什么是霍爾效應(yīng)傳感器？它是如何工作的？

霍爾效應(yīng)是測(cè)量磁場(chǎng)最常用的方法，并且霍爾效應(yīng)傳感器在現(xiàn)代得到了廣泛的應(yīng)用和廣泛的應(yīng)用。例如，它們?cè)谄嚿嫌米鬈囕嗈D(zhuǎn)速傳感器和曲軸或凸輪軸位置傳感器。它們通常被用作開(kāi)關(guān)、MEMS羅盤、接近傳感器和其他應(yīng)用?，F(xiàn)在我們來(lái)看看這些傳感器是如何工作的，但是首先，讓我們來(lái)定義霍爾效應(yīng)。

描述霍爾效應(yīng)如下所示：如果我們有一個(gè)像圖中所示的導(dǎo)電板并向其施加電流，則電荷載流子將沿直線從一側(cè)流向另一側(cè)。

現(xiàn)在，如果我們?cè)跇O板附近施加一個(gè)磁場(chǎng)，我們可以在洛倫茲力的作用下破壞載流子的直線流。電子會(huì)偏向極板的一邊，而正空穴則會(huì)偏向另一邊。這意味著如果我們現(xiàn)在用電表連接另兩個(gè)側(cè)面，我們就可以得到一個(gè)可以測(cè)量的電壓。

如前所述，獲得可測(cè)量電壓的效果被稱為霍爾效應(yīng)，這是1879年埃德溫·霍爾發(fā)現(xiàn)的。

霍爾效應(yīng)傳感器檢測(cè)磁場(chǎng)功率的變化。這種傳感器為機(jī)器人傳感器的應(yīng)用提供了廣泛的可能性。

它們可用于接近、定位、速度和電流傳感等應(yīng)用。它們通常用于氣動(dòng)氣缸上，用于將氣缸的位置與PLC或機(jī)器人控制器進(jìn)行通信。

汽車、個(gè)人電子和機(jī)器人只是使用霍爾效應(yīng)傳感器的少數(shù)行業(yè)。根據(jù)應(yīng)用的不同，它們比其他傳感器有一些優(yōu)勢(shì)。

它們被完全包裹起來(lái)，因?yàn)樗鼈冊(cè)诖艌?chǎng)中工作，使它們不易受到骯臟或潮濕環(huán)境的損害。它們比機(jī)械系統(tǒng)在大量循環(huán)后磨損或傾斜讀數(shù)的可能性更小。

由于霍爾效應(yīng)傳感器不需要物理接觸就可以正常工作，因此其可靠性和使用壽命在廣泛的應(yīng)用中非常有用。它們可以提供比機(jī)械單位更高的重復(fù)性和準(zhǔn)確性，因?yàn)樗鼈儾粫?huì)對(duì)機(jī)械或工具產(chǎn)生物理干擾。

最好從霍爾效應(yīng)的基本知識(shí)開(kāi)始理解霍爾效應(yīng)傳感器。當(dāng)電流在磁場(chǎng)中流過(guò)導(dǎo)體時(shí)，電子被磁場(chǎng)推向?qū)w的一側(cè)。

霍爾效應(yīng)可以用來(lái)測(cè)量導(dǎo)體中的電流，這些導(dǎo)體是由特定的參數(shù)構(gòu)成的。例如，一個(gè)扁平金屬導(dǎo)體上的電壓比一個(gè)導(dǎo)體周圍的電壓更能揭示霍爾效應(yīng)。

當(dāng)磁場(chǎng)作用于平板上時(shí)，在導(dǎo)體上移動(dòng)的電子被迫向一邊移動(dòng)。由于可以計(jì)算撓度之和，因此該裝置有著廣泛的應(yīng)用。

用平板導(dǎo)體計(jì)算霍爾效應(yīng)傳感器的磁場(chǎng)強(qiáng)度。當(dāng)磁鐵靠近傳感器時(shí)，傳感器檢測(cè)到并將信息發(fā)送給控制器。

