基于霍尔效应,假设在半导体上外加方向互相垂直的磁场和电流,根据左手定则,半导体内部的电子和空穴会在电场力和洛伦兹力的作用下偏移,在半导体两个端面产生电场,从而产生电势差,这个现象称为霍尔效应,产生的电压称为霍尔电压。
霍尔传感器就是根据霍尔效应制作的一种磁场传感器,当在一根长导线中通以电流时,在磁芯会产生一个与导线电流大小成正比的磁场,再利用霍尔元件的特性,测量霍尔元件感应生成的电压信号,经过放大器放大霍尔电压后,输出一个可直接测量的霍尔电压,霍尔电流传感器的优点是电路简单,能量效率高,检测范围广及电耗低等,缺点是抗干扰能力差,精度较差,线性度较差,响应速度较慢,且温漂较大。
随着合金电阻的技术发展越来越成熟,在很多应用场景可替代霍尔传感器,应用终端可选择合金电阻作为检测元件,提高设备精度,稳定性,节约成本。
按各种方法设置磁体,将它们和霍尔开关电路组合起来可以构成各种旋转传感器,霍尔电路通电后,磁体每经过霍尔电路一次,便输出一个电压脉冲。
霍尔传感器的工作原理:。
霍尔电流传感器是根据霍尔原理制成的,它有两种工作方式,即磁平衡式和直式,霍尔电流传感器一般由原边电路,聚磁环,霍尔器件,(次级线圈)和放大电路等组成。
直放式电流传感器(开环式)。
众所周知,当电流通过一根长导线时,在导线周围将产生一磁场,这一磁场的大小与流过导线的电流成正比,它可以通过磁芯聚集感应到霍尔器件上并使其有一信号输出,这一信号经信号放大器放大后直接输出,一般的额定输出标定为4V。
磁平衡式电流传感器也称补偿式传感器,即主回路被测电流Ip在聚磁环处所产生的磁场通过一个次级线圈,电流所产生的磁场进行补偿,从而使霍尔器件处于检测零磁通的工作状态。
磁平衡式电流传感器的具体工作过程为:当主回路有一电流通过时,在导线上产生的磁场被聚磁环聚集并感应到霍尔器件上,所产生的信号输出用于驱动相应的功率管并使其导通,从而获得一个补偿电流Is,这一电流再通过多匝绕组产生磁场,该磁场与被测电流产生的磁场正好相反,因而补偿了原来的磁场,使霍尔器件的输出逐渐减小。 |