霍尔传感器是根据霍尔效应制作的一种磁场传感器,后来发现半导体,导电流体等也有这种效应,而半导体的霍尔效应比金属强得多,利用这现象制成的各种霍尔元件,广泛地应用于工业自动化技术,检测技术及信息处理等方面,霍尔效应是研究半导体材料性能的基本方法,通过霍尔效应实验测定的霍尔系数,能够判断半导体材料的导电类型,载流子浓度及载流子迁移率等重要参数。
一个霍尔元件一般有四个引出端子,其中两根是霍尔元件的偏置电流I的输入端,另两根是霍尔电压的输出端,如果两输出端构成外回路,就会产生霍尔电流,一般地说,偏置电流的设定通常由外部的基准电压源给出,若精度要求高,霍尔电流传感器则基准电压源均用恒流源取代,为了达到高的灵敏度,有的霍尔元件的传感面上装有高导磁系数的镀膜合金,这类传感器的霍尔电势较大,但在0.05T左右出现饱和,仅适用在低量限,小量程下使用。
在半导体薄片两端通以控制电流I,并在薄片的垂直方向施加磁感应强度为B的匀强磁场,则在垂直于电流和磁场的方向上,将产生电势差为UH的霍尔电压。
霍尔电压随磁场强度的变化而变化,磁场越强,电压越高,磁场越弱,电压越低,霍尔电压值很小,通常只有几个毫伏,但经集成电路中的放大器放大,就能使该电压放大到足以输出较强的信号,若使霍尔集成电路起传感作用,需要用机械的方法来改变磁感应强度。
霍尔传感器元件两激励电流端的直流霍尔电流传感器电阻称为输入电阻,它的数值从几欧到儿百欧,视不同型号的元件而定。
温度升高,输入电阻变小,从而使输入电流变大,最终引起霍尔传感器电势变化,为了减少这种影响,最好采用恒流源作为激励源。
磁性材料的电阻率在外磁场作用的情况和外磁场不作用的情况下变化很大,这种现象在坡莫合金和铁磁材料中很明显,该电流检测单元仅从理论上进行说明,与上述的“各向异性磁阻”非常相似,但其具体的结构形式有很大不同,但工艺比较复杂,成本也较高,主要用于高精度小电流的测量,巨磁阻元件对微弱磁场的敏感性更高,可以准确测量直流和交流电流,具有尺寸小,响应频率宽,无残留磁场等优点,光纤电流传感器是根据法拉霍尔电流传感器第效应检测电流大小的传感器,通过测量光波通过光磁材料时,光纤电流传感器具有体积小,重量轻,测量带宽高,精度高,无饱和现象,抗电磁力等优点,其极化面由于电流的产生的磁场的作用而产生旋转角度的大小,从而决定电流的大小,广泛应用于电力系统中电流的测量。
硬件电路,将12V的输入电源转换为稳定的8V电源,输出到采集电路,但由于电压值比较小,需要在用放大电路放大后,作为霍尔检测信号的输入电源,开环霍尔电流传感器元件通过电池组的主电路电流形成磁场来形成霍尔电压,得到电流测量值,通过CAN总线模块,将电压信号发送到单片机的输入端口,经过单片机运算处理,将电流采样结果发送到电池管理系统。
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