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霍尔传感器电路图大全与普通互感器比较有哪些优势《资讯》

发布时间:2020-08-17 12:15:50 阅读: 来源:放料阀厂家

2019-01-21 21:24:55来源:贤集网 赵媛

霍尔传感器是一种能实现磁电转换的传感器,用它们可以检测磁场及其变化。霍尔传感器具有许多优点,它们的结构牢固,体积小,寿命长,安装方便,功耗小,频率高,耐震动,不怕灰尘、油污及盐雾等的污染或腐蚀。霍尔开关器件具有无触点、输出波形清晰、无抖动、位置重复精度高等优点。霍尔传感器以霍尔效应为其工作基础。霍尔效应是半导体自由电荷受磁场洛仑磁力作用而产生,它是由美国物理学家霍尔(Edwin H. Hall)在1879年发现的。霍尔开关电路又称霍尔数字电路,由稳压器、霍尔片、差分放大器,斯密特触发器和输出级组成。根据实现功能的不同,霍尔传感器可分为霍尔线性器件和霍尔开关器件,其中霍尔线性器件输出的是模拟量,霍尔开关器输出的是数字量,即脉冲信号。接下来贤集网小编来为大家介绍霍尔传感器电路图大全、与普通互感器比较有哪些优势、主要特性参数、使用注意事项及检测方法。

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霍尔传感器电路图大全

霍尔传感器可分为线型和开关型两种。线型霍尔传感器又可分为开环式线性霍尔传感器和闭环式线性霍尔传感器(又称为零磁通霍尔传感器),主要包括霍尔元件、线性放大器和设计跟随器三大部分,用于测量交流电流、直流电流、电压。开关型霍尔传感器主要包括霍尔元件、差分放大器、稳压器、斯密特触发器、输出级组成,用于数字量的输出。

一、霍尔传感器电路图大全(霍尔传感器信号放大电路)

二、霍尔传感器电路图大全(霍尔接近开关组成的计数器电路)

HK-1型霍尔接近开关组成的计数器电路图中采用了光电耦合器隔离和8位计算器。每当磁钢接近HK-1开关一次,计算器记一个数,并累加,从而完成计数功能。

三、霍尔传感器电路图大全(霍尔接近开关用于数控机床PLC电路)

此电路还可用于数控机床可编程控制器(PLC)上,其精度可达0.02mm,还可用于高速冲床、复杂纹进模具的送切料、行程控制等方面。

四、霍尔传感器电路图大全(霍尔传感器放大电路图解)

五、霍尔传感器电路图大全(霍尔电流电压传感器原理图)

磁平衡式霍尔电电压传感器工作原理原边电压Vp通过原边电阻R1转换为原边电流Ip,Ip产生的磁通量与霍尔电压经放大产生的副边电流Is通过副边线圈所产生的磁通量相平衡。副边电流Is精确地反映原边电压。

(1)磁平衡式霍尔电流传感器工作原理:

原边电流Ip产生的磁通量与霍尔电压经放大产生的副边电流Is通过副边线圈所产生的磁通量相平衡。副边电流Is精确地反映原边电流。:

(2)直检式霍尔电流传感器工作原理

如图。由于磁路与霍尔器件的输出具有良好的线性关系,因此霍尔器件输出的电压讯号U0可以间接反映出被测电流I1的大小,即:I1∝B1∝U0;把U0定标为当被测电流I1为额定值时,U0等于50mV或100mV。这就制成霍尔直接检测(无放大)电流传感器。

六、霍尔传感器电路图大全(线性霍尔传感器的放大电路图)

其工作原理如下:被测电流In流过导体产生的磁场,由通过霍尔元件输出信号控制的补偿电流Im流过次级线圈产生的磁场补偿,当原边与副边的磁场达到平衡时,其补偿电流Im即可精确反映原边电流In值。图中AMP表示放大电路的原理框图。实际放大电路可采用反相比例放大器电路,如下图:?

