发布日期:2022-10-09 点击率:51
安森美AR0234CS图像传感器获人工智能产品创新奖
新物联号:科技前沿 2021-8-23 共有: 756 浏览
2021年8月23日 —安森美(onsemi,纳斯达克股票代号:ON)宣布其全局快门AR0234CS 230万像素CMOS图像传感器在“2021年中国人工智能卓越创新奖”评选中获选为“最具创新价值产品奖”。
2022第十五届北京国际智慧城市、物联网、大数据博览会
新物联号:张俊红 2021-8-24 共有: 934 浏览
为大力将展会提高全面性、品牌性、提升规模,档次、也为服务于全国各地区,定于2022年04月在中国国际展览中心举办“2022第十五届北京国际智慧城市、物联网、大数据博览会”诚恳邀请各新老参展商积极参展!
南京智博会主题展:2021南京国际智慧灯杆及智慧路灯展览会
新物联号:张俊红 2021-8-24 共有: 430 浏览
普通路灯解决了照明问题,文化路灯打造了城市名片,智慧路灯将成为智慧城市入口。“新基建”浪潮下,地方专项债规模扩大,累计地方专项债发行额为.92亿元,同比增长148.45%,国内首只智慧灯杆的专项债落地,开创公路领域发行智慧路灯专项债券先河,“多杆合一、一杆多用”成为城市现代化建设大趋势。随着行业成长,有实际产品、能落地实施项目的智慧灯杆企业数量从2015年5家发展到了如今的40-50家,
2021 南京智博会AIOTE 第十四届南京智慧城市、物联网、大数据博览会
新物联号:张俊红 2021-8-24 共有: 416 浏览
由南京大数据产业协会、北京铭世博国际展览有限公司联合主办、南京垠坤投资实业有限公司协办的2021南京智博会AIOTE暨第十四届南京智慧城市、物联网、大数据博览会将于2021年12月8日-10日在南京国际展览中心举办。
自连科技物联网产品四大应用方向
新物联号:自连科技 2021-8-24 共有: 329 浏览
为了满足不断扩大的市场需求,支持设备开发商、设计公司、系统集成商和用户在这些宏大的新赛道中快速导入物联网和智能化技术,自连科技精心打造了一个全面的智能与物联产品和解决方案技术平台,并通过持续深耕医疗和工业物联网应用,形成了以下四条物联网产品主线并在此基础上不断推出新品,以及可根据不同场景中的设备状态和客户需求,快速实现定制方案的服务能力。
新物联号:随心所欲 2021-8-24 共有: 300 浏览
国际网络信息安全技术展览会 ,是中国(上海)国际技术进出口交易会(简称上交会CSITF),的主体活动之一,是经国务院批准,由中华人民共和国商务部、科技部、国家知识产权局和上海市人民政府共同主办,联合国工发组织UNIDO、联合国开发计划署UNDP、世界知识产权组织WIPO支持,上海市国际技术进出口促进中心、中国机电产品进出口商会、东浩兰生(集团)有限公司、上海杰程国际展览有限公司共同承办的专门为技术
“碳中和”愿景下的智慧灯杆,为智能交通全链条减碳助力
新物联号:睿泽物联 2021-8-24 共有: 371 浏览
要实现碳中和,需要大力发展智慧交通和绿色交通,已经成为行业共识。在新一轮科技革命的浪潮下,智慧灯杆+无人驾驶模式实现智慧交通全链条减碳,助力道路交通“碳中和”是智慧交通的发展趋势。
地下水位自动监测系统设备
新物联号:万和仪表 2021-8-24 共有: 338 浏览
万和水位自动监控仪地下水位自动监测计(水温水位计)是为了应对苛刻的测量工况而设计。传感器采用了先进的微处理技术进行了全方位线性误差和温度误差补偿,确保测量结果达到高准确度要求;
水位水温计原理 编辑
传感器采用了先进的微处理技术进行了全方位线性误差和温度误差补偿,确保测量结果达到高准确度要求;
水位监测技术参考指标 编辑
wh311探头采用了全灌
