磁傳感器將磁或磁編碼信息轉換為電信號
，以便通過電子電路進行處理。

 

 

磁(ci)傳(chuan)感(gan)器(qi)是(shi)固(gu)態(tai)設(she)備(bei)
，它(ta)們(men)變(bian)得(de)越(yue)來(lai)越(yue)流(liu)行(xing)，因(yin)為(wei)它(ta)們(men)可(ke)以(yi)用(yong)於(yu)許(xu)多(duo)不(bu)同(tong)類(lei)型(xing)的(de)應(ying)用(yong)，例(li)如(ru)感(gan)測(ce)位(wei)置(zhi)
，速(su)度(du)或(huo)定(ding)向(xiang)運(yun)動(dong)。它(ta)們(men)也(ye)是(shi)電(dian)子(zi)設(she)計(ji)人(ren)員(yuan)的(de)一(yi)種(zhong)流(liu)行(xing)的(de)傳(chuan)感(gan)器(qi)選(xuan)擇(ze)，因(yin)為(wei)它(ta)們(men)具(ju)有(you)非(fei)接(jie)觸(chu)式(shi)無(wu)磨(mo)損(sun)操(cao)作(zuo)
，低(di)維(wei)護(hu)，堅(jian)固(gu)的(de)設(she)計(ji)以(yi)及(ji)密(mi)封(feng)的(de)霍(huo)爾(er)效(xiao)應(ying)設(she)備(bei)，不(bu)受(shou)振(zhen)動(dong)，灰(hui)塵(chen)和(he)水(shui)的(de)影(ying)響(xiang)。

 

磁ci傳chuan感gan器qi的de主zhu要yao用yong途tu之zhi一yi是shi用yong於yu感gan測ce位wei置zhi
，距ju離li和he速su度du的de汽qi車che係xi統tong。例li如ru
，曲qu柄bing軸zhou的de角jiao度du位wei置zhi用yong於yu火huo花hua塞sai的de點dian火huo角jiao度du，汽qi車che座zuo椅yi和he用yong於yu安an全quan氣qi囊nang控kong製zhi的de座zuo椅yi安an全quan帶dai的de位wei置zhi或huo用yong於yu防fang抱bao死si製zhi動dong係xi統tong的de車che輪lun速su度du檢jian測ce（ABS）。

 

磁ci傳chuan感gan器qi設she計ji用yong於yu響xiang應ying各ge種zhong不bu同tong應ying用yong中zhong的de各ge種zhong正zheng負fu磁ci場chang，一yi種zhong類lei型xing的de磁ci傳chuan感gan器qi
，其qi輸shu出chu信xin號hao是shi其qi周zhou圍wei磁ci場chang密mi度du的de函han數shu

，稱cheng為wei霍huo爾er效xiao應ying傳chuan感gan器qi。

 

霍爾效應傳感器是由外部磁場激活的設備。我們知道磁場有兩個重要特性：磁通密度，（B）和極性（北極和南極）。霍(huo)爾(er)效(xiao)應(ying)傳(chuan)感(gan)器(qi)的(de)輸(shu)出(chu)信(xin)號(hao)是(shi)器(qi)件(jian)周(zhou)圍(wei)磁(ci)場(chang)密(mi)度(du)的(de)函(han)數(shu)。當(dang)傳(chuan)感(gan)器(qi)周(zhou)圍(wei)的(de)磁(ci)通(tong)密(mi)度(du)超(chao)過(guo)某(mou)個(ge)預(yu)設(she)閾(yu)值(zhi)時(shi)，傳(chuan)感(gan)器(qi)檢(jian)測(ce)到(dao)它(ta)並(bing)產(chan)生(sheng)稱(cheng)為(wei)霍(huo)爾(er)電(dian)壓(ya)V H的輸出電壓。請看下圖。

 

霍爾效應傳感器原理

 

 

