由霍尔效应的原理知,,,,,,霍尔电势的大小取决于: 式中,,,,,,Rh为霍尔常数,,,,,,它与半导体材质有关;;;;;;IC为霍尔元件的偏置电流;;;;;;B为磁场强度;;;;;;d为半导体材料的厚度。。。。。 对于一个给定的霍尔器件,,,,,,Vh将完全取决于被测的磁场强度B。。。。。
一个霍尔元件一般有四个引出端子,,,,,,其中两根是霍尔元件的偏置电流IC的输入端,,,,,,另两根是霍尔电压的输出端。。。。。如果两输出端构成外回路,,,,,,就会产生霍尔电 流。。。。。一般地说,,,,,,偏置电流的设定通常由外部的基准电压源给出;;;;;;若精度要求高,,,,,,则基准电压源均用恒流源取代。。。。。为了达到高的灵敏度,,,,,,有的霍尔元件的传感面上装有高导磁系数的坡莫合金;;;;;;这类传感器的霍尔电势较大,,,,,,但在0.05T左右出现饱和,,,,,,仅适用在低量限、小量程下使用。。。。。
近年来,,,,,,由于半导体技术的飞速发展,,,,,,出现了各种类型的新型集成霍尔元件。。。。。这类元件可以分为两大类,,,,,,一类是线性元件,,,,,,另一类是开关类元件。。。。。
线性霍尔元件的原理及应用
UGN350lT是一种目前较常用的三端型线性霍尔元件。。。。。它由稳压器、霍尔发生器和放大器组成。。。。。用UGN350lT可以十分方便地组成一台高斯计。。。。。其使用十分简单,,,,,,先使B=0,,,,,,记下表的示值VOH,,,,,,再将探头端面贴在被测对象上,,,,,,记下新的示值VOH1。。。。。
ΔVOH=VOH1-VOH
如果ΔVOH>0,,,,,,说明探头端面测得的是N极;;;;;;反之为S极。。。。。UGN3501T的灵敏度为7V/T,,,,,,由此即可测出相应的被测磁感应强度B。。。。。
如果采用数字电压表(DVM),,,,,,可得图1所示的线性高斯计。。。。。运放采用高精度运放CA3130。。。。。该电路的具体调零方式为:开启电源后,,,,,,令B=0,,,,,,调节 W1使DVM的示值为零,,,,,,然后用一块标准的钕铝硼磁钢(B=0.1T)贴在探头端面上,,,,,,调节W2使DVM的示值为1V即可。。。。。本高斯计检测时示值如果为 -200mV,,,,,,则探头端面检测的是S极,,,,,,磁场强度为0.02T。。。。。本高斯计也可用来测量交变的磁场�。。。。�,,,,不过DVM应改为交流电压表。。。。。显然使用图1的电路可以很方便地扩展普通数字万用表的功能。。。。。

用UGN3501T还可以十分方便地组成如图2所示的钳形电流表。。。。。将霍尔元件置于钳形冷轧硅钢片的空隙中,,,,,,当有电流流过导线时,,,,,,就会在钳形圆环中产 生磁场�。。。。�,,,,其大小正比于流过导线电流的安匝数;;;;;;这个磁场作用于霍尔元件,,,,,,感应出相应的霍尔电势,,,,,,其灵敏度为7V/T,,,,,,经过运放μA741调零,,,,,,线性放大后送 入DVM,,,,,,组成数字式钳形电流表。。。。。该表的调试也十分简单:导线中的电流为零时,,,,,,调节W1、W2使DVM的示值为零。。。。。然后输入50A的电流,,,,,,调W3使DVM 读数为5V;;;;;;反向输入-50A电流,,,,,,数字表示值为-5V。。。。。反复调节W1、W2、W3,,,,,,读数即可符合要求。。。。。本钳形电流表经实验,,,,,,其灵敏度不小于 0.1V/A,,,,,,同样,,,,,,本电流表也可用于交流电流的测量,,,,,,将DVM换成交流电压表即可,,,,,,十分方便。。。。。

开关型霍尔传感器的原理及应用
开关型霍尔传感器可分为单稳态和双稳态,,,,,,内部均有5个部分,,,,,,即由稳压源、霍尔电势发生器、差分放大器、施密特触发器以及输出级组成。。。。。双稳态传感器具 有两组对称的施密特整形电路。。。。。图3是单稳态开关集成霍尔元件UGN3020的功能图及输出特性。。。。。对于开关型传感器的正值规定是:用磁铁的S极接近传感器的 端面所形成的B值为正值。。。。。由图3看出,,,,,,当B=0时,,,,,,V0为高电平;;;;;;当外磁场增至BOP时,,,,,,输出V0由高电平转为低电平。。。。。外磁场由BOP降至BrP时,,,,,,输出 V0由低电平反向,,,,,,BrP被称为释放点。。。。。对于UGN3020,,,,,,BOP=0.022T,,,,,,BRP=0.0165T,,,,,,VOL=80~150mV,,,,,,VOH=4V,,,,,, 工作电压为4.5V~24V。。。。。

UGN3020可组成转速计探头。。。。。该探头由霍尔元件UGN3020和磁钢组成测量电路。。。。。将具有10个齿的圆盘固定于被测对象的旋转主轴上。。。。。当圆盘齿 经过测量磁路的间隙时,,,,,,霍尔元件输出高电平,,,,,,其他时间输出为低电平;;;;;;这样圆盘每转一周,,,,,,电路输出10个脉冲,,,,,,脉冲经过分频后,,,,,,用频率计即可测出被测对象的 实际转速。。。。。

用集成霍尔传感器还可以组成过流检测保�;;;;;さ缏罚�,,,,该电路如图4所示。。。。。UGN3020固定于环形互感磁钢的空隙中,,,,,,调整传感面的位置,,,,,,即可调节其动作的起始磁场�。。。。�,,,,图中的继电器如用内含双向晶闸管的固态继电器代替,,,,,,可以组成无触点的过流保�;;;;;さ缏贰�。。。。
开关型霍尔元件最具特点的应用是在无刷电机上。。。。。通常的直流电机采用电刷型整流子供电,,,,,,这种供电机构工作时噪声大,,,,,,电机的寿命由于换相器的严重磨损大 大减小。。。。。利用霍尔元件代替整流子不仅可以根治有刷电机的上述弊端,,,,,,而且可以对电机直接调速。。。。。如日本胜利公司的HR7200型录像机中,,,,,,采用两个霍尔元件和 旋转磁钢构成电机本体,,,,,,利用霍尔元件IC1、IC2去开关驱动晶闸管,,,,,,从而控制流过电机绕组的电流方向来完成换向;;;;;;调速则通过伺服系统控制定子中的电流来 完成。。。。。由于采用电子换向,,,,,,该电机运转十分平稳,,,,,,几乎无干扰。。。。。
