智能傳感與檢測技術(shù) 課件 第7章霍爾傳感器與其他磁敏傳感器

機械工業(yè)出版社CHINAMACHINEPRESS霍爾傳感器與其他磁敏傳感器第7章智能傳感與檢測技術(shù)徐小華主編

ISBN978-7-111-76072-6霍爾傳感器與其他磁敏傳感器7智能傳感與檢測技術(shù)霍爾效應(yīng)7.1霍爾元件及特性參數(shù)7.2

集成霍爾傳感器7.3霍爾傳感器的應(yīng)用實例7.4其他磁敏傳感器7.5霍爾傳感器與其他磁敏傳感器07將金屬或半導(dǎo)體薄片置于磁感應(yīng)強度為B的磁場中，磁場方向垂直于薄片，當有電流I通過時，在垂直于電流和磁場的方向上將產(chǎn)生電動勢UH，這種物理現(xiàn)象稱為霍爾效應(yīng)。7.1霍爾效應(yīng)智能傳感與檢測技術(shù)霍爾傳感器與其他磁敏傳感器07霍爾電勢UH與輸入電流I及磁感應(yīng)強度B成正比，其靈敏度KH與霍爾系數(shù)RH成正比而與霍爾片厚度d成反比。所以，為了提高靈敏度，霍爾元件常制成薄片形狀。當磁感應(yīng)強度B的方向改變時，霍爾電勢的方向也隨之改變。如果所施加的磁場為交變磁場，則霍爾電勢為同頻率的交變電動勢。7.1霍爾效應(yīng)智能傳感與檢測技術(shù)霍爾傳感器與其他磁敏傳感器7智能傳感與檢測技術(shù)7.2霍爾元件及特性參數(shù)7.2.1霍爾元件霍爾片是一塊矩形半導(dǎo)體單晶薄片，引出4個引線，a、b兩根引線加激勵電壓或電流，稱為激勵電極；c、d引線為霍爾輸出引線，稱為霍爾電極。霍爾傳感器與其他磁敏傳感器7智能傳感與檢測技術(shù)霍爾元件的基本檢測電路圖霍爾元件的輸出電路圖霍爾傳感器與其他磁敏傳感器7智能傳感與檢測技術(shù)7.2.2霍爾元件的主要特性參數(shù)(1)霍爾元件的靈敏度系數(shù)KH。(2)額定激勵電流IN和最大允許激勵電流Imax。(3)輸入電阻Ri、輸出電阻RO。（4）霍爾電勢溫度系數(shù)ɑ?；魻杺鞲衅髋c其他磁敏傳感器7智能傳感與檢測技術(shù)7.3集成霍爾傳感器1.線性集成霍爾傳感器線性集成霍爾傳感器主要由霍爾元件、恒流源、放大電路組成，由恒流源提供穩(wěn)定的激勵電流，霍爾電勢輸出接入放大電路，輸出電壓較高，應(yīng)用廣泛。集成電路的輸出電壓與霍爾元件感受的磁場變化近似呈線性關(guān)系。

霍爾傳感器與其他磁敏傳感器7智能傳感與檢測技術(shù)2.開關(guān)集成霍爾傳感器常用的開關(guān)集成霍爾傳感器內(nèi)部元件由霍爾元件、放大電路、施密特觸發(fā)器等部分組成。穩(wěn)壓電路可使傳感器在較寬的電源電壓范圍內(nèi)工作，開關(guān)輸出可使該電路方便地與各邏輯電路連接。