探索公园区的物联网研究合作伙伴
新闻来源:新物联Newiot 翻译 WishTV原创 2021-8-24 共有: 214 浏览
印第安纳州西拉斐特(印第安纳州商业内部)— 普渡大学探索公园区宣布了一项与物联网技术相关的合作伙伴关系。该学区正在与大学的 SMART 联盟合作,努力推进物联网技术并研究如何使用它。
5G迅速商用快速发展看物联网连接的未来
新闻来源:新物联Newiot 翻译 Abhinav Dubey原创 2021-8-24 共有: 237 浏览
物联网正在以比我们所有人想象的更无情的方式扩张。其影响与二十年前的互联网一样巨大而持久。该网络上有难以想象的数据流,预计加入联盟的设备数量无需介绍。已经围绕它们进行了很多讨论。可以说我们存储和共享的数据会与某些物联网网络交叉,这并没有错。因此,我们所知道的互联网是来自未来的物联网。
【高交会IT展】用科技守护城市安全,智慧生活未来可期
新闻来源:高交会IT展组委会 2021-8-25 共有: 193 浏览
众所周知,安防是关系到国家安全、公共安全、民生安全的核心产业!近年来,在网络、数据、计算、芯片、算法等基础能力技术的助推下,随着物联网、大数据分析、人工智能等技术和应用的不断成熟,特别是计算机视觉、视频结构化分析、视频图像深度学习等人工智能技术的引入,城市公共安防智慧化水平不断提升。当下,随着国内安防市场规模发展,智能化程度加强,安防行业正在进行一次迅速又彻底的升级换代,人工智能技术更是成为更新换
烤箱不可或缺的湿度传感器
新物联号:上海高传电子 2021-8-25 共有: 212 浏览
SST 的氧化锆氧气传感器测量氧气的分压。空气中的水分子置换并稀释氧分子,导致水蒸气压发生变化。接接通过RS485数字协议读取氧分压,并将其上传到烤箱控制器中,从而计算出水汽含量。
环保用水位监测计
新物联号:万和仪表 2021-8-25 共有: 187 浏览
环保井深仪水位计特有的三重防水设计,经过3999次水下测试,IP68防水等级大大的提升了产品的防水性能(贵州某地质局1000米量程深井使用均无故障) 万和仪表承诺,三年内水位探头进水包换新机。Wh311水位传感器采用德州仪器(TI)公司,原装芯片放大电路 三重防雷是一种全密封潜入式扩散硅液位测量仪表,专用线缆与外壳密封连接,可长期投入与变送器结构材料相兼容的液体中使用。用微机械加工技术制作的高灵敏
物联网系统--2021智慧城市(成都)建筑产业展览会
新物联号:展会咨询 2021-8-26 共有: 328 浏览
2021成都智慧城市建设产业博览会将于2021年11月19-21日在成都西部国际博览城举办。参展联系:(微信同号)
2022杭州国际传感器与微系统技术及应用展览会
新物联号:昶文展览 2021-8-26 共有: 157 浏览
2022杭州国际传感器与微系统技术及应用展览会,将于2022年3月30日-4月1日在“杭州国际博览中心”隆重举行,本届展会秉承着"创造客户价值与引领产业发展"的宗旨,强化以"采购商协约式邀请"为核心的买家组织手段,打造以展览展示与贸易洽谈为核心的实效活动体系,全力以赴打造高规格、品质高、高实效的交流贸易盛会!
2022中国(重庆)国际机器视觉技术及工业应用展览会
新物联号:昶文展览 2021-8-26 共有: 113 浏览
近年来,机械视觉行业正以34%的比例快速增长。人们正逐步将焦点集中在机械视觉行业的更高价值区域。越来越多的中国机械视觉技术开发商希望能在行业内分一杯羹。
2022中国(重庆)国际嵌入式系统展览会
新物联号:昶文展览 2021-8-26 共有: 140 浏览
