基于霍爾效應,假設在半導體上外加方向互相垂直的磁場和電流,根據左手定則,半導體內部的電子和空穴會在電場力和洛倫茲力的作用下偏移,在半導體兩個端面產生電場,從而產生電勢差,這個現象稱為霍爾效應,產生的電壓稱為霍爾電壓。
霍爾傳感器就是根據霍爾效應制作的一種磁場傳感器,當在一根長導線中通以電流時,在磁芯會產生一個與導線電流大小成正比的磁場,再利用霍爾元件的特性,測量霍爾元件感應生成的電壓信號,經過放大器放大霍爾電壓后,輸出一個可直接測量的霍爾電壓,霍爾電流傳感器的優(yōu)點是電路簡單,能量效率高,檢測范圍廣及電耗低等,缺點是抗干擾能力差,精度較差,線性度較差,響應速度較慢,且溫漂較大。
隨著合金電阻的技術發(fā)展越來越成熟,在很多應用場景可替代霍爾傳感器,應用終端可選擇合金電阻作為檢測元件,提高設備精度,穩(wěn)定性,節(jié)約成本。
按各種方法設置磁體,將它們和霍爾開關電路組合起來可以構成各種旋轉傳感器,霍爾電路通電后,磁體每經過霍爾電路一次,便輸出一個電壓脈沖。
霍爾傳感器的工作原理:。
霍爾電流傳感器是根據霍爾原理制成的,它有兩種工作方式,即磁平衡式和直式,霍爾電流傳感器一般由原邊電路,聚磁環(huán),霍爾器件,(次級線圈)和放大電路等組成。
直放式電流傳感器(開環(huán)式)。
眾所周知,當電流通過一根長導線時,在導線周圍將產生一磁場,這一磁場的大小與流過導線的電流成正比,它可以通過磁芯聚集感應到霍爾器件上并使其有一信號輸出,這一信號經信號放大器放大后直接輸出,一般的額定輸出標定為4V。
磁平衡式電流傳感器也稱補償式傳感器,即主回路被測電流Ip在聚磁環(huán)處所產生的磁場通過一個次級線圈,電流所產生的磁場進行補償,從而使霍爾器件處于檢測零磁通的工作狀態(tài)。
磁平衡式電流傳感器的具體工作過程為:當主回路有一電流通過時,在導線上產生的磁場被聚磁環(huán)聚集并感應到霍爾器件上,所產生的信號輸出用于驅動相應的功率管并使其導通,從而獲得一個補償電流Is,這一電流再通過多匝繞組產生磁場,該磁場與被測電流產生的磁場正好相反,因而補償了原來的磁場,使霍爾器件的輸出逐漸減小。 |