當(dāng)磁鐵靠近傳感器時(shí)，穿過(guò)極板的電荷轉(zhuǎn)移到一邊，一邊產(chǎn)生正電荷，另一邊產(chǎn)生負(fù)電荷。確定了極板兩側(cè)的電壓差，可以用來(lái)計(jì)算磁強(qiáng)度或傳感器的接近度。

霍爾效應(yīng)傳感器有兩種基本類型：

當(dāng)磁場(chǎng)強(qiáng)度達(dá)到一定的振幅和/或極性時(shí)，閾值（也稱為數(shù)字或開(kāi)關(guān)）產(chǎn)生恒定的霍爾電壓。有幾種不同的閾值設(shè)備配置，例如鎖存設(shè)備在正電場(chǎng)強(qiáng)度達(dá)到閾值時(shí)開(kāi)啟，但僅在相同強(qiáng)度的負(fù)電場(chǎng)達(dá)到閾值時(shí)關(guān)閉，在只有正電場(chǎng)達(dá)到閾值時(shí)開(kāi)啟，但在其他情況下關(guān)閉，以及當(dāng)正負(fù)電場(chǎng)達(dá)到閾值時(shí)開(kāi)啟的設(shè)備。閾值也可以在一些計(jì)算機(jī)中編程。

線性（模擬輸出傳感器）產(chǎn)生與周圍磁場(chǎng)強(qiáng)度成比例的霍爾電壓。電壓擺動(dòng)的極性由周圍磁場(chǎng)的方向決定。當(dāng)表達(dá)性的動(dòng)作必須被感知為位置的微小變化時(shí)，線性裝置在音樂(lè)應(yīng)用中更為常用。

霍爾效應(yīng)傳感器是由磁場(chǎng)驅(qū)動(dòng)的，在許多應(yīng)用中，連接到運(yùn)動(dòng)軸或裝置的單個(gè)永久磁鐵可以控制裝置。有許多不同形式的磁感應(yīng)運(yùn)動(dòng)，包括“頭朝上”、“側(cè)向”、“推拉”和“推-推”等。為了保證磁力線的敏感度和磁通的最佳配置，必須保證磁力線的靈敏度始終處于正確的位置。

為了確保線性度，還需要磁場(chǎng)強(qiáng)度發(fā)生顯著變化的高場(chǎng)強(qiáng)磁體。有幾種方法可以檢測(cè)磁場(chǎng)，使用單個(gè)磁鐵的兩種最常見(jiàn)的傳感配置如下所示：正面檢測(cè)和側(cè)面檢測(cè)是兩種類型的檢測(cè)。

磁場(chǎng)必須垂直于霍爾效應(yīng)傳感系統(tǒng)，并直接接近傳感器的主動(dòng)面進(jìn)行“正面探測(cè)”，顧名思義。從某種程度上說(shuō)，這是一種“前沿”的方法。

這種直接的方法產(chǎn)生一個(gè)輸出信號(hào)，VH，在線性器件中，它反映磁場(chǎng)功率或磁通密度，作為與霍爾效應(yīng)傳感器距離的函數(shù)。輸出電壓隨著磁場(chǎng)的增大而增大，反之亦然。

正磁場(chǎng)和負(fù)磁場(chǎng)也可以用線性儀器區(qū)分。為了指示位置檢測(cè)，可以制作非線性裝置，在遠(yuǎn)離磁鐵的預(yù)設(shè)氣隙距離處觸發(fā)輸出“開(kāi)”。

“側(cè)向探測(cè)”是第二種傳感配置。這就需要在霍爾效應(yīng)元件的表面上橫向移動(dòng)磁鐵。例如，計(jì)數(shù)旋轉(zhuǎn)磁鐵或測(cè)量電機(jī)的旋轉(zhuǎn)速度、側(cè)向或滑動(dòng)，對(duì)于在固定氣隙距離內(nèi)穿過(guò)霍爾元件表面時(shí)檢測(cè)磁場(chǎng)的存在是有用的。