重庆国际嵌入式系统展览会将于2022年7月31-8月2日 重庆 ? 重庆国际博览中心由上海昶文展览服务有限公司主办,30余行业协会及40多个国际使馆商会的鼎力支持。将深度挖掘西部及周边制造业市场需求,随着物联网产业的快速发展,深度学习与AI人工智能技术在各行业开始应用,嵌入式技术的发展将备受瞩目。以展示“智能化、自动化、信息化、数字化”等新技术新理念,汇聚来自世界各地科研及工业领域的专
2022重庆国际AGV小车暨智能仓储应用技术展览会
新物联号:昶文展览 2021-8-26 共有: 145 浏览
《中国制造2025》提出了实现中国从制造大国到制造强国的目标,本质上是要大力发展以先进制造业为基础的实体经济,否则无法实现真正的大国崛起。而制造业转型升级的关键点是智能工厂物流与智能供应链,智能化和自动化是降低全社会物流费用率的终极解决方案。国内企业在智能物流领域的技术积累较好,并且正在加速吸收国外先进技术,有望快速切入中高端市场、实现高速成长。工业4.0的核心组成部分——智能物流仓储装备行业将成
安森美(onsemi)将收购GT Advanced Technologies
新物联号:科技前沿 2021-8-26 共有: 123 浏览
领先的智能电源和感知技术供应商安森美(onsemi,美国纳斯达克股票代号:ON)和碳化硅 (SiC) 生产商GT Advanced Technologies ("GTAT") 于美国时间8月25日宣布已达成最终协议。根据该协议,安森美将以4.15亿美元现金收购GTAT。
SF6气体泄漏监测的重要意义
新物联号:上海高传电子 2021-8-26 共有: 193 浏览
SF6气体泄漏监测系统可实时监测开关室内SF6浓度。当SF6浓度大于或等于1000ppm时,自动报警并启动风机。
开放型实验报告
实验名称:
霍尔传感器综合应用
学 院:
专 业:
班级学号:
学生姓名:
实验日期:
评 分:
教师签名:
南昌航空大学开放型实验报告
PAGE 1
1 实验目的
(1)了解霍尔效应原理及其在电量、非电量测量中的应用概况;
(2)熟悉霍尔传感器的工作原理及其性能;
(3)掌握开关型霍尔传感器测量电机转速的方法;
(4)掌握线性霍尔传感器测量大电流的方法。
2 文献综述
2.1 霍尔传感器的介绍
霍尔传感器是根据霍尔效应制作的一种磁敏传感器。通俗的说就是一种能将磁信号转换为电信号的输入换能器,它的用途很广, 是一 种很有前途的器件 。 我国 生产的s L 300o系列 集成开关式霍 尔效应传感 器是 目前国际上较为先进的一 种开 关 式 磁 敏器件, 是无触点 、 无磨议 的较理 想 的磁 电转换器件,如图1所示。此外,还有线性型霍尔传感器,它由霍尔元件、线性放大器和射极跟随器组成,它输出模拟量,如图二所示。
a)结构 b)符号
图1 开关型霍尔传感器
a)结构 b)符号 c)外形
图2 线性型霍尔传感器
2.1.1 霍尔传感器的
电流检测有很多方法:如电流表直接测量法、电流-电压转换法(包括取样电阻法、反馈电阻法)、电流-频率转换法、电流-磁场转换法、电流互感器法等。电流表直接测量法对于串入电流表不方便或没有适当量程的电流表的情况,是行不通的。在电流-电压转换法中取样电阻法比较适合于测量较大的电流,而反馈电阻法比较适合测量小电流,但是同电流表直接测量法一样,需要截断电流回路。
2.
霍尔传感器需要满足特定的性能指标,如灵敏度,分辨率等。在开关和距离探测应用中需要的磁场强度在5到100mT之间,然而在存储应用中需要的磁场强度仅在10UT到10MT之间。1A的直流导线表面就能产生约100UT的磁场。根据应用的不同,来确定霍尔传感器的性能参数,进而选择合适的霍尔传感技术。例如高密度二进制磁性存储就要求高的空间分辨率,线性磁性探测就不需要这样。选择霍尔传感器的主要指标如下:
技术可能性评估
制造成本
应用环境
霍尔传感器的几何形状
灵敏度,输出信号参数
信噪比,磁场分辨率
线性度等等
2.
