磁電式霍爾溫度補償

5.霍爾元件溫度補償霍爾元件是采用半導體材料制成的，半導體的許多參數都具有較大的溫度系數。

當溫度變化時，霍爾元件的下列參數發(fā)生變化：載流子濃度遷移率電阻率霍爾系數從而使霍爾元件產生溫度誤差。

為了減小霍爾元件的溫度誤差，可采用兩項措施：選用溫度系數小的元件；采用恒溫措施。

由UH=KHIB可看出：采用恒流源供電是個有效措施。但也只能是減小由于輸入電阻隨溫度變化所引起的激勵電流I的變化的影響。

霍爾元件的靈敏系數KH

也是溫度的函數，它隨溫度變化將引起霍爾電勢的變化。

霍爾元件的靈敏度系數與溫度的關系：

KH=KH0(1+αΔT)

KH0——溫度T0時的KH值；

α—霍爾電勢溫度系數。

大多數霍爾元件的溫度系數α是正值，

它們的霍爾電勢隨溫度升高而增加αΔT

倍。

但如果同時讓激勵電流Is

相應地減小，并能保持KH·Is

乘積不變，也就抵消了靈敏系數KH

增加的影響。

UH=KHIB

圖7-14就是按此思路設計的一個既簡單，補償效果又較好的補償電路。圖7-14恒流溫度補償電路

電路中Is為恒流源，分流電阻Rp與霍爾元件的激勵電極相并聯。當霍爾元件的輸入電阻隨溫度升高而增加時，旁路分流電阻Rp自動地增大分流，

減小了霍爾元件的激勵電流IH，從而達到補償的目的。

設初始溫度為T0，霍爾元件輸入電阻為Ri0，靈敏系數為KH0，分流電阻為Rp0，

當溫度升至T時，電路中各參數變?yōu)?/p>

δ——霍爾元件輸入電阻溫度系數；β——分流電阻溫度系數。

雖然溫度升高了ΔT，為使霍爾電勢不變，補償電路必須滿足溫升前、后的霍爾電勢不變，即UH0=UH，則

KH0IH0B=KHIHB

有KH0IH0=KHIH

經整理并略去αβ(ΔT)2高次項后得

α—霍爾電勢的溫度系數；

β——分流電阻的溫度系數；

δ——霍爾元件輸入電阻的溫度系數。

當霍爾元件選定后，它的輸入電阻Ri0和溫度系數δ及霍爾電勢溫度系數α是確定值。

由前式可計算出分流電阻Rp0及所需的溫度系數β值。為了滿足Rp0及β兩個條件，分流電阻可取溫度系數不同的兩種電阻的串、并聯組合，這樣雖然麻煩但效果很好。

7.2.2霍爾傳感器的應用霍爾元件的特點：結構簡單體積小動態(tài)特性好壽命長。

可以測量：磁感應強度有功功率電能位移。

圖7-15霍爾式位移傳感器的工作原理圖(a)磁場強度相同傳感器；(b)簡單的位移傳感器；(c)結構相同的位移傳感器

1.霍爾式微位移傳感器磁場強度相同傳感器

磁場強度相同的兩塊永久磁鐵，同極性相對地放置，霍爾元件處在兩塊磁鐵的中間。由于磁鐵中間的磁感應強度B=0，因此霍爾元件輸出的霍爾電勢UH也等于零，此時位移Δx=0。若霍爾元件在兩磁鐵中產生相對位移，霍爾元件感受到的磁感應強度也隨之改變，這時UH不為零，

其量值大小反映出霍爾元件與磁鐵之間相對位置的變化量。這種結構的傳感器，其動態(tài)范圍可達5mm，分辨率為0.001mm。

簡單的位移傳感器

在霍爾元件處于初始位置Δx=0時，霍爾電勢UH不等于零。

結構相同的位移傳感器

由兩個結構相同的磁路組成的霍爾式位移傳感器，為了獲得較好的線性分布，在磁極端面裝有極靴，霍爾元件調整好初始位置時，可以使霍爾電勢UH=0。

這種傳感器靈敏度很高，但它所能檢測的位移量較小，適合于微位移量及振動的測量。

2.霍爾式轉速傳感器

轉盤的輸入軸與被測轉軸相連，當被測轉軸轉動時，轉盤隨之轉動，固定在轉盤附近的霍爾傳感器便可在每一個小磁鐵通過時產生一個相應的脈沖，

檢測出單位時間的脈沖數，便可知被測轉速。根據磁性轉盤上小磁鐵數目多少就可確定傳感器測量轉速的分辨率。

3.霍爾計數裝置霍爾集成元件是將霍爾元件和放大器等集成在一塊芯片上。

它由霍爾元件、放大器、電壓調整電路、電流放大輸出電路、失調調整及線性度調整電路等幾部分組成，有三端T形單端輸出和八腳雙列直插型雙端輸出兩種結構。它的特點是輸出電壓在一定范圍內與磁感應強度成線性關系。

霍爾開關傳感器SL3501具有較高靈敏度的集成霍爾元件，能感受到很小的磁場變化，可對黑色金屬零件進行計數檢測。

黑色金屬：鐵、錳和鉻的統稱。包括鋼和其它以鐵為主的合金。

有色金屬：黑色金屬（鐵、錳、鉻）以外的所有金屬的統稱。如金、銀、銅、錫、汞、鋅等。圖7-17是對鋼球進行計數的工作示意圖和電路圖。

當鋼球通過霍爾開關傳感器時，傳感器可輸出峰值20mV的脈沖電壓，該電壓經運算放大器(μA741)放大