霍爾傳感器與其他磁敏傳感器7智能傳感與檢測技術(shù)7.4霍爾傳感器的應(yīng)用實例7.4.1金屬零件霍爾計數(shù)裝置當鋼球通過霍爾開關(guān)傳感器的上方時，傳感器可輸出峰值20mV的脈沖電壓，該電壓經(jīng)運算放大器A（）放大后，驅(qū)動半導(dǎo)體三極管VT(2N5812)工作，VT輸出端便可接計數(shù)器進行計數(shù)，并通過顯示器顯示檢測數(shù)值?；魻杺鞲衅髋c其他磁敏傳感器7智能傳感與檢測技術(shù)7.4.2霍爾式無觸點汽車電子點火裝置霍爾式無觸點電子點火裝置安裝在分電器殼體中，它由觸發(fā)器葉片、永久磁鐵、霍爾IC及達林頓晶體管等組成。導(dǎo)磁性良好的觸發(fā)器葉片固定在分電器轉(zhuǎn)軸上，并隨之轉(zhuǎn)動。在葉片圓周上按氣缸數(shù)目開出相應(yīng)的槽口。葉片在永久磁鐵和霍爾IC之間的縫隙中旋轉(zhuǎn)，起屏蔽磁場和導(dǎo)通磁場的作用。

霍爾傳感器與其他磁敏傳感器7智能傳感與檢測技術(shù)7.5其他磁敏傳感器7.5.1磁敏電阻1．磁阻效應(yīng)及磁敏電阻常用的磁敏電阻由銻化銦薄片組成。未加磁場時，輸人電流從a端流向b端，內(nèi)部的電子e從b電極流向a電極，這時電阻值較??；當磁場垂直施加到銻化銦薄片上時，載流子（電子）受到洛侖茲力的影響，而向側(cè)面偏移，電子所經(jīng)過的路程比未受磁場影響時的路程長，從外電路來看，表現(xiàn)為電阻值增大。

霍爾傳感器與其他磁敏傳感器7智能傳感與檢測技術(shù)2.磁敏電阻的基本特性

圖7-13磁敏電阻的R-B曲線

圖7-14溫度補償電路霍爾傳感器與其他磁敏傳感器7智能傳感與檢測技術(shù)7.5.2磁敏二極管1．磁敏二極管結(jié)構(gòu)和工作原理當磁敏二極管未受到外界磁場作用，且外加如圖7-16a所示的正偏壓時，則有大量的空穴從P區(qū)通過I區(qū)進入N區(qū)，同時也有大量電子注入P區(qū)而形成電流。只有一部分電子和空穴在I區(qū)復(fù)合掉?；魻杺鞲衅髋c其他磁敏傳感器7智能傳感與檢測技術(shù)7.5.3磁敏晶體管1.磁敏晶體管的工作原理磁敏晶體管工作原理與磁敏二極管是相同的，磁敏晶體管也具有r區(qū)和I區(qū)，并增加了基極、發(fā)射極和集電極?；魻杺鞲衅髋c其他磁敏傳感器7智能傳感與檢測技術(shù)7.5.3磁敏晶體管2.磁敏晶體管的主要特性圖7-18磁敏晶體管的磁電特性曲線圖7-19磁敏晶體管的伏安特性曲線霍爾傳感器與其他磁敏傳感器7根據(jù)鐵磁物體對地磁的擾動，可檢測車輛的存在，也可以根據(jù)不同車輛對地磁產(chǎn)生的不同擾動來識別車輛類型。其靈敏度可以達到1mV/Gs，在15m之外或更遠的地方檢測到有無汽車通過。典型的應(yīng)用包括自動開門、路況監(jiān)測、停車場檢測、車輛位置監(jiān)測和紅綠燈控制等。智能傳感與檢測技術(shù)7.5.4磁敏傳感器的應(yīng)用實例1.磁敏電阻的應(yīng)用

霍爾傳感器與其他磁敏傳感器07磁敏二極管漏磁探傷儀是利用磁敏二極管可以檢測微弱磁場變化的特性而設(shè)計的。智能傳感與檢測技術(shù)7.5.4磁敏傳感器的應(yīng)用實例磁敏二極管漏磁探傷原理

待測物置于探頭4之下，并使之連續(xù)轉(zhuǎn)動，當激勵線圈2激磁后，鋼棒1被磁化。若鋼棒無損傷，則鐵芯3和