霍爾效應傳感器基本上由一塊薄的矩形p型半導體材料組成
，例如砷化镓（GaAs）
，銻化銦（InSb）或砷化銦（InAs）
，它(ta)們(men)通(tong)過(guo)自(zi)身(shen)連(lian)續(xu)的(de)電(dian)流(liu)。當(dang)器(qi)件(jian)放(fang)置(zhi)在(zai)磁(ci)場(chang)中(zhong)時(shi)
，磁(ci)通(tong)線(xian)在(zai)半(ban)導(dao)體(ti)材(cai)料(liao)上(shang)施(shi)加(jia)力(li)，該(gai)力(li)使(shi)電(dian)荷(he)載(zai)流(liu)子(zi)，電(dian)子(zi)和(he)空(kong)穴(xue)偏(pian)轉(zhuan)到(dao)半(ban)導(dao)體(ti)板(ban)的(de)任(ren)一(yi)側(ce)。電(dian)荷(he)載(zai)流(liu)子(zi)的(de)這(zhe)種(zhong)運(yun)動(dong)是(shi)它(ta)們(men)經(jing)過(guo)半(ban)導(dao)體(ti)材(cai)料(liao)所(suo)經(jing)受(shou)的(de)磁(ci)力(li)的(de)結(jie)果(guo)。

 

當dang這zhe些xie電dian子zi和he空kong穴xue移yi動dong側ce邊bian時shi，通tong過guo這zhe些xie電dian荷he載zai流liu子zi的de積ji累lei在zai半ban導dao體ti材cai料liao的de兩liang側ce之zhi間jian產chan生sheng電dian位wei差cha。然ran後hou

，電dian子zi通tong過guo半ban導dao體ti材cai料liao的de運yun動dong受shou到dao與yu其qi成cheng直zhi角jiao的de外wai部bu磁ci場chang的de影ying響xiang，並bing且qie這zhe種zhong效xiao果guo在zai扁bian平ping矩ju形xing材cai料liao中zhong更geng大da。

 

通過使用磁場產生可測量電壓的效果被稱為18世紀70年代後發現它的霍華德霍爾的霍爾效應，霍爾效應的基本物理原理是洛倫茲力。以產生跨越所述裝置的電勢差的磁通線必須垂直，（90 ø到的電流的流動），並按照正確的極性
，通常一個南極的。

 

霍huo爾er效xiao應ying提ti供gong有you關guan磁ci極ji類lei型xing和he磁ci場chang大da小xiao的de信xin息xi。例li如ru

，南nan極ji會hui導dao致zhi器qi件jian產chan生sheng電dian壓ya輸shu出chu，而er北bei極ji則ze無wu效xiao。通tong常chang，當dang沒mei有you磁ci場chang存cun在zai時shi，霍huo爾er效xiao應ying傳chuan感gan器qi和he開kai關guan被bei設she計ji為wei處chu於yu“關閉”狀態（開路狀態）。它們僅在經受足夠強度和極性的磁場時才變為“接通”，（閉路狀態）。

 

霍爾效應磁傳感器

 

基本霍爾元件的輸出電壓（稱為霍爾電壓
，（V H））與通過半導體材料的磁場強度（輸出αH ）成正比 。這zhe個ge輸shu出chu電dian壓ya可ke以yi非fei常chang小xiao，即ji使shi受shou到dao強qiang磁ci場chang也ye隻zhi有you幾ji微wei伏fu

，因yin此ci大da多duo數shu商shang用yong霍huo爾er效xiao應ying器qi件jian都dou是shi通tong過guo內nei置zhi直zhi流liu放fang大da器qi，邏luo輯ji開kai關guan電dian路lu和he穩wen壓ya器qi製zhi造zao的de，以yi提ti高gao傳chuan感gan器qi的de靈ling敏min度du，滯zhi後hou和he輸shu出chu電dian壓ya。這zhe也ye使shi霍huo爾er效xiao應ying傳chuan感gan器qi能neng夠gou在zai更geng廣guang泛fan的de電dian源yuan和he磁ci場chang條tiao件jian下xia工gong作zuo。

 

霍爾效應傳感器

 

 