七、霍尔传感器电路图大全(霍尔传感器电路图集汇总)

霍尔传感器是根据霍尔效应制作的一种磁场传感器。霍尔效应是磁电效应的一种,这一现象是霍尔(A.H.Hall,1855—1938)于1879年在研究金属的导电机构时发现的。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。

线路图1:

线路图2:

线路图3:

线路图4:

霍尔传感器与普通互感器比较有哪些优势

1、霍尔传感器可以测量任意波形的电流和电压,如:直流、交流、脉冲波形等,甚至对瞬态峰值的测量。副边电流忠实地反应原边电流的波形。而普通互感器则是无法与其比拟的,它一般只适用于测量50Hz正弦波。

2、原边电路与副边电路之间完全电绝缘,绝缘电压一般为2KV至12KV,特殊要求可达20KV至50KV。

3、精度高:在工作温度区内精度优于1%,该精度适合于任何波形的测量。而普通互感器一般精度为3%至5%且适合50Hz正弦波形。

4、线性度好:优于0.1%。

5、动态性能好:响应时间小于1μs,跟踪速度di/dt高于50A/μs。

6、霍尔传感器模块这种优异的动态性能为提高现代控制系统的性能提供了关键的基础。与此相比普通的互感器响应时间为10-12ms,它已不能适应工作控制系统发展的需要。

7、工作频带宽:在0-100kHz频率范围内精度为1%。在0-5kHz频率范围内精度为0.5%。

8、测量范围:霍尔传感器模块为系统产品,电流测量可达50KA,电压测量可达6400V。

9、过载能力强:当原边电流超负荷,模块达到饱和,可自动保护,即使过载电流是额定值的20倍时,模块也不会损坏。

10、模块尺寸小,重量轻,易于安装,它在系统中不会带来任何损失。

11、模块的初级与次级之间的“电容”是很弱的,在很多应用中,共模电压的各种影响通常可以忽略,当达到几千伏/μs的高压变化时,模块有自身屏蔽作用。

12、模块的高灵敏度,使之能够区分在“高分量”上的弱信号,例如:在几百安的直流分量上区分出几毫安的交流分量。

13、可靠性高:失效率 λ = 0.43 x 10-6 /小时。

14、抗外磁场干扰能力强:在距模块5-10cm处有一个两倍于工作电流(2Ip)的电流所产生的磁场干扰而引起的误差小于0.5%,这对大多数应用,抗外磁场干扰是足够的,但对很强磁场的干扰要采取适当的措施。

霍尔传感器的主要特性参数

前面介绍过了霍尔传感器是一种根据霍尔效应制作的磁场传感器,它的主要特性参数有以下几类。

(1)输入电阻R

霍尔传感器元件两激励电流端的直流电阻称为输入电阻。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。

(2)输出电阻R

两个霍尔传感器电势输出端之间的电阻称为输出电阻,它的数位与输入电阻同一数量级。它也随温度改变顺改变。选择适当的负载电阻易与之匹配,可以使由温度引起的程水电势的漂移减至最小。

(3)最大激励电流I---霍尔传感器参数

由于霍尔传感器电势随激励电流的增大而增大,故在应用中总希望选用较大的激励电流1M但激励电流增大,程尔元件的功耗增大,元件的温皮升高,从而引起霍尔传感器屯势的温漂增大,因此每种型号的几件均规定了相应的最大激励电流,它的数值从几毫安至几百毫安。

(4)灵敏度K

灵敏度KH=EH/IB,它的数值约为10MV(MA.T)左右。

(5)最大磁感应强度BM---霍尔传感器参数

磁感应强度超过BM时,霍尔传感器电势的非线性误差将明显增大,特斯捡(T)成几千高斯(Gs)(1Gs=104T)。

(6)个等位电势

在额定激励电流F,当外加磁场为零时它是由于4个屯极的几何尺寸不对称引起的误差。

(7)霍尔传感器屯势温度系数

6M的数值一般为零点刀霍尔传感器输出端之间的开路电压称为不等位电势,使用时多采用电桥法来补偿不等位电势引起日在一定磁感应强度和激励电流的作用下,温度每变化1摄氏度时,霍尔传感器电势变化的百分数弱为霍尔传感器电势温度系数,它与霍尔传感器元件的材料有关。

