【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 ΔB=B(H→L).B(L→H) 開關(guān)型集成霍爾傳感器的這一特性，正是我們所需要的，它大大增強(qiáng)了開關(guān)電路的抗干擾能力，保證開關(guān)動(dòng)作穩(wěn)定，不產(chǎn)生振蕩現(xiàn)象。國(guó)產(chǎn) CS型集成霍爾傳感器的磁電特性如下：回差寬度典型值 6 。電源電壓 CS83 CS6837 10V(CS83 CS6839 18V)。低電平輸出電壓 U0L均為 ，高電平輸出最大漏電流為 10μ A，高電平電源電流 ICCH CS83 CS6837為 6mA(CS83 CS6839為 7mA)，低電平電源電流 ICCL CS83 CS6837為 9mA (CS83 CS6839 為 7mA)。 U OHU OLU 0B ( L → H ) B ( H → L ) B圖 輸出電平與磁場(chǎng)的關(guān)系 V 1V 2V 3V 4V 5V 6123475869R 1 R 2R 3 R 4R 5R 6 R 7R 8 圖 線性集成霍爾傳感器 線性集成霍爾傳感器 線性集成霍爾傳感器是把霍爾元件與放大線路集成在一起的傳感器。其輸出信號(hào)與磁感應(yīng)強(qiáng)度成比例。通常由霍爾元件、差分放大、射極跟隨輸出及穩(wěn)壓四部分組成，其典型線路見圖 。這是 ，它的電路比較簡(jiǎn)單，用于精度要求不高的一些場(chǎng)合。圖中，霍爾元件的輸出經(jīng)由 V V R1至 R5組成的第一級(jí)差分放大器放大，放大后的信號(hào)再由 V V R R7組成的第二級(jí)差分放大器放大。第二級(jí)放大采用達(dá)林頓對(duì)管，射極電阻 R8外接，適當(dāng)選取 R8的阻值，可以調(diào)整該極的工作點(diǎn)，從而改變電路增益。在電源電壓為 9V， R8取 2K時(shí)，全電路的增益可達(dá) 1000倍左右，與分立元件霍爾傳感器相比，靈敏度大為提高。 差動(dòng)霍爾電路 (雙霍爾電路 ) 它的霍爾電壓發(fā)生器由一對(duì)相距 ，其功能框圖見圖 。 圖 差動(dòng)霍爾電路的工作原理圖 使用時(shí)在電路背面放置一塊永久磁體，當(dāng)用鐵磁材料制成的齒輪從電路附近轉(zhuǎn)過時(shí)，一對(duì)霍爾片上產(chǎn)生的霍爾電壓相位相反，經(jīng)差分放大后，使器件靈敏度大為提高。用這種電路制成的汽車齒輪傳感器具有極優(yōu)的性能。 除上述各種霍爾元件外，目前還出現(xiàn)了許多特殊功能的霍爾電路，如功率霍爾電路，多重雙線霍爾傳感器電路，二維、三維霍爾集成電路等等。 霍爾傳感器的應(yīng)用 一般應(yīng)用 測(cè)量磁場(chǎng) 使用霍爾器件檢測(cè)磁場(chǎng)的方法極為簡(jiǎn)單，將霍爾器件做成各種形式的探頭，放在被測(cè)磁場(chǎng)中，因霍爾器件只對(duì)垂直于霍爾片表面的磁感應(yīng)強(qiáng)度敏感，因而必須令磁力線和器件表面垂直，通電后即可由輸出電壓得到被測(cè)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度。若不垂直，則應(yīng)求出其垂直分量來計(jì)算被測(cè)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度值。而且，因霍爾元件的尺寸極小，可以進(jìn)行多點(diǎn)檢測(cè)，由計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，可以得到場(chǎng)的分布狀態(tài)，并可對(duì)狹縫，小孔中的磁場(chǎng)進(jìn)行檢測(cè)。 工作磁體的設(shè)置 用磁場(chǎng)作為被傳感物體的運(yùn)動(dòng)和位置信息載體時(shí)，一般采用永久磁鋼來產(chǎn)生工作磁場(chǎng)。例如，用一個(gè) 5 4 （ mm3）的釹鐵硼 Ⅱ 號(hào)磁鋼，就可在它的磁極表面上得到約2300高斯的磁感應(yīng)強(qiáng)度。在空氣隙中，磁感應(yīng)強(qiáng)度會(huì)隨距離增加而迅速下降。為保證霍爾器件，尤其是霍爾開關(guān)器件的可靠工作，在應(yīng)用中要考慮有效工作氣隙的長(zhǎng)度。在計(jì)算總有效工作氣隙時(shí)，應(yīng)從霍爾片表面算起。在封裝好的霍爾電路中，霍爾片的深度在產(chǎn)品手冊(cè)中會(huì)給出。 因?yàn)榛魻柶骷枰ぷ麟娫矗谧鬟\(yùn)動(dòng)或位置傳感時(shí)，一般令磁體隨被檢測(cè)物體運(yùn)動(dòng)，將霍爾器件固定在工作系統(tǒng)的適當(dāng)位置，用它去檢測(cè)工作磁場(chǎng)，再從檢測(cè)結(jié)果中提取被檢信息。 工作磁體和霍爾器件間的運(yùn)動(dòng)方式有： (a)對(duì)移； (b)側(cè)移； (c)旋轉(zhuǎn)； (d)遮斷。