當(dāng)磁場(chǎng)經(jīng)過(guò)傳感器的零磁場(chǎng)中心線時(shí)，根據(jù)磁場(chǎng)的方向，可以產(chǎn)生代表正輸出和負(fù)輸出的線性輸出電壓。這可以識(shí)別垂直和水平方向上的方向運(yùn)動(dòng)。

霍爾效應(yīng)傳感器有著廣泛的應(yīng)用，特別是作為近距離傳感器。如果環(huán)境因素包括水、振動(dòng)、灰塵或油，例如在汽車應(yīng)用中，它們可以代替光學(xué)和光傳感器。目前的感應(yīng)也可以用霍爾效應(yīng)儀器來(lái)實(shí)現(xiàn)。

6霍爾效應(yīng)傳感器和感應(yīng)式傳感器有什么區(qū)別？

霍爾效應(yīng)傳感器可以用來(lái)檢測(cè)鐵和鋼等鐵磁性材料，除了檢測(cè)磁鐵和磁場(chǎng)的存在與否之外，還可以在裝置的活動(dòng)區(qū)域后面放置一個(gè)小的永久“偏壓”磁鐵。由于引入鐵質(zhì)材料而引起的磁場(chǎng)的任何移動(dòng)或中斷都可以用低至mV/G的靈敏度進(jìn)行檢測(cè)。

根據(jù)器件的類型，無(wú)論是數(shù)字的還是線性的，有多種方法可以將霍爾效應(yīng)傳感器連接到電路和電子電路上。下面是一個(gè)發(fā)光二極管的例子，非常簡(jiǎn)單。

由于磁場(chǎng)運(yùn)動(dòng)的不同，霍爾效應(yīng)傳感器有多種用途。在工業(yè)和家庭環(huán)境中，這些儀器最常見(jiàn)的應(yīng)用是測(cè)量物體的存在、位置和距離。

電流傳感器、壓力傳感器和流體流量傳感器都是霍爾效應(yīng)傳感器在工業(yè)和制造過(guò)程中的常用應(yīng)用。在電流互感器中，霍爾效應(yīng)傳感器是一種廉價(jià)的、非接觸式的直流磁通量測(cè)量方法。

速度傳感器通過(guò)計(jì)算軸或盤在給定時(shí)間內(nèi)旋轉(zhuǎn)的次數(shù)來(lái)工作。一個(gè)連接在電機(jī)軸上的圓盤在霍爾效應(yīng)傳感器旁邊旋轉(zhuǎn)，周圍有磁鐵。

當(dāng)磁鐵穿過(guò)傳感器時(shí)，傳感器的狀態(tài)會(huì)發(fā)生變化。根據(jù)這些數(shù)據(jù)，傳感器計(jì)算轉(zhuǎn)數(shù)。例如，如果磁軸每轉(zhuǎn)四次，磁棒就會(huì)旋轉(zhuǎn)四次。

這使傳感器能夠根據(jù)每轉(zhuǎn)四個(gè)脈沖的已知參數(shù)測(cè)量轉(zhuǎn)速。

該技術(shù)應(yīng)用于無(wú)刷直流電機(jī)的速度跟蹤和軸位檢測(cè)。這使他們能夠在特定的轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)運(yùn)行，同時(shí)仍然允許他們隨時(shí)改變電機(jī)轉(zhuǎn)速。

這使得控制馬達(dá)更加容易。它還允許他們監(jiān)測(cè)軸在電機(jī)上的位置，使他們?cè)跈C(jī)器人行業(yè)比沒(méi)有霍爾效應(yīng)傳感器的電機(jī)更靈活。

基于磁場(chǎng)，霍爾效應(yīng)傳感器可以檢測(cè)接近性。如果磁場(chǎng)強(qiáng)度恒定且已定義，則可以確定傳感器相對(duì)于磁鐵的位置。

當(dāng)磁鐵移動(dòng)到其范圍內(nèi)時(shí)，傳感器改變狀態(tài)并向控制器發(fā)出警報(bào)?；魻栃?yīng)傳感器有多種用途。機(jī)器人工具、機(jī)器人夾持器、氣動(dòng)和其他各種非機(jī)器人應(yīng)用都使用它們。