霍尔传感器具有许多优点,它们的结构牢固,体积小,重量轻,寿命长,安装方便,功耗小,频率高(可达1MHZ),耐震动,不怕灰尘、油污、水汽及盐雾等的污染或腐蚀。霍尔线性传感器的精度高、线性度好;霍尔开关传感器无触点、无磨损、输出波形清晰、无抖动、无回跳、位置重复精度高(可达μm级)。其中取用了各种补偿和保护措施的霍尔器件的工作温度范围可以很宽,可达-55℃~150℃。基于上述优点霍尔传感器产业发展应用大致分为直接应用和间接应用。前者是直接检测出受检测对象本身的磁场或磁特性,其中最具特色的当推是霍尔电流、电压类传感器变送器,它们已成为当今电子测量领域中应用最多的传感器件之一,是测量控制电流、电压的新一代工业用电量传感器,是一种新型的高性能电气隔离检测元件,被广泛用于电力、电子、交流变频调速、逆变装置、电子测量和开关电源等诸多领域以及逆变焊机,发电及输变电设备,电气传动,数控机床等工业产品上,它正在逐步替代传统的互感器和分流器,并具有精度高、线性好、频带宽、响应快、过载能力强和不损失测量电路能量等优点。后者是检测受检对象上人为设置的磁场,用这个磁场来作被检测的信息的载体,通过它,将许多非电、非磁的物理量例如力、力矩、压力、应力、位置、位移、速度、加速度、角度、角速度、转数、转速以及工作状态发生变化的时间等,转变成电量来进行检测和控制。其中诸如常见的在无刷电机、无损探伤,接近开关,齿轮转速传感器,角度传感器以及微位移(压力、振动、加速度、液位)传感器等新兴产业的应用发展。从事霍尔传感器产业领域的厂家基地就如雨后春笋般的不断涌现,这方面的人才抢夺竞争更是白热化。就如霍尔电流电压传感器为例,华北有北京莱姆—北京森社(原北京701厂)—烟台华冠—河北保定。东南有南京中旭科技和株洲宁波分所,华南有成都晶峰与河源雅达等,当然还有武汉华意,南京茶花、托肯,珠海澳特尔,深圳北疆等近几年实力也越来越强,不容忽视。以上这些厂家规模或大或小,技术力量或强或弱,有的曾经还是一脉相承,大家产品或多或少存在着某种相同,又各有各的特点,因而大家在应用领域的市场竞争日益激烈。另外以霍尔技术为核心的智能电量传感器也已经形成产业链,四川维博—西安天立—深圳圣斯尔等,他们的产品多为电流电压传感器变送器数字电路处理,这必将成为霍尔传感器在工业电量测控应用领域的新型发展应用。国际上的霍尔传感器产业发展以其智能化、集成化见长,它们正在逐渐的进入我国的市场,实际上在很多集约化领域,已随处可见它们的身影。这些大公司的产品具有很大的竞争实力,对
新疆农业大学
机械交通学院课程论文
课程名称:传感器原理及工程应用
论文题目:霍尔传感器的工作原理及实际应用
班 级:电气102
姓 名:胡强
学 号:
指导教师:艾海提
霍尔传感器的工作原理及实际运用
胡强
摘要:霍尔器件是一种磁传感器。用它们可以检测磁场及其变化,可在各种与磁场有关的场合中使用。霍尔器件以霍尔效应为其工作基础。霍尔器件具有许多优点,它们的结构牢固,体积小,重量轻,寿命长,安装方便,功耗小,频率高(可达1MHZ),耐震动,不怕灰尘、油污、水汽及盐雾等的污染或腐蚀。霍尔线性器件的精度高、线性度好;霍尔开关器件无触点、无磨损、输出波形清晰、无抖动、无回跳、位置重复精度高(可达 μm 级)。取用了各种补偿和保护措施的霍尔器件的工作温度范围宽,可达-55℃~150℃。
关键词:霍尔器件;霍尔效应;检测;补偿;
前言
因为霍尔器件的应用原理简单,信号处理方便,器件本身又具有一系列的独特优点,使其应用组合千变万化。作为一种磁场传感器和磁电转换的基础器件,随着人们对它的熟悉和了解,它们将象其他传感器等基础器件一样,在各种信息采集和处理中发挥越来越重要的作用。所以各种功能的集成霍尔传感器在工业、交通、通讯等领域的自动控制中得到了大量的应用. 如磁感应强度的测量、角度和位移的测量、周期和转速的测量、液位控制、产品计数、车辆行程计量等。
1 霍尔效应及霍尔元件
如图 1 所示,在一块通电的半导体薄片上,加上和片子表面垂直的磁场B,在薄片的横向两侧会出现一个电压,如图1 中的VH,这种现象就是霍尔效应, VH 称为霍尔电压。
(a)霍尔效应和霍尔元件
这种现象的产生,是因为通电半导体片中的载流子在磁场产生的洛仑兹力的作用下,分别向片子横向两侧偏转和积聚,因而形成一个电场,称作霍尔电场。霍尔电场产生的电场力和洛仑兹力相反,它阻碍载流子继续堆积,直到霍尔电场力和洛仑兹力相等。这时,片子两侧建立起一个稳定的电压,这就是霍尔电压。在片子上作四个电极,其中C1、C2 间通以工作电流I,C1、C2 称为电流电极,C3、C4 间取出霍尔电压VH,C3、C4 称为敏感电极。将各个电极焊上引线,并将片子用塑料封装起来,就形成了一个完整的霍尔元件(又称霍尔片)。
霍尔元件可用多种半导体材料制作,如 Ge、Si、InSb、GaAs、InAs、InAsP 以及多层半导体异质结构量子阱材料等等。
InSb 和 GaAs 霍尔元件输出特性见图 1(a)、图 1(b).