霍爾效應傳感器提供線性或數字輸出。線性（模擬）傳感器的輸出信號直接取自運算放大器的輸出
，輸出電壓與通過霍爾傳感器的磁場成正比。該輸出霍爾電壓如下：

 

 

線xian性xing或huo模mo擬ni傳chuan感gan器qi提ti供gong連lian續xu的de電dian壓ya輸shu出chu，其qi隨sui著zhe強qiang磁ci場chang而er增zeng加jia，並bing且qie隨sui著zhe弱ruo磁ci場chang而er減jian小xiao。在zai線xian性xing輸shu出chu霍huo爾er效xiao應ying傳chuan感gan器qi中zhong，隨sui著zhe磁ci場chang強qiang度du的de增zeng加jia
，放fang大da器qi的de輸shu出chu信xin號hao也ye會hui增zeng加jia

，直zhi到dao它ta開kai始shi飽bao和he電dian源yuan施shi加jia的de限xian製zhi。任ren何he額e外wai的de磁ci場chang增zeng加jia都dou不bu會hui對dui輸shu出chu產chan生sheng影ying響xiang，但dan會hui使shi其qi更geng加jia飽bao和he。

 

lingyifangmian，shuzishuchuchuanganqijuyoushimitechufaqi，neizhizhihoulianjiedaoyunsuanfangdaqi。dangtongguohuoerchuanganqidecitongliangchaoguoyushezhishi，qijiandeshuchuzaiqi“關閉”狀態之間快速切換到“接通”狀zhuang態tai而er沒mei有you任ren何he類lei型xing的de接jie觸chu反fan彈dan。當dang傳chuan感gan器qi移yi入ru和he移yi出chu磁ci場chang時shi，這zhe種zhong內nei置zhi滯zhi後hou消xiao除chu了le輸shu出chu信xin號hao的de任ren何he振zhen蕩dang。然ran後hou數shu字zi輸shu出chu傳chuan感gan器qi隻zhi有you兩liang種zhong狀zhuang態tai，“ON”和“OFF”。

 

有兩種基本類型的數字霍爾效應傳感器，雙極和單極。雙極傳感器需要一個正磁場（南極）來操作它們
，一個負磁場（北極）釋放它們，而單極傳感器隻需要一個磁性南極來操作和釋放它們進出磁場領域。

 

大多數霍爾效應器件不能直接切換大電氣負載，因為它們的輸出驅動能力非常小
，大約10到20mA。對於大電流負載，將一個集電極開路（電流吸收）NPN晶體管添加到輸出端。

 

該晶體管在其飽和區域內作為NPN吸收開關工作，隻要施加的磁通密度高於“ON”預設點，就會使輸出端短接到地。

 

輸(shu)出(chu)開(kai)關(guan)晶(jing)體(ti)管(guan)可(ke)以(yi)是(shi)開(kai)放(fang)式(shi)發(fa)射(she)極(ji)晶(jing)體(ti)管(guan)，開(kai)路(lu)集(ji)電(dian)極(ji)晶(jing)體(ti)管(guan)配(pei)置(zhi)或(huo)兩(liang)者(zhe)都(dou)提(ti)供(gong)推(tui)挽(wan)輸(shu)出(chu)型(xing)配(pei)置(zhi)，其(qi)可(ke)以(yi)吸(xi)收(shou)足(zu)夠(gou)的(de)電(dian)流(liu)以(yi)直(zhi)接(jie)驅(qu)動(dong)許(xu)多(duo)負(fu)載(zai)，包(bao)括(kuo)繼(ji)電(dian)器(qi)
，電(dian)動(dong)機(ji)，LED和燈。

 

霍爾效應應用

 

