸出接頭12V低壓電源輸入接頭2022/11/269霍爾式無觸點汽車電子點火裝置霍爾式無觸點汽車電子點火裝置工作原理

采用霍爾式無觸點電子點火裝置無磨損、點火時間準(zhǔn)確、高速時動力足。桑塔納汽車霍爾式分電器示意圖

1-觸發(fā)器葉片

2-槽口

3-分電器轉(zhuǎn)軸

4-永久磁鐵

5-霍爾集成電路（PNP型霍爾IC）

a）帶缺口的觸發(fā)器葉片

b）觸發(fā)器葉片與永久磁鐵及霍爾集成電路之間的安裝關(guān)系c）葉片位置與點火正時的關(guān)系

霍爾式無觸點汽車電子點火裝置工作原理采用霍爾式霍爾式無觸點汽車電子點火裝置(續(xù)）

當(dāng)葉片遮擋在霍爾IC面前時，PNP型霍爾IC的輸出為低電平，晶體管功率開關(guān)處于導(dǎo)通狀態(tài)，點火線圈低壓側(cè)有較大電流通過，并以磁場能量的形式儲存在點火線圈的鐵心中。

汽車電子點火電路及波形

1—點火開關(guān)2—達林頓晶體管功率開關(guān)3—點火線圈低壓側(cè)4—點火線圈鐵心5—點火線圈高壓側(cè)

6—分火頭

7—火花塞

a）電路

b）霍爾IC及點火線圈高壓側(cè)輸出波形

當(dāng)葉片槽口轉(zhuǎn)到霍爾IC面前時，霍爾IC輸出跳變?yōu)楦唠娖?，?jīng)反相變?yōu)榈碗娖?，達林頓管截止，切斷點火線圈的低壓側(cè)電流。由于沒有續(xù)流元件，所以存儲在點火線圈鐵心中的磁場能量在高壓側(cè)感應(yīng)出30~50kV的高電壓。

霍爾式無觸點汽車電子點火裝置(續(xù)）當(dāng)葉片遮擋在2022/11/2612汽車電子點火裝置使用的點火控制器、霍爾傳感器及點火總成磁鐵點火總成2022/11/2612汽車電子點火裝置使用的2022/11/2613霍爾式無刷電動機

霍爾式無刷電動機取消了換向器和電刷，而采用霍爾元件來檢測轉(zhuǎn)子和定子之間的相對位置，其輸出信號經(jīng)放大、整形后觸發(fā)電子線路，從而控制電樞電流的換向，維持電動機的正常運轉(zhuǎn)。由于無刷電動機不產(chǎn)生電火花及電刷磨損等問題，所以它在錄像機、CD唱機、光驅(qū)等家用電器中得到越來越廣泛的應(yīng)用。普通直流電動機使用的電刷和換向器2022/11/2613霍爾式無刷電動機霍爾式2022/11/2614無刷電動機在電動自行車上的應(yīng)用

電動自行車可充電電池組無刷電動機2022/11/2614無刷電動機在電動自行車上的應(yīng)用電動2022/11/2615無刷電動機在電動自行車上的應(yīng)用

無刷直流電動機的外轉(zhuǎn)子采用高性能釹鐵硼稀土永磁材料；三個霍爾位置傳感器產(chǎn)生六個狀態(tài)編碼信號，控制逆變橋各功率管通斷，使三相內(nèi)定子線圈與外轉(zhuǎn)子之間產(chǎn)生連續(xù)轉(zhuǎn)矩，具有效率高、無火花、可靠性強等特點。2022/11/2615無刷電動機在電動自行車上的應(yīng)用2022/11/2616電動自行車的無刷電動機及控制電路

去速度控制器

利用PWM調(diào)速2022/11/2616電動自行車的無刷電動機及控制電路2022/11/2617光驅(qū)用的無刷電動機內(nèi)部結(jié)構(gòu)2022/11/2617光驅(qū)用的無刷電動機內(nèi)部結(jié)構(gòu)2022/11/2618霍爾式接近開關(guān)

當(dāng)磁鐵的有效磁極接近、并達到動作距離時，霍爾式接近開關(guān)動作?；魻柦咏_關(guān)一般還配一塊釹鐵硼磁鐵。2022/11/2618霍爾式接近開關(guān)當(dāng)磁鐵的2022/11/2619霍爾式接近開關(guān)