(a)InSb 霍尔元件的输出特性
(b)GaAs 霍尔元件的输出特性
2 霍尔传感器的工作原理
按照霍尔器件的功能可将它们分为:霍尔线性器件和霍尔开关器件。前者输出模拟量,后者输出数字量。按被检测的对象的性质可将它们的应用分为:直接应用和间接应用。前者是直接检测出受检测对象本身的磁场或磁特性,后者是检测受检对象上人为设置的磁场,用这个磁场来作被检测的信息的载体,通过它,将许多非电、非磁的物理量例如力、力矩、压力、应力、位置、位移、速度、加速度、角度、角速度、转数、转速以及工作状态发生变化的时间等,转变成电量来进行检测和控制。
霍尔线性电路, 它由霍尔元件、差分放大器和射极跟随器组成。其输出电压和加在霍尔元件上的磁感强度B 成比例,它的功能框图和输出特性示于图2 和图3。
图 2 霍尔线性电路的功能框图
图 3 霍尔线性电路UGN3501 的磁电转换特性曲线
差动霍尔电路(双霍尔电路), 它的霍尔电压发生器由一对相距2.5mm 的霍尔元件组成,其功能框图见图6。
图 6 差动霍尔电路的工作原理图
使用时在电路背面放置一块永久磁体,当用铁磁材料制成的齿轮从电路附近转过时,一对霍尔片上产生的霍尔电压相位相反,经差分放大后,使器件灵敏度大为提高。用这种电路制成的汽车齿轮传感器具有极优的性能。
霍尔开关电路又称霍尔数字电路,由稳压器、霍尔片、差分放大器,斯密特触发器和输出级组成。由霍尔效应原理可知, 当霍尔片处于磁场中, 并在垂直于磁场的方向上通以电流时, 霍尔片上与电流和磁场垂直的方向上将会有霍尔电势差V H=K B I输出. 当通过霍尔片的电流恒定不变时, 改变磁场的大小, 可以改变霍尔电势差V H.开关型霍尔传感器由稳压器 A、硅霍尔片B、差分放大器C、施密特触发器D和OC门输出E 五部分组成, 如图1 所示. 从输入端1 输入电压 VCC, 经稳压器 A 稳压后加在硅霍尔片 B的两端, 以提供恒定不变的工作电流. 在垂直于霍尔片的感应面方向施加磁场, 产生霍尔电势差V H,该V H信号经差分放大器C放大后送至施密特触发器 D 整形. 当磁场达到“工作点”( 即 Bop) 时, 触发器 D 输出高电压( 相对于地电位) , 使三极管E导通, 输出端V
霍尔元件是一种基于霍尔效应的磁传感器,已发展成一个品种多样的磁传感器产品族,并已得到广泛的应用。本文简要介绍其工作原理, 产品特性及其典型应用。霍尔器件具有许多优点,它们的结构牢固,体积小,重量轻,寿命长,安装方便,功耗小,频率高(可达1MHZ),耐震动,不怕灰尘、油污、水汽及盐雾等的污染或腐蚀。霍尔线性器件的精度高、线性度好;霍尔开关器件无触点、无磨损、输出波形清晰、无抖动、无回跳、位置重复精度高(可达μm级)。取用了各种补偿和保护措施的霍尔器件的工作温度范围宽,可达-55℃~150℃。 按照霍尔器件的功能可将它们分为: 霍尔线性器件 和 霍尔开关器件 。前者输出模拟量,后者输出数字量。 按被检测的对象的性质可将它们的应用分为:直接应用和间接应用。前者是直接检测出受检测对象本身的磁场或磁特性,后者是检测受检对象上人为设置的磁场,用这个磁场来作被检测的信息的载体,通过它,将许多非电、非磁的物理量例如力、力矩、压力、应力、位置、位移、速度、加速度、角度、角速度、转数、转速以及工作状态发生变化的时间等,转变成电量来进行检测和控制。 一 霍尔器件的工作原理在磁场作用下,通有电流的金属片上产生一横向电位差如图1所示:这个电压和磁场及控制电流成正比: VH=K╳|H╳IC|式中VH为霍尔电压,H为磁场,IC为控制电流,K为霍尔系数。在半导体中霍尔效应比金属中显著,故一般霍尔器件是采用半导体材料制作的。