霍huo爾er效xiao應ying傳chuan感gan器qi由you磁ci場chang激ji活huo，並bing且qie在zai許xu多duo應ying用yong中zhong，該gai裝zhuang置zhi可ke以yi由you連lian接jie到dao移yi動dong軸zhou或huo裝zhuang置zhi的de單dan個ge永yong磁ci體ti操cao作zuo。有you許xu多duo不bu同tong類lei型xing的de磁ci鐵tie運yun動dong，例li如ru“正麵”，“側麵”，“推拉”或“推 - 推”等感應運動。對於每種類型的配置，為確保最大靈敏度，磁通線必須始終垂直於設備的感應區域
，並且必須具有正確的極性。

 

同tong樣yang為wei了le確que保bao線xian性xing
，需xu要yao高gao磁ci場chang強qiang度du的de磁ci體ti
，其qi對dui於yu所suo需xu的de運yun動dong產chan生sheng大da的de場chang強qiang變bian化hua。有you運yun動dong的de用yong於yu檢jian測ce磁ci場chang幾ji個ge可ke能neng的de路lu徑jing
，和he下xia麵mian是shi兩liang個ge使shi用yong單dan個ge磁ci體ti更geng常chang見jian的de感gan測ce配pei置zhi的de：頭接通檢測和側身檢測。

 

正麵檢測

 

 

顧名思義，“正麵檢測”要求磁場垂直於霍爾效應傳感裝置，並且為了檢測，它直接朝向活動麵接近傳感器。一種“正麵”的方法。

 

這種正麵接近方法產生輸出信號V H，其(qi)在(zai)線(xian)性(xing)裝(zhuang)置(zhi)中(zhong)表(biao)示(shi)磁(ci)場(chang)強(qiang)度(du)，磁(ci)通(tong)密(mi)度(du)
，作(zuo)為(wei)遠(yuan)離(li)霍(huo)爾(er)效(xiao)應(ying)傳(chuan)感(gan)器(qi)的(de)距(ju)離(li)的(de)函(han)數(shu)。磁(ci)場(chang)越(yue)近(jin)，因(yin)此(ci)磁(ci)場(chang)越(yue)強(qiang)，輸(shu)出(chu)電(dian)壓(ya)越(yue)大(da)
，反(fan)之(zhi)亦(yi)然(ran)。

 

線性器件還可以區分正磁場和負磁場。可以使非線性裝置在遠離磁體的預設氣隙距離處觸發輸出“ON”以指示位置檢測。

 

側向檢測

 

 

第二傳感配置是“側向檢測”。這需要以橫向運動的方式將磁鐵移過霍爾元件的表麵。

 

側(ce)向(xiang)或(huo)滑(hua)動(dong)通(tong)過(guo)檢(jian)測(ce)是(shi)用(yong)於(yu)檢(jian)測(ce)磁(ci)場(chang)的(de)存(cun)在(zai)
，因(yin)為(wei)它(ta)移(yi)過(guo)霍(huo)爾(er)元(yuan)件(jian)的(de)麵(mian)例(li)如(ru)固(gu)定(ding)的(de)氣(qi)隙(xi)距(ju)離(li)內(nei)
，計(ji)數(shu)旋(xuan)轉(zhuan)磁(ci)體(ti)或(huo)電(dian)動(dong)機(ji)的(de)旋(xuan)轉(zhuan)速(su)度(du)是(shi)有(you)用(yong)的(de)。

 

取qu決jue於yu磁ci場chang經jing過guo傳chuan感gan器qi的de零ling場chang中zhong心xin線xian時shi的de位wei置zhi，可ke以yi產chan生sheng表biao示shi正zheng輸shu出chu和he負fu輸shu出chu的de線xian性xing輸shu出chu電dian壓ya。這zhe允yun許xu定ding向xiang移yi動dong檢jian測ce，其qi可ke以yi是shi垂chui直zhi的de也ye可ke以yi是shi水shui平ping的de。

 

huoerxiaoyingchuanganqiyouxuduobutongdeyingyong

，youqishijiejinchuanganqi。tamenkeyidaitiguangxueheguangchuanganqishiyong，huanjingtiaojianbaokuoshui，zhendong，wugouhuoyou

，liruqicheyingyong。huoerxiaoyingqijianyekeyongyudianliujiance。

 

 

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