用霍爾IC也能完成接近開關(guān)的功能，但是它只能用于鐵磁材料的檢測，并且還需要建立一個較強的閉合磁場。

在右圖中，當(dāng)磁鐵隨運動部件移動到距霍爾接近開關(guān)幾毫米時，霍爾IC的輸出由高電平變?yōu)榈碗娖?，?jīng)驅(qū)動電路使繼電器吸合或釋放，控制運動部件停止移動（否則將撞壞霍爾IC）起到限位的作用。2022/11/2619霍爾式接近開關(guān)用霍爾I霍爾式接近開關(guān)用于轉(zhuǎn)速測量演示n=60f4(r/min)軟鐵分流翼片

開關(guān)型霍爾ICT霍爾式接近開關(guān)用于轉(zhuǎn)速測量演示n=60f4(r/min)軟鐵2022/11/2621霍爾電流傳感器

將被測電流的導(dǎo)線穿過霍爾電流傳感器的檢測孔。當(dāng)有電流通過導(dǎo)線時，在導(dǎo)線周圍將產(chǎn)生磁場，磁力線集中在鐵心內(nèi)，并在鐵心的缺口處穿過霍爾元件，從而產(chǎn)生與電流成正比的霍爾電壓。2022/11/2621霍爾電流傳感器將被測電流2022/11/2622霍爾電流傳感器演示鐵心線性霍爾IC

EH=KHIB

I所實現(xiàn)的多媒體界面：I2022/11/2622霍爾電流傳感器演示鐵心線性霍爾IC2022/11/2623其他霍爾電流傳感器2022/11/2623其他霍爾電流傳感器2022/11/2624其他霍爾電流傳感器（續(xù)）2022/11/2624其他霍爾電流傳感器（續(xù)）2022/11/2625霍爾鉗形電流表（交直流兩用）壓舌豁口2022/11/2625霍爾鉗形電流表（交直流兩用）壓舌豁口2022/11/2626霍爾鉗形電流表演示直流200A量程被測電流的導(dǎo)線未放入鐵心時示值為零70.9A2022/11/2626霍爾鉗形電流表演示直流200A量程被鉗形表的環(huán)形鐵心可以張開，導(dǎo)線由此穿過霍爾鉗形電流表演示霍爾鉗形電流表演示霍爾鉗形電流表演示70.9A鉗形表的環(huán)形鐵心可以張開，導(dǎo)線由此穿過霍爾鉗形電流表演示2022/11/2628霍爾鉗形電流表的使用被測電流的導(dǎo)線從此處穿入鉗形表的環(huán)形鐵心手指按下此處，將鉗形表的鐵心張開將被測電流導(dǎo)線逐根夾到鉗形表的環(huán)形鐵心中

將空調(diào)電源的“三芯護套線”夾到鉗形表的環(huán)形鐵心中，鉗形表的示值為多少？為什么？2022/11/2628霍爾鉗形電流表的使用被測電流的導(dǎo)線從2022/11/2629霍爾鉗形電流表的使用（續(xù)）

叉形鉗形表漏磁稍大，但使用方便

用鉗形表測量電動機的相電流2022/11/2629霍爾鉗形電流表的使用（續(xù)）叉形鉗形2022/11/2630霍爾式電流諧波分析儀

被測電流的諧波頻譜鐵心的開合縫隙

鐵心的杠桿壓舌2022/11/2630霍爾式電流諧波分析儀被測電流的諧2022/11/2631作業(yè)

p135：2、3、5、62022/11/2631作業(yè)

p135：2、3、5、62022/11/2632出去活動一下2022/11/2632出去活動一下2022/11/2633

第八章：第三節(jié)霍爾傳感器的應(yīng)用

霍爾電勢是關(guān)于I、B、

三個變量的函數(shù)，即EH=KHIBcos

。利用這個關(guān)系可以使其中兩個量不變，將第三個量作為變量，或者固定其中一個量，其余兩個量都作為變量。這使得霍爾傳感器有許多用途。2022/11/261第八章：第三節(jié)霍爾傳感器的應(yīng)用2022/11/2634霍爾特斯拉計（高斯計）

