基本介紹
- 中文名：霍爾效應感測器
- 原理：霍爾效應
- 類別：感測器
- 套用於：計量儀器
簡介,歷史,工作原理,霍爾探頭,
簡介
霍爾效應感測器也稱霍爾感測器，是一個換能器，將變化的磁場轉化為輸出電壓的變化。霍爾感測器首先是實用於測量磁場，此外還可測量產生和影響磁場的物理量，例如被用於接近開關、霍爾、位置測量、轉速測量和電流測量設備。
其最簡單的形式是，感測器作為一個模擬換能器，直接返回一個電壓。在已知磁場下，其距霍爾盤的距離可被設定。使用多組感測器，磁鐵的相關位置可被推斷出。通過導體的電流會產生一個隨電流變化的磁場，並且霍爾效應感測器可以在不干擾電流情況下而測量電流，典型的構造為將其和繞組磁芯或在被測導體旁的永磁體合成一體。
通常，霍爾效應感測器和電路相連，從而允許設備以數位（開/關）模式操作，在這種情況下可以被稱為開關。工業中常見的設備，例如氣缸，也被用於日常設備中，如一些印表機使用他們來監測缺紙和敞蓋的情況。當鍵盤被要求高可靠性時，便也設計霍爾感測器在其按鍵內。
霍爾效應感測器通常被用於計量車輪和軸的速度，例如在內燃機點火定時（正時）或轉速表上。其在無刷直流電動機的使用，用來檢測永磁鐵的位置。圖示中的輪子，帶有兩個等距的磁鐵，感測器上的電壓在一個周期內將兩次達到峰值，此設定通常被用來校準磁碟驅動的速率。
歷史
這一現象是霍爾（A.H.Hall，1855—1938）於1879年在研究金屬的導電機構時發現的。後來發現半導體、導電流體等也有這種效應，而半導體的霍爾效應比金屬強得多，利用這現象製成的各種霍爾元件，廣泛地套用於工業自動化技術、檢測技術及信息處理等方面。霍爾效應是研究半導體材料性能的基本方法。通過霍爾效應實驗測定的霍爾係數，能夠判斷半導體材料的導電類型、載流子濃度及載流子遷移率等重要參數。
工作原理
霍爾電壓隨磁場強度的變化而變化，磁場越強，電壓越高，磁場越弱，電壓越低。霍爾電壓值很小，通常只有幾個毫伏，但經積體電路中的放大器放大，就能使該電壓放大到足以輸出較強的信號。若使霍爾積體電路起感測作用，需要用機械的方法來改變磁場強度。下圖所示的方法是用一個轉動的葉輪作為控制磁通量的開關，當葉輪葉片處於磁鐵和霍爾積體電路之間的氣隙中時，磁場偏離集成片，霍爾電壓消失。這樣，霍爾積體電路的輸出電壓的變化，就能表示出葉輪驅動軸的某一位置，利用這一工作原理，可將霍爾積體電路片用作用點火正時感測器。霍爾效應感測器屬於被動型感測器，它要有外加電源才能工作，這一特點使它能檢測轉速低的運轉情況。
霍爾探頭
霍爾探頭使用銦的化合物晶體，如娣化銦。晶體大小為5平方毫米左右，置於鋁基上，通過封裝成為探頭。晶體平面垂直於探頭底側，底側由非鐵磁材料製成，以避免自身影響磁場。引線自晶體出發，穿過底側，進入到電路模組。
把探頭置於磁場中，當電流流經晶體時，載流子受洛倫茲力作用出現偏轉導致載流子在晶體上的分布不均勻，晶體兩端的鋁基上因此可以探測到霍爾電壓。
霍爾探頭可以測量微弱的地球磁場。霍爾探測器首先需要根據已知磁場強度進行調校。然後，探頭需要以適當方向放置以使地磁場磁流線直接穿過它。然後再以反方向放置，所讀出的流密度是地球磁流密度的兩倍。