用霍尔器件,可以进行非接触式电流测量,*,当电流通过一根长的直导线时,在导线周围产生磁场,磁场的大小与流过导线的电流成正比,这一磁场可以通过软磁材料来聚集,然后用霍尔器件进行检测,由于磁场与霍尔器件的输出有良好的线性关系,因此可利用霍尔器件测得的讯号大小,直接反应出电流的大小,即: I∞B∞VH其中I为通过导线的电流,B为导线通电流后产生的磁场,VH为霍尔器件在磁场B中产生的霍尔电压、当选用适当比例系数时,可以表示为等式。霍尔传感器就是根据这种工作原理制成的。 二 霍尔传感器的应用1 霍尔接近传感器和接近开关 在霍尔器件背后偏置一块*磁体,并将它们和相应的处理电路装在一个壳体内,做成一个探头,将霍尔器件的输入引线和处理电路的输出引线用电缆连接起来,构成如图1所示的接近传感器。它们的功能框见图19。(a)为霍尔线性接近传感器,(b)为霍尔接近开关。 图1 霍尔接近传感器的外形图 a)霍尔线性接近传感器 (b)霍尔接近开关 图2 霍尔接近传感器的功能框图 霍尔线性接近传感器主要用于黑色金属的自控计数,黑色金属的厚度检测、距离检测、齿轮数齿、转速检测、测速调速、缺口传感、张力检测、棉条均匀检测、电磁量检测、角度检测等。 霍尔接近开关主要用于各种自动控制装置,完成所需的位置控制,加工尺寸控制、自动计数、各种计数、各种流程的自动衔接、液位控制、转速检测等等。3.2.7霍尔翼片开关 霍尔翼片开关就是利用遮断工作方式的一种产品,它的外形如图20所示,其内部结构及工作原理示于图21。 图3 霍尔翼片开关的外形图 2 霍尔齿轮传感器 如图4所示,新一代的霍尔齿轮转速传感器,广泛用于新一代的汽车智能发动机,作为点火定时用的速度传感器,用于ABS(汽车防抱死制动系统)作为车速传感器等。 在ABS中,速度传感器是十分重要的部件。ABS的工作原理示意图如图23所示。图中,1是车速齿轮传感器;2是压力调节器;3是控制器。在制动过程中,控制器3不断接收来自车速齿轮传感器1和车轮转速相对应的脉冲信号并进行处理,得到车辆的滑移率和减速信号,按其控制逻辑及时准确地向制动压力调节器2发出指令,调节器及时准确地作出响应,使制动气室执行充气、保持或放气指令,调节制动器的制动压力,以防止车轮抱死,达到抗侧滑、甩尾,提高制动安全及制动过程中的可驾驭性。在这个系统中,霍尔传感器作为车轮转速传感器,是制动过程中的实时速度采集器,是ABS中的关键部件之一。 在汽车的新一代智能发动机中,用霍尔齿轮传感器来检测曲轴位置和活塞在汽缸中的运动速度,以提供更准确的点火时间,其作用是别的速度传感器难以代替的,它具有如下许多新的优点。 (1)相位精度高,可满足0.4°曲轴角的要求,不需采用相位补偿。 (2)可满足0.05度曲轴角的熄火检测要求。 (3)输出为矩形波,幅度与车辆转速无关。在电子控制单元中作进一步的传感器信号调整时,会降低成本。 用齿轮传感器,除可检测转速外,还可测出角度、角速度、流量、流速、旋转方向等等。 图4 霍尔速度传感器的内部结构 1. 车轮速度传感器2.压力调节器3.电子控制器2. 图4 ABS气制动系统的工作原理示意图 3 旋转传感器 按图5所示的各种方法设置磁体,将它们和霍尔开关电路组合起来可以构成各种旋转传感器。霍尔电路通电后,磁体每经过霍尔电路一次,便输出一个电压脉冲。 (a)径向磁极(b)轴向磁极(c)遮断式 图5 旋转传感器磁体设置 由此,可对转动物体实施转数、转速、角度、角速度等物理量的检测。在转轴上固定一个叶轮和磁体,用流体(气体、液体)去推动叶轮转动,便可构成流速、流量传感器。在车轮转轴上装上磁体,在靠近磁体的位置上装上霍尔开关电路,可制成车速表,里程表等等,这些应用的实例如图25所示。 