如圖 ，圖中的 TEAG即為總有效工作氣隙。 圖 霍爾器件和工作磁體間的運(yùn)動(dòng)方式 圖 在霍爾器件背面放置磁體 在遮斷方式中，工作磁體和霍爾器件以適當(dāng)?shù)拈g隙相對(duì)固定，用一軟磁（例如軟鐵）翼片作為運(yùn)動(dòng)工作部件，當(dāng)翼片進(jìn)入間隙時(shí)，作用到霍爾器件上的磁力線被部分或全部遮斷，以此來調(diào)節(jié)工作磁場(chǎng)。被傳感的運(yùn)動(dòng)信息加在翼片上。這種方法的檢測(cè)精度很高，在 125℃的溫度范圍內(nèi)，翼片的位置重復(fù)精度可達(dá) 50μm。 也可將工作磁體固定在霍爾器件背面（外殼上沒打標(biāo)志的一面），讓被檢的鐵磁物體（例如鋼齒輪）從它們近旁通過，檢測(cè)出物體上的特殊標(biāo)志（如齒、凸緣、缺口等），得出物體的運(yùn)動(dòng)參數(shù)。 與外電路的接口 霍爾開關(guān)電路的輸出級(jí)一般是一個(gè)集電極開路的 NPN晶體管，其使用規(guī)則和任何一種相似的 NPN開關(guān)管相同。輸出管截止時(shí)，輸漏電流很小，一般只有幾 nA，可以忽略，輸出電壓和其電源電壓相近，但電源電壓最高不得超過輸出管的擊穿電壓（即規(guī)范表中規(guī)定的極限電 壓 ） 。 輸出管導(dǎo)通時(shí) ， 它的輸出端和線路的公共端短路 。 因此 ， 必須外接一個(gè)電阻器 （ 即負(fù)載電阻器 ） 來限制流過管子的電流 ， 使它不超過最大允許值 （ 一般為 20mA） ， 以免損壞輸出管 。 輸出電流較大時(shí) ， 管子的飽和壓降也會(huì)隨之增大 ， 使用者應(yīng)當(dāng)特別注意 ， 僅這個(gè)電壓和你要控制的電路的截止電壓 （ 或邏輯 “ 零 ” ） 是兼容的 。 以與發(fā)光二極管的接口為例 ， 對(duì)負(fù)載電阻器的選擇作一估計(jì) 。 若在 Io為 20mA（ 霍爾電路輸出管允許吸入的最大電流 ） ， 發(fā)光二極管的正向壓降 VLED=， 當(dāng)電源電壓 VCC=12V時(shí) ， 所需的負(fù)載電阻器的阻值 R=()/IO=()/=530Ω （ 818） 和這個(gè)阻值最接近的標(biāo)準(zhǔn)電阻為 560Ω ， 因此 ， 可取 560Ω 的電阻器作為負(fù)載電阻器 。 用圖 ， 圖 ： （ a） 與 TTL電路；(b)與 CMOS電路； (c)與 LED； (d)與晶閘管 。 圖 簡(jiǎn)化的霍爾開關(guān)示意圖 圖 霍爾開關(guān)與電路接口舉例 與這些電路接口時(shí)所需的負(fù)載電阻器阻值的估算方法 ， 和式 （ 818） 的方法相同 。 若受控的電路所需的電流大于 20mA， 可在霍爾開關(guān)電路與被控電路間接入電流放大器 。 霍爾器件的開關(guān)所需的電流大于 20mA， 可在霍爾開關(guān)電路與被電路間接入電流放大器 。 霍爾器件的開關(guān)作用非常迅速 ， 典型的上升時(shí)間和下降時(shí)間在 400nS范圍內(nèi) ， 優(yōu)于任何機(jī)械開關(guān) 。 應(yīng)用實(shí)例 下面我們將舉出一些應(yīng)用實(shí)例 。 這些例子僅是該類應(yīng)用中的一種 ， 用同樣的原理和方法 ，讀者可根據(jù)自己的使用需要 ， 設(shè)計(jì)出自己的應(yīng)用裝置 。 檢測(cè)磁場(chǎng) 用霍爾線性器件作探頭，測(cè)量 .6T～ 10T的交變和恒定磁場(chǎng)，已有許多商品儀器。這里，僅介紹一種用經(jīng)過校準(zhǔn)的 UGN3503或 A3515型霍爾線性電路來檢測(cè)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度的簡(jiǎn)便方法。電路出廠時(shí)，工廠可提供每塊電路的校準(zhǔn)曲線和靈敏度系數(shù)。測(cè)量時(shí)，將電路第一腳（面對(duì)標(biāo)志面從左到右數(shù)）接電源，第二腳接地，第三腳接高輸入阻抗（ 10kΩ ）電壓表，通電后，將電路放入被測(cè)磁場(chǎng)中，讓磁力線垂直于電路表面，讀出電壓表的數(shù)值，即可從校準(zhǔn)曲線上查得相應(yīng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度值。使用前，將器件通電一分鐘，使之達(dá)到穩(wěn)定。 用靈敏度系數(shù)計(jì)算被測(cè)磁場(chǎng)的 B值時(shí)，可用 B=[Vout(B).Vout(o)]1000/S 式中， Vout(B)=加上被測(cè)磁場(chǎng)時(shí)的電壓讀數(shù)，單位為 V， Vout(o)=未加被測(cè)磁場(chǎng)時(shí)的電壓讀數(shù)，單位為 V， S=靈敏度系數(shù)，單位為 mV/G(高斯 )， B=被測(cè)