高中物理 第5章 传感器及其应用 第1节 揭开传感器的面纱 霍尔元件典型应用素材 鲁科版选修3-2（通用）

高中物理 第5章 传感器及其应用 第1节 揭开传感器的面纱 霍尔元件典型应用素材 鲁科版选修3-2（通用）

霍尔元件及其典型应用 ‎ 霍尔元件典型应用：‎ 未端位置检测 电动车窗 无刷直流电机 流量计转速测量 可替代微动开关 一、霍尔元件的工作原理：所谓霍尔效应，是指磁场作用于载流金属导体、半导体中的载流子时，产生横向电位差的物理现象。金属的霍尔效应是1879年被美国物理学家霍尔发现的。当电流通过金属箔片时，若在垂直于电流的方向施加磁场，则金属箔片两侧面会出现横向电位差。半导体中的霍尔效应比金属箔片中更为明显，而铁磁金属在居里温度以下将呈现极强的霍尔效应。‎ 利用霍尔效应可以设计制成多种传感器。霍尔电位差UH的基本关系为 UH=RHIB/d （18）‎ RH=1/nq（金属） （19）‎ 式中 RH——霍尔系数：‎ n——载流子浓度或自由电子浓度；‎ q——电子电量；‎ I——通过的电流；‎ B——垂直于I的磁感应强度；‎ d——导体的厚度。‎ 由于通电导线周围存在磁场，其大小与导线中的电流成正比，故可以利用霍尔元件测量出磁场，就可确定导线电流的大小。利用这一原理可以设计制成霍尔电流传感器。其优点是不与被测电路发生电接触，不影响被测电路，不消耗被测电源的功率，特别适合于大电流传感。‎ 若把霍尔元件置于电场强度为E、磁场强度为H的电磁场中，则在该元件中将产生电流I，元件上同时产生的霍尔电位差与电场强度E成正比，如果再测出该电磁场的磁场强度，则电磁场的功率密度瞬时值P可由P=EH确定。‎ 利用这种方法可以构成霍尔功率传感器。‎ 如果把霍尔元件集成的开关按预定位置有规律地布置在物体上，当装在运动物体上的永磁体经过它时，可以从测量电路上测得脉冲信号。根据脉冲信号列可以传感出该运动物体的位移。若测出单位时间内发出的脉冲数，则可以确定其运动速度 线性霍尔元件OH3503/OH49E--用于电动车调速转把 OH3503线性霍尔电路由电压调整器，霍尔电压发生器，线性放大器和射极跟随器组成，其输入是磁感应强度，输出是和输入量成正比的电压。静态输出电压（B=0GS）是电源电压的一半。S磁极出现在霍尔传感器标记面时，将驱动输出高于零电平；N磁极将驱动输出低于零电平；瞬时和比例输出电压电平决定与器件最敏感面的磁通密度。提高电源电压可增加灵敏度。‎ 产品特点 体积小、精确度高、灵敏度高、线性好、温度稳定性好、可靠性高 典型应用 运动检测器、 齿轮传感器、接近检测器、电流检测传感器、电动自行车调速器等其他检测磁场的应用。‎ 极限参数（25℃）‎ 最大工作电压VCC•••••••••••8V 工作环境温度　　TA•••••••••••••-20～85℃‎ 贮存温度范围TS •••••••••••-65～150℃‎ OH49E 线性霍尔电路由电压调整器，霍尔电压发生器，线性放大器和射极跟随器组成，其输入是磁感应强度，输出是和输入量成正比的电压。静态输出电压（B=0GS）是电源电压的一半。S磁极出现在霍尔传感器标记面时，将驱动输出高于零电平；N磁极将驱动输出低于零电平；瞬时和比例输出电压电平决定与器件最敏感面的磁通密度。提高电源电压可增加灵敏度。‎ 产品特点 体积小、精确度高、灵敏度高、线性好、温度稳定性好、可靠性高 典型应用 运动检测器、 齿轮传感器、接近检测器、电流检测传感器、电动自行车调速器等其他检测磁场的应用。‎ 极限参数 最大工作电压VCC•••••••••••• 9V 工作环境温度　　TA••••••••••••• -40～85℃‎ 贮存温度范围 TS •••••••••••-65～150℃‎ 锁定霍尔开关电路OHS41/OH3172--用于直流无刷电机及转速传感器 概述 OHS41霍尔锁定集成电路由反向电压保护器，电压调整器，霍尔电压发生器，差分放大器，史密特触发器和输出级组成，能将变化的磁场讯号转换成数字电压输出。‎ 产品特点 灵敏度高、抗应力、电压范围宽、高温高压下确保锁定 典型应用 高灵敏的无触点开关、直流无刷电机、直流无刷风机 极限参数（‎25℃‎）‎ 电源电压VCC••••••••••••4.5～24V 输出电流IO•••••••••••••25mA 工作环境温度　　TA •••••••••••••••-40～150℃‎ 贮存温度范围TS •••••••••-55～150℃‎ OH3172X霍尔开关电路最适于响应变化斜率陡峭的磁场并在磁通密度较弱的场合使用，它由反向电压保护器、电压调整器，霍尔电压发生器、信号放大器，史密特触发器和集电及开路的输出级组成。‎ 产品特点 电源电压范围宽、无可动部件、可靠性高、尺寸小、抗环境应力、可直接同双极和MOS逻辑电路接口 典型应用 高灵敏的无触点开关、直流无刷电机、直流无刷风机 极限参数（‎25℃‎）‎ 电源电压VCC••••••••••4.5～24V 输出反向击穿电压VCC•••••••30V 输出低电平电流IO••••••••••••25mA 工作环境温度TA ••••••••• -40～85℃‎ 贮存温度范围TS •••••••••-65～150℃‎