7霍爾效應(yīng)的起源是什么？

近距離霍爾效應(yīng)傳感器也可用于機(jī)器人技術(shù)。它們很適合探測(cè)磁場(chǎng)強(qiáng)度和磁場(chǎng)接近度?；魻栃?yīng)傳感器可用于滿足各種安全要求。它們通常用于工裝中，以向控制裝置提供夾緊確認(rèn)。

夾緊確認(rèn)鎖定單元的操作，直到所有部分完全夾緊，使其安全工作。嵌入在工具中的磁鐵在正確夾緊時(shí)屬于霍爾效應(yīng)傳感器的感應(yīng)范圍內(nèi)，通常指示零件確認(rèn)。當(dāng)所有傳感器顯示一個(gè)信號(hào)時(shí)，機(jī)器人控制器或可編程邏輯控制器（PLC）知道電池可以安全運(yùn)行。

在機(jī)器人工業(yè)中，霍爾效應(yīng)傳感器非常有用。為了感知細(xì)胞的變化，大多數(shù)機(jī)器人細(xì)胞使用霍爾效應(yīng)傳感器。它們用于讀取直流無(wú)刷電機(jī)的速度和位置。它們用于氣缸中，以確定氣缸是否伸出或縮回。

它們也可以通過(guò)通知控制機(jī)構(gòu)工裝夾具確認(rèn)來(lái)保持員工健康。如果沒(méi)有霍爾效應(yīng)傳感器，機(jī)器人行業(yè)將大相徑庭。

凸輪軸和曲軸位置傳感器是分別控制凸輪軸和曲軸位置的霍爾效應(yīng)傳感器。在傳感器前面，一個(gè)小磁鐵經(jīng)過(guò)。當(dāng)磁鐵靠近傳感器時(shí)，輸出電壓增加。當(dāng)磁鐵離開(kāi)傳感器時(shí)，電壓下降。為了評(píng)估軸位置，電子控制模塊跟蹤這些傳感器輸出。由于凸輪軸和曲軸位置傳感器以及其他電氣傳感器、電磁閥和噴油器，ECM可以保持精確的發(fā)動(dòng)機(jī)控制。了解霍爾效應(yīng)傳感器的基本知識(shí)將幫助您正確測(cè)試有問(wèn)題的傳感器。

?步驟1

從發(fā)動(dòng)機(jī)缸體上拆下傳感器。清除傳感器尖端上的所有油、污垢或金屬屑。

?步驟2

檢查發(fā)送至ECM的凸輪軸傳感器或曲軸信號(hào)的發(fā)動(dòng)機(jī)示意圖。應(yīng)拆下ECM的信號(hào)線。將信號(hào)線連接到跨接導(dǎo)線的一端。將跨接導(dǎo)線的另一端連接到樂(lè)觀探頭的邊緣。將負(fù)極探針連接到穩(wěn)定的底盤接地上。如有必要，用跨接導(dǎo)線和鱷魚夾將負(fù)極探針連接至底盤接地。

要測(cè)試直流電壓，請(qǐng)切換電壓表。將鑰匙開(kāi)關(guān)轉(zhuǎn)到“On”位置。理想情況下，電壓應(yīng)為0伏左右。緩慢旋轉(zhuǎn)垂直于傳感器前端的磁鐵。當(dāng)磁鐵接近傳感器時(shí)，電壓應(yīng)升高，當(dāng)磁鐵移開(kāi)時(shí)，電壓應(yīng)下降。如果電壓沒(méi)有變化，則傳感器或傳感器的連接有故障。

1霍爾效應(yīng)傳感器是如何工作的？

利用半導(dǎo)體（如硅），霍爾效應(yīng)傳感器的工作原理是測(cè)量器件置于磁場(chǎng)中時(shí)電壓的變化。換句話說(shuō)，一旦霍爾效應(yīng)傳感器檢測(cè)到它現(xiàn)在處于磁場(chǎng)中，它就可以感應(yīng)到物體的位置。