霍爾元件2022/11/262霍爾特斯拉計（高斯計）霍爾元件2022/11/2635霍爾高斯計（特斯拉計）的使用

霍爾元件磁鐵2022/11/263霍爾高斯計（特斯拉計）的使用霍爾元件2022/11/2636霍爾傳感器用于測量磁場強度

霍爾元件測量鐵心氣隙的B值2022/11/264霍爾傳感器用于測量磁場強度霍爾元件測2022/11/2637霍爾轉(zhuǎn)速表

在被測轉(zhuǎn)速的轉(zhuǎn)軸上安裝一個齒盤，也可選取機械系統(tǒng)中的一個齒輪，將線性型霍爾器件及磁路系統(tǒng)靠近齒盤。齒盤的轉(zhuǎn)動使磁路的磁阻隨氣隙的改變而周期性地變化，霍爾器件輸出的微小脈沖信號經(jīng)隔直、放大、整形后可以確定被測物的轉(zhuǎn)速。SN線性霍爾磁鐵2022/11/265霍爾轉(zhuǎn)速表在被測轉(zhuǎn)速的轉(zhuǎn)軸2022/11/2638霍爾轉(zhuǎn)速表原理

當(dāng)齒對準(zhǔn)霍爾元件時，磁力線集中穿過霍爾元件，可產(chǎn)生較大的霍爾電動勢，放大、整形后輸出高電平；反之，當(dāng)齒輪的空擋對準(zhǔn)霍爾元件時，輸出為低電平。2022/11/266霍爾轉(zhuǎn)速表原理當(dāng)齒對準(zhǔn)霍爾2022/11/2639霍爾轉(zhuǎn)速傳感器在汽車防抱死裝置（ABS）中的應(yīng)用

若汽車在剎車時車輪被抱死，將產(chǎn)生危險。用霍爾轉(zhuǎn)速傳感器來檢測車輪的轉(zhuǎn)動狀態(tài)有助于控制剎車力的大小。帶有微型磁鐵的霍爾傳感器鋼質(zhì)霍爾2022/11/267霍爾轉(zhuǎn)速傳感器在汽車防抱死裝置（ABS2022/11/2640霍爾轉(zhuǎn)速表的其他安裝方法

只要黑色金屬旋轉(zhuǎn)體的表面存在缺口或突起，就可產(chǎn)生磁場強度的脈動，從而引起霍爾電勢的變化，產(chǎn)生轉(zhuǎn)速信號?；魻栐盆F2022/11/268霍爾轉(zhuǎn)速表的其他安裝方法2022/11/2641霍爾式無觸點汽車電子點火裝置

采用霍爾式無觸點電子點火裝置能較好地克服汽車合金觸點點火時間不準(zhǔn)確、觸點易燒壞、高速時動力不足等缺點。

汽車點火線圈高壓輸出接頭12V低壓電源輸入接頭2022/11/269霍爾式無觸點汽車電子點火裝置霍爾式無觸點汽車電子點火裝置工作原理

采用霍爾式無觸點電子點火裝置無磨損、點火時間準(zhǔn)確、高速時動力足。桑塔納汽車霍爾式分電器示意圖

1-觸發(fā)器葉片

2-槽口

3-分電器轉(zhuǎn)軸

4-永久磁鐵

5-霍爾集成電路（PNP型霍爾IC）

a）帶缺口的觸發(fā)器葉片

b）觸發(fā)器葉片與永久磁鐵及霍爾集成電路之間的安裝關(guān)系c）葉片位置與點火正時的關(guān)系

霍爾式無觸點汽車電子點火裝置工作原理采用霍爾式霍爾式無觸點汽車電子點火裝置(續(xù)）

當(dāng)葉片遮擋在霍爾IC面前時，PNP型霍爾IC的輸出為低電平，晶體管功率開關(guān)處于導(dǎo)通狀態(tài)，點火線圈低壓側(cè)有較大電流通過，并以磁場能量的形式儲存在點火線圈的鐵心中。

汽車電子點火電路及波形

1—點火開關(guān)2—達林頓晶體管功率開關(guān)3—點火線圈低壓側(cè)4—點火線圈鐵心5—點火線圈高壓側(cè)