图6的壳体内装有一个带磁体的叶轮,磁体旁装有霍尔开关电路,被测流体从管道一端通入,推动叶轮带动与之相连的磁体转动,经过霍尔器件时,电路输出脉冲电压,由脉冲的数目,可以得到流体的流速。若知管道的内径,可由流速和管径求得流量。霍尔电路由电缆35来供电和输出。 图6 霍尔流量计 由图7可见,经过简单的信号转换,便可得到数字显示的车速。 利用锁定型霍尔电路,不仅可检测转速,还可辨别旋转方向,如图27所示。 曲线1对应结构图(a),曲线2对应结构图(b),曲线3对应结构图(c)。 图7 霍尔车速表的框图 图8 利用霍尔开关锁定器进行方向和转速测定 4 在大电流检测中的应用 在冶金、化工、超导体的应用以及高能物理(例如可控核聚变)试验装置中都有许多超大型电流用电设备。用多霍尔探头制成的电流传感器来进行大电流的测量和控制,既可满足测量准确的要求,又不引入插入损耗,还免除了像使用罗果勘斯基线圈法中需用的昂贵的测试装置。图9示出一种用于DⅢ-D托卡马克中的霍尔电流传感器装置。采用这种霍尔电流传感器,可检测高达到300kA的电流。 图9(a)为G-10安装结构,中心为电流汇流排,(b)为电缆型多霍尔探头,(c)为霍尔电压放大电路。 (a)G10安装结构(b)电缆型多霍尔探头(c)霍尔电压放大电路 图9 多霍尔探头大电流传感器 图10霍尔钳形数字电流表线路示意图 图11霍尔功率计原理图 (a)霍尔控制电路 (b)霍尔磁场电路 图12霍尔三相功率变送器中的霍尔乘法器 图13霍尔电度表功能框图 图14霍尔隔离放大器的功能框图 5 霍尔位移传感器 若令霍尔元件的工作电流保持不变,而使其在一个均匀梯度磁场中移动,它输出的霍尔电压VH值只由它在该磁场中的位移量Z来决定。图15示出3种产生梯度磁场的磁系统及其与霍尔器件组成的位移传感器的输出特性曲线,将它们固定在被测系统上,可构成霍尔微位移传感器。从曲线可见,结构(b)在Z<2mm时,VH与Z有良好的线性关系,且分辨力可达1μm,结构(C)的灵敏度高,但工作距离较小。 图15 几种产生梯度磁场的磁系统和几种霍尔位移传感器的静态特性 用霍尔元件测量位移的优点很多:惯性小、频响快、工作可靠、寿命长。 以微位移检测为基础,可以构成压力、应力、应变、机械振动、加速度、重量、称重等霍尔传感器。 6 霍尔压力传感器 霍尔压力传感器由弹性元件,磁系统和霍尔元件等部分组成,如图16所示。在图16中,(a)的弹性元件为膜盒,(b)为弹簧片,(c)为波纹管。磁系统用能构成均匀梯度磁场的复合系统,如图29中的(a)、(b),也可采用单一磁体,如(c)。加上压力后,使磁系统和霍尔元件间产生相对位移,改变作用到霍尔元件上的磁场,从而改变它的输出电压VH。由事先校准的p~f(VH)曲线即可得到被测压力p的值。 图16 几种霍尔压力传感器的构成原理 7 霍尔加速度传感器 图17示出霍尔加速度传感器的结构原理和静态特性曲线。在盒体的O点上固定均质弹簧片S,片S的中部U处装一惯性块M,片S的末端b处固定测量位移的霍尔元件H,H的上下方装上一对永磁体,它们同极性相对安装。盒体固定在被测对象上,当它们与被测对象一起作垂直向上的加速运动时,惯性块在惯性力的作用下使霍尔元件H产生一个相对盒体的位移,产生霍尔电压VH的变化。可从VH与加速度的关系曲线上求得加速度。 图17 霍尔加速度传感器的结构及其静态特性 三 小结目前霍尔传感器已从分立元件发展到了集成电路的阶段,正越来越受到人们的重视,应用日益广泛。
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