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1、工作任务3-4 霍尔磁敏传感器电子课件 中职 传感器技术及应用（高教版）之四 霍尔磁敏传感器 磁敏传感器是利用磁与电之间的关系，其中包括磁阻效应，磁电效应和霍尔效应等等原理造成的传感器。磁阻效应是指磁场垂直通过沿长度方向有电流通过的半导体时，在沿电流方向的半导体电阻率发生改变的原理。应用这磁阻效应可以制造出磁敏电阻传感器。磁电效应是指利用导体和磁场相对运动而在导体两端输出感应电动势的原理。应用磁电效应可制造出磁电式传感器。霍尔效应是指在半导体（导体）中接入相互垂直的磁场和电流，则在与磁场和电流均垂直的方向上产生一个电动势，这个电动势我们称为霍尔电动势，这一原理称为霍尔效应，应用霍尔效应制造出的
2、霍尔霍尔传感器广泛应用在机械测试、看上去化测量等领域。任务描述 磁敏传感器电路是由有磁敏器件、转换电路和控制电路组成的。如下图所示。任务条件 磁电传感器电路是以电传感器为核心的测量、控制及应用电路，正确选择磁电传感器是实现磁电测量和控制的关键。由于磁电传感器已经把磁能转换为电能信息，所以除了磁电传感器，驱动电路是必需的电路。执行机构是终端，它可以采用不同的执行方式模式，一般是磁、电、声、机械模式。磁电传感器应用于有磁场有关的场合中。由于磁电传感器种类很多，在应用时要视电路的功能选择磁电传感器，这样才能适当地应用磁电传感器。霍尔磁敏传感器也称为霍尔传感器。霍尔传感器具有检测磁场并把它转换为电信号
3、的作用。由霍尔传感器构成的测速电路，很适合测量速度使用。电路如右图。1.霍尔传感器在测速电路中的应用霍尔传感器组成的测速电路线路板如下图 安装电路注意事项（1）制作线路板后，根据电路图检查线路有否开路或短路；（2）必须选择电路合适的元器件参数，为了更好地实现电路功能，可适当调整电路元器件的参数；调整RP1后便可固定。（3）特别检查霍尔传感器IC1的质量，这是电路工作和功能实现的关键；安装电路注意事项（4）要按装配工艺要求进行焊接和安装；（5）要选择合适的电源电压，不能随意变动电源的电压，否则电路不能正常工作；（6）测试电路参数时要按规范操作仪器设备，不得在带电的情况下进行元器件的焊接与安装。电
4、路组成和功能作用 由IC1UN3113U集成霍尔传感器作检测检测电路，IC2LM2907N是一块频率/电压转换集成电路，用于把频率信号为电压信号。IC3CA3162E是一块A/D（模拟/数字）转换集成电路。IC4CA3161E是一块BCD码七段译码驱动集成电路。由三极管VT13和三位数码管D1 3共同构成了数字面板表，该微型数字面板表在接收到的转速超过999/min时，会有溢出指示“EEE”。电路工作过程 IC1集成霍尔传感器对被测设备的转速进行检测，然后从其“3”脚输出脉冲频率信号，并直接送到集成电路IC2的“1”脚，并由IC2内部对信号进行比较放大，信号再经R6、R7和RP1分压后加到IC
5、3的“11”脚，经IC3把信号模/数转换并编码后由IC3的“2”、“1”、“15”、“16”脚输出段码数字信号，该信号输入到IC4的“7”、“1”、“2”、“6”脚后进入IC4，经IC4译码、驱动，点亮三位数码管相应的段。IC3的“4”、“3”、“5”脚输出位码数字信号，驱动三极管VT13，并点亮相应的数码管D13。数码显示出每分钟的转数，范围为0999/min。霍尔传感器电路符号与标称 只要霍尔传感器受磁场的影响，传感器便有电信号输出。霍尔元件实物图和电路符号如图所示，电路的标称用字母H表示。（a）霍尔传感器实物图（b）电路符号 霍尔元件电路符号 霍尔传感器结构与原理 霍尔传感器是根据霍尔元
6、件的霍尔效应造成的。霍尔效应原理如图所示。在半导体中加入电流I，并把这半导体置于垂直于电流I方向的磁场B中，那么在与电流I和磁场B方向均垂直的方向上的产生一个电动势EH。这就是霍尔电动势，这种现象称为霍尔效应。利用这种原理制成的半导体器件，就是霍尔传感器。只要把这种通了电流的半导体置于周期性交变的磁场中，那么半导体产生的电动势也就是周期性交变的。这就可以用来检测外界的变化磁场或可做无触点控制的传感器。霍尔元件采用的材料有N锗（Ge）、锑化铟（InSb）、砷化铟（InAs）、砷化镓（GnAs）及磷砷化铟（InAsP）等。下图所示是由锑化铟为材料制成的霍尔传感器元件结构。霍尔传感器基本参数 霍尔传
7、感器元件输出的电动势很小，并且容易受温度的影响。隨着半导体工艺的不断发展，现在已经将霍尔元件、放大器、温度补偿电路以及稳压电源等制作在一个芯片上，通常称这种芯片为集成霍尔传感器。简称霍尔传感器。霍尔传感器通常可分为线性型与开关型两大类。线性霍尔传感器的外加磁场强度呈线性关系；开关型霍尔传感器输出类似开关的接通与断开。比较常用的霍尔传感器有CS3000系列、SH100系列、HK系列等。其中CS3000系列传感器的工作电源电压范围为VCC为4.5V 25V，开路输出能直接驱动晶体三极管和TTL、CMOS集成电路；开关速度快，无瞬间抖动，无触点，使用寿命长，工作频率宽（100kHz），结构简单，体积
8、小，安装方该系列分为开关型和锁定型两种。锁定型霍尔传感器采用双磁极触发，抗干扰能力强。更多CS3000系列开关型、锁定型霍尔传感器的主要对数如附表。霍尔传感器检测 霍尔传感器在有磁场靠近时就会从输出端输出一个电压信号，因此可以测量输出端的电压变化来判断霍尔传感器是否正常。因为霍尔传感器通常为集电极开路输出，所以在测试时，应加一个限流电阻。正常时，霍尔传感器输出端“3”脚为高电平（接近电源电压），当用一个小磁铁靠近霍尔传感器印有数字的一面时，如果万用表指示的电压降到0.6V以下，说明霍尔传感器是良好的。如果当小磁铁已接触到霍尔传感器印有数字的一面时，万用表指示的电压仍不下降，则可把磁铁的磁极调换一下再试（通常是磁铁N极靠近时输出低电平），如果万用表指示下降，则说明霍尔传感器是良好的，否则说明霍尔传感器已经损坏。1.霍尔传感器是怎样工作的？有什么特点和作用？2.如何判别霍尔传感器的质量？3.你已经做过霍尔传感器相关电路的产品吗？功能效果如何？试简述一下电路的工作过程和传感器性能和在电路中的作用。