6—分火頭

7—火花塞

a）電路

b）霍爾IC及點火線圈高壓側(cè)輸出波形

當(dāng)葉片槽口轉(zhuǎn)到霍爾IC面前時，霍爾IC輸出跳變?yōu)楦唠娖?，?jīng)反相變?yōu)榈碗娖剑_林頓管截止，切斷點火線圈的低壓側(cè)電流。由于沒有續(xù)流元件，所以存儲在點火線圈鐵心中的磁場能量在高壓側(cè)感應(yīng)出30~50kV的高電壓。

霍爾式無觸點汽車電子點火裝置(續(xù)）當(dāng)葉片遮擋在2022/11/2644汽車電子點火裝置使用的點火控制器、霍爾傳感器及點火總成磁鐵點火總成2022/11/2612汽車電子點火裝置使用的2022/11/2645霍爾式無刷電動機

霍爾式無刷電動機取消了換向器和電刷，而采用霍爾元件來檢測轉(zhuǎn)子和定子之間的相對位置，其輸出信號經(jīng)放大、整形后觸發(fā)電子線路，從而控制電樞電流的換向，維持電動機的正常運轉(zhuǎn)。由于無刷電動機不產(chǎn)生電火花及電刷磨損等問題，所以它在錄像機、CD唱機、光驅(qū)等家用電器中得到越來越廣泛的應(yīng)用。普通直流電動機使用的電刷和換向器2022/11/2613霍爾式無刷電動機霍爾式2022/11/2646無刷電動機在電動自行車上的應(yīng)用

電動自行車可充電電池組無刷電動機2022/11/2614無刷電動機在電動自行車上的應(yīng)用電動2022/11/2647無刷電動機在電動自行車上的應(yīng)用

無刷直流電動機的外轉(zhuǎn)子采用高性能釹鐵硼稀土永磁材料；三個霍爾位置傳感器產(chǎn)生六個狀態(tài)編碼信號，控制逆變橋各功率管通斷，使三相內(nèi)定子線圈與外轉(zhuǎn)子之間產(chǎn)生連續(xù)轉(zhuǎn)矩，具有效率高、無火花、可靠性強等特點。2022/11/2615無刷電動機在電動自行車上的應(yīng)用2022/11/2648電動自行車的無刷電動機及控制電路

去速度控制器

利用PWM調(diào)速2022/11/2616電動自行車的無刷電動機及控制電路2022/11/2649光驅(qū)用的無刷電動機內(nèi)部結(jié)構(gòu)2022/11/2617光驅(qū)用的無刷電動機內(nèi)部結(jié)構(gòu)2022/11/2650霍爾式接近開關(guān)

當(dāng)磁鐵的有效磁極接近、并達到動作距離時，霍爾式接近開關(guān)動作?；魻柦咏_關(guān)一般還配一塊釹鐵硼磁鐵。2022/11/2618霍爾式接近開關(guān)當(dāng)磁鐵的2022/11/2651霍爾式接近開關(guān)

用霍爾IC也能完成接近開關(guān)的功能，但是它只能用于鐵磁材料的檢測，并且還需要建立一個較強的閉合磁場。

在右圖中，當(dāng)磁鐵隨運動部件移動到距霍爾接近開關(guān)幾毫米時，霍爾IC的輸出由高電平變?yōu)榈碗娖?，?jīng)驅(qū)動電路使繼電器吸合或釋放，控制運動部件停止移動（否則將撞壞霍爾IC）起到限位的作用。2022/11/2619霍爾式接近開關(guān)用霍爾I霍爾式接近開關(guān)用于轉(zhuǎn)速測量演示n=60f4(r/min)軟鐵分流翼片

開關(guān)型霍爾ICT霍爾式接近開關(guān)用于轉(zhuǎn)速測量演示n=60f4(r/min)軟鐵2022/11/2653霍爾電流傳感器

將被測電流的導(dǎo)線穿過霍爾電流傳感器的檢測孔。當(dāng)有電流通過導(dǎo)線時，在導(dǎo)線周圍將產(chǎn)生磁場，磁力線集中在鐵心內(nèi)，并在鐵心的缺口處穿過霍爾元件，從而產(chǎn)生與電流成正比的霍爾電壓。2022/11/2621霍爾電流傳感器將被測電流2022/11/2654霍爾電流傳感器演示鐵心線性霍爾IC

EH=KHIB

I所實現(xiàn)的多媒體界面：I2022/11/2622霍爾電流傳感器演示鐵心線性霍爾IC2022/11/