霍爾傳感器是根據(jù)霍爾效應(yīng)制作的一種磁場(chǎng)傳感器,后來(lái)發(fā)現(xiàn)半導(dǎo)體,導(dǎo)電流體等也有這種效應(yīng),而半導(dǎo)體的霍爾效應(yīng)比金屬?gòu)?qiáng)得多,利用這現(xiàn)象制成的各種霍爾元件,廣泛地應(yīng)用于工業(yè)自動(dòng)化技術(shù),檢測(cè)技術(shù)及信息處理等方面,霍爾效應(yīng)是研究半導(dǎo)體材料性能的基本方法,通過(guò)霍爾效應(yīng)實(shí)驗(yàn)測(cè)定的霍爾系數(shù),能夠判斷半導(dǎo)體材料的導(dǎo)電類型,載流子濃度及載流子遷移率等重要參數(shù)。
一個(gè)霍爾元件一般有四個(gè)引出端子,其中兩根是霍爾元件的偏置電流I的輸入端,另兩根是霍爾電壓的輸出端,如果兩輸出端構(gòu)成外回路,就會(huì)產(chǎn)生霍爾電流,一般地說(shuō),偏置電流的設(shè)定通常由外部的基準(zhǔn)電壓源給出,若精度要求高,霍爾電流傳感器則基準(zhǔn)電壓源均用恒流源取代,為了達(dá)到高的靈敏度,有的霍爾元件的傳感面上裝有高導(dǎo)磁系數(shù)的鍍膜合金,這類傳感器的霍爾電勢(shì)較大,但在0.05T左右出現(xiàn)飽和,僅適用在低量限,小量程下使用。
在半導(dǎo)體薄片兩端通以控制電流I,并在薄片的垂直方向施加磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng),則在垂直于電流和磁場(chǎng)的方向上,將產(chǎn)生電勢(shì)差為UH的霍爾電壓。
霍爾電壓隨磁場(chǎng)強(qiáng)度的變化而變化,磁場(chǎng)越強(qiáng),電壓越高,磁場(chǎng)越弱,電壓越低,霍爾電壓值很小,通常只有幾個(gè)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(hào),若使霍爾集成電路起傳感作用,需要用機(jī)械的方法來(lái)改變磁感應(yīng)強(qiáng)度。
霍爾傳感器元件兩激勵(lì)電流端的直流霍爾電流傳感器電阻稱為輸入電阻,它的數(shù)值從幾歐到兒百歐,視不同型號(hào)的元件而定。
溫度升高,輸入電阻變小,從而使輸入電流變大,最終引起霍爾傳感器電勢(shì)變化,為了減少這種影響,最好采用恒流源作為激勵(lì)源。
磁性材料的電阻率在外磁場(chǎng)作用的情況和外磁場(chǎng)不作用的情況下變化很大,這種現(xiàn)象在坡莫合金和鐵磁材料中很明顯,該電流檢測(cè)單元僅從理論上進(jìn)行說(shuō)明,與上述的“各向異性磁阻”非常相似,但其具體的結(jié)構(gòu)形式有很大不同,但工藝比較復(fù)雜,成本也較高,主要用于高精度小電流的測(cè)量,巨磁阻元件對(duì)微弱磁場(chǎng)的敏感性更高,可以準(zhǔn)確測(cè)量直流和交流電流,具有尺寸小,響應(yīng)頻率寬,無(wú)殘留磁場(chǎng)等優(yōu)點(diǎn),光纖電流傳感器是根據(jù)法拉霍爾電流傳感器第效應(yīng)檢測(cè)電流大小的傳感器,通過(guò)測(cè)量光波通過(guò)光磁材料時(shí),光纖電流傳感器具有體積小,重量輕,測(cè)量帶寬高,精度高,無(wú)飽和現(xiàn)象,抗電磁力等優(yōu)點(diǎn),其極化面由于電流的產(chǎn)生的磁場(chǎng)的作用而產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)角度的大小,從而決定電流的大小,廣泛應(yīng)用于電力系統(tǒng)中電流的測(cè)量。
硬件電路,將12V的輸入電源轉(zhuǎn)換為穩(wěn)定的8V電源,輸出到采集電路,但由于電壓值比較小,需要在用放大電路放大后,作為霍爾檢測(cè)信號(hào)的輸入電源,開環(huán)霍爾電流傳感器元件通過(guò)電池組的主電路電流形成磁場(chǎng)來(lái)形成霍爾電壓,得到電流測(cè)量值,通過(guò)CAN總線模塊,將電壓信號(hào)發(fā)送到單片機(jī)的輸入端口,經(jīng)過(guò)單片機(jī)運(yùn)算處理,將電流采樣結(jié)果發(fā)送到電池管理系統(tǒng)。
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