霍尔传感器的使用注意事项

1、为了得到较好的动态特性和灵敏度,必须注意原边线圈和副边线圈的耦合,要耦合得好,最好用单根导线且导线完全填满霍尔传感器模块孔径。

2、使用中当大的直流电流流过传感器原边线圈,且次级电路没有接通电源或副边开路,则其磁路被磁化,而产生剩磁,影响测量精度(故使用时要先接通电源和测量端M),发生这种情况时,要先进行退磁处理。其方法是次边电路不加电源,而在原边线圈中通一同样等级大小的交流电流并逐渐减小其值。

3、在大多数场合,霍尔传感器都具有很强的抗外磁场干扰能力,一般在距离模块5-10cm之间存在一个两倍于工作电流Ip的电流所产生的磁场干扰是可以忽略的,但当有更强的磁场干扰时,要采取适当的措施来解决。通常方法有:

(1)调整模块方向,使外磁场对模块的影响最小;

(2)在模块上加罩一个抗磁场的金属屏蔽罩;

(3)选用带双霍尔元件或多霍尔元件的模块。

4、测量的最佳精度是在额定值下得到的,当被测电流远低于额定值时,要获得最佳精度,原边可使用多匝,即:IpNp=额定安匝数。另外,原边馈线温度不应超过80℃。

霍尔传感器的检测方法

一、线性霍尔元件的好坏判断

1、改变磁场的大小线性霍尔元件的好坏

将线性霍尔元件通电,输出端接上电压表,磁铁从远到近逐渐靠近线性霍尔元件时,该线性霍尔元件的输出电压逐渐从小到大变化,这说明该线性霍尔元件是好的,如果磁铁从远到近逐渐地靠近线性霍尔元件,该线性霍尔元件的输出电压保持不变,这说明该线性霍尔元件已被损坏。

2、改变线性霍尔元件恒流源的电流大小判断线性霍尔元件的好坏

磁铁保持不动(即对线性霍尔元件加入一个固定不变的磁场),使得线性霍尔元件恒流源的电流从零逐渐地向额定电流变化时(不能超过线性霍尔元件的额定电流),这时线性霍尔元件的输出电压也从小逐渐地向大变华,这说时该线性霍尔元件是好的,如果线性霍尔元件恒流的电流从零逐渐地向额定电流变化时,这时该线性霍尔元件的电压保持不变,这说明该线性霍尔元件已损坏。

二、单极开关型霍尔元件的好坏检测

将单极开关霍尔元件通电5V,输出端串联电阻,当磁铁远离开关霍尔元件时,开关霍尔元件的输出电压为高电平(+5V),当磁铁靠近开关霍乐元件时,开关霍尔元件的输出电压为低电平(+0.2V左右),这说明该开关开型霍尔元件是好的。如果不认靠近或离开霍尔开关,该霍尔开关的输出电平保持不变,则说明该霍尔开关已损坏。

三、双极锁存霍尔开关元件的好坏检测

当磁铁N极或S极靠近霍尔开关,输出是高电平或低电平,然后拿开霍尔元件,电平保持不变,再用刚才相反的磁极得到与刚刚相反的电平,这时说明霍尔元件是好的,如果当霍尔元件靠近得到的电平,在磁铁离开后不锁存,说明霍尔是坏的,当磁铁用相反的极性靠近霍尔,得不到与另一个极性靠近霍尔所得出相反的电平,那么这个霍尔开关也是坏的

上述是贤集网小编为大家讲解的霍尔传感器电路图大全、与普通互感器比较有哪些优势、主要特性参数、使用注意事项及检测方法。关于霍尔传感器的相关知识,小编就先介绍到这里啦,如果你也对霍尔传感器感兴趣,希望这些知识能够给你带来帮助!要知道,现在霍尔传感器的应用非常的广泛,在航空航天技术,医疗技术,交通运输,工业以及测量和测试等诸多领域都做出了重大的的贡献。目前应用领域比较活跃的就是电动自行车领域。这一切都归根于霍尼韦尔的高质量四霍尔式元件,其它高灵敏度霍尔效应锁存器采用的是双霍尔或者单霍尔元件,这使得它对封装应力非常敏感,而四霍尔元件则使这些传感器更加稳定和出色。

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