霍爾傳感器的工作原理及主要作用

霍爾傳感器是根據(jù)霍爾效應(yīng)制作的一種磁場傳感器。霍爾效應(yīng)是磁電效應(yīng)的一種。霍爾效應(yīng)傳感器的主要作用是識別電機(jī)繞組相位位置信息轉(zhuǎn)換為電信號，驅(qū)動器通過讀取霍爾元件的輸出端電平信號，得到轉(zhuǎn)子的位置信息，邏輯開關(guān)根據(jù)電機(jī)的轉(zhuǎn)子位置信息完成正確的換向，給電機(jī)對應(yīng)繞組通以電流，形成氣隙旋轉(zhuǎn)磁場使電機(jī)不停地運(yùn)轉(zhuǎn)。霍爾效應(yīng)傳感器廣泛用于識別電機(jī)定、轉(zhuǎn)子之間相對位置，實現(xiàn)電機(jī)的電子換相。

霍爾電壓隨磁場強(qiáng)度的變化而變化，磁場越強(qiáng)，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(jīng)集成電路中的放大器放大，就能使該電壓放大到足以輸出較強(qiáng)的信號。若使霍爾集成電路起傳感作用，需要用機(jī)械的方法來改變磁場強(qiáng)度。如圖所示的方法是用一個轉(zhuǎn)動的葉輪作為控制磁通量的開關(guān)，當(dāng)葉輪葉片處于磁鐵和霍爾集成電路之間的氣隙中時，磁場偏離集成片，霍爾電壓消失。這樣，霍爾集成電路的輸出電壓的變化，就能表示出葉輪驅(qū)動軸的某一位置，利用這一工作原理，可將霍爾集成電路片用作用點火正時傳感器。霍爾效應(yīng)傳感器屬于被動型傳感器，它要有外加電源才能工作，這一特點使它能檢測轉(zhuǎn)速低的運(yùn)轉(zhuǎn)情況。

霍爾傳感器的主要作用包括識別電機(jī)繞組相位位置信息并轉(zhuǎn)換為電信號，以及用于測量電機(jī)轉(zhuǎn)速、位置及角度等。例如，驅(qū)動器通過讀取霍爾元件的輸出端電平信號，得到轉(zhuǎn)子的位置信息，邏輯開關(guān)根據(jù)電機(jī)的轉(zhuǎn)子位置信息完成正確的換向，給電機(jī)對應(yīng)繞組通以電流，形成氣隙旋轉(zhuǎn)磁場使電機(jī)不停地運(yùn)轉(zhuǎn)。此外，霍爾傳感器還廣泛用于接近開關(guān)、霍爾位置測量、轉(zhuǎn)速測量和電流測量設(shè)備等領(lǐng)域。

下面小編給大家分享一些關(guān)于霍爾傳感器的電路圖及其原理分析。

線性霍爾傳感器電路圖

線性霍爾傳感器的工作原理

線性霍爾傳感器（Hall Effect-Based Linear Current Sensor）由霍爾元件、線性放大器和射極跟隨器組成，它輸出模擬量，精度高、線性度好，主要用于交直流電流和電壓測量。

線性霍爾傳感器可將一次大電流變換為二次微小電壓信號。以電流傳感器ACS712為例，該器件主要由靠近芯片表面的銅制的電流通路和精確的低偏置線性霍爾傳感器電路等組成，能輸出與檢測的交流或直流電流成比例的電壓。被測電流流經(jīng)的通路（引腳1和2，3和4之間的電路）的內(nèi)電阻通常是1.2mΩ，具有較低的功耗。被測電流通路與傳感器引腳（引腳5～8）的絕緣電壓>2.1kVRMS，幾乎是絕緣的。流經(jīng)銅制電流通路的電流所產(chǎn)生的磁場，能夠被片內(nèi)的霍爾IC感應(yīng)并將其轉(zhuǎn)化為成比例的電壓。

ACS712線性霍爾傳感器功能圖

ACS712低噪聲，響應(yīng)時間快（對應(yīng)步進(jìn)輸入電流，輸出上升時間為5μs），總輸出誤差最大為4%， 高輸出靈敏度（66mV/A～185mV/A），主要應(yīng)用于電動機(jī)控制、載荷檢測和管理、開關(guān)式電源和過電流故障保護(hù)等，特別是那些要求電氣絕緣卻未使用光電絕緣器或其它昂貴絕緣技術(shù)的應(yīng)用中。

ACS712線性霍爾傳感器典型應(yīng)用電路圖

霍爾電流電壓傳感器電路圖

磁平衡式霍爾電電壓傳感器的工作原理

原邊電壓Vp通過原邊電阻R1轉(zhuǎn)換為原邊電流Ip，Ip產(chǎn)生的磁通量與霍爾電壓經(jīng)放大產(chǎn)生的副邊電流Is通過副邊線圈所產(chǎn)生的磁通量相平衡。副邊電流Is精確地反映原邊電壓。

磁平衡式霍爾電流傳感器的工作原理

原邊電流Ip產(chǎn)生的磁通量與霍爾電壓經(jīng)放大產(chǎn)生的副邊電流Is通過副邊線圈所產(chǎn)生的磁通量相平衡。副邊電流Is精確地反映原邊電流。