2什么觸發(fā)霍爾效應(yīng)裝置？

霍爾效應(yīng)傳感器是由磁場(chǎng)激活的，在許多應(yīng)用中，該裝置可以由一個(gè)固定在移動(dòng)軸或裝置上的永久磁鐵來(lái)操作。有許多不同類型的磁鐵運(yùn)動(dòng)，如“頭朝上”、“側(cè)向”、“推-拉”或“推-推”等感應(yīng)運(yùn)動(dòng)。

3霍爾效應(yīng)傳感器有什么用？

霍爾效應(yīng)傳感器通常用來(lái)計(jì)時(shí)車輪和軸的速度，例如內(nèi)燃機(jī)點(diǎn)火正時(shí)、轉(zhuǎn)速表和防抱死制動(dòng)系統(tǒng)。它們用于無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)中檢測(cè)永磁體的位置。

4霍爾效應(yīng)的原理是什么？

霍爾效應(yīng)原理指出，當(dāng)載流導(dǎo)體或半導(dǎo)體被引入垂直磁場(chǎng)時(shí)，可以在與電流路徑成直角的位置測(cè)量電壓。

5霍爾效應(yīng)傳感器有多靈敏？

這些比率測(cè)量裝置的靈敏度分別為5 mV/高斯和2.5 mV/高斯，工作溫度范圍為-40°C至150°C，并在其整個(gè)工作范圍內(nèi)進(jìn)行溫度補(bǔ)償。

6霍爾效應(yīng)傳感器和感應(yīng)式傳感器有什么區(qū)別？

感應(yīng)式傳感器檢測(cè)金屬物體，霍爾效應(yīng)傳感器檢測(cè)磁場(chǎng)的存在。

7霍爾效應(yīng)的起源是什么？

霍爾效應(yīng)的歷史始于1879年，當(dāng)時(shí)埃德溫H.霍爾發(fā)現(xiàn)，在外加磁場(chǎng)中，載流金屬帶上會(huì)出現(xiàn)一個(gè)小的橫向電壓。

8你怎么知道霍爾傳感器壞了嗎？

失去動(dòng)力、噪音大和感覺(jué)馬達(dá)被某種方式阻塞，這些都是控制器死機(jī)或馬達(dá)內(nèi)部霍爾傳感器可能有問(wèn)題的跡象。

9霍爾效應(yīng)傳感器內(nèi)部是什么？

霍爾效應(yīng)傳感器是一種半導(dǎo)體材料的薄片，就像微型或RAM設(shè)備中的芯片一樣。它是根據(jù)電磁原理工作的。當(dāng)你移動(dòng)一塊足夠靠近傳感器的磁鐵時(shí)，會(huì)產(chǎn)生一個(gè)小電壓。這是一個(gè)放大器，它將電壓提升到足夠高的水平，以供其他電子設(shè)備使用。

最好的例子是車輪轉(zhuǎn)速傳感器。一個(gè)小磁鐵附在汽車輪子的內(nèi)側(cè)。每次磁鐵經(jīng)過(guò)傳感器時(shí)，即車輪旋轉(zhuǎn)一圈。信息被傳送到速度表和里程表單元，并在那里顯示給駕駛員。

10什么是車輛上的霍爾效應(yīng)傳感器？

霍爾效應(yīng)傳感器靠磁場(chǎng)工作，也可稱為曲柄位置傳感器。它檢查曲軸位置，以便發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)燃火花塞。如果情況不好，發(fā)動(dòng)機(jī)可能會(huì)失速，在沒(méi)有霍爾效應(yīng)傳感器信號(hào)的情況下無(wú)法起動(dòng)。

霍爾效應(yīng)傳感器也可用于確定速度、距離或發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸位置和凸輪軸位置。所有的霍爾效應(yīng)傳感器內(nèi)部都有不同的電子元件，具有不同的程序測(cè)量值，不可互換。