霍爾效應是洛倫茲力作用的結(jié)果。
當細導體(或半導體)有穩(wěn)定的電流流過它并放置一塊磁鐵,使其磁場垂直于該電流時,電流的磁場會與永磁體的磁場發(fā)生反應,從而導致 由于洛倫茲力,流過導體的電子被拉到導體的一側(cè)。 這會在導體中產(chǎn)生電勢差,稱為霍爾電壓。 霍爾電壓的大小與磁場強度成正比。
洛倫茲力是粒子由于電場和磁場而受到的力。
霍爾效應用于傳感器,其中產(chǎn)生的霍爾電壓可以指示磁場的存在、不存在或強度。 盡管霍爾傳感器通過檢測磁場來工作,但它們可用于感測各種參數(shù),包括位置、溫度、電流和壓力。
霍爾效應傳感器通常分為兩類:數(shù)字霍爾效應傳感器(包括霍爾效應開關(guān)和霍爾效應鎖存器)和模擬霍爾效應傳感器。
霍爾效應開關(guān)(也稱為單極傳感器)可檢測磁場是否存在(或不存在),并與預定義的磁通量閾值進行比較。 當檢測到合適的磁場時,開關(guān)打開(閉合),當磁場移除時,開關(guān)關(guān)閉(打開)。 接近傳感器是霍爾效應開關(guān)的常見應用。
霍爾效應鎖存器(也稱為雙極傳感器)的操作類似于開關(guān),但鎖存器在施加正磁場時打開(關(guān)閉),并且即使在磁場移除時也保持打開狀態(tài)。 相反,當施加負磁場時,鎖存器會關(guān)閉(打開),即使磁場被移除,鎖存器也會保持關(guān)閉狀態(tài)。 霍爾效應鎖存器通常用于無刷直流 (BLDC) 電機,用于檢測轉(zhuǎn)子位置以實現(xiàn)正確換向。
數(shù)字霍爾效應傳感器采用施密特觸發(fā)器,該電路可在信號上升沿將開關(guān)閾值調(diào)整到稍高的點,在信號下降沿將開關(guān)閾值調(diào)整到稍低的點。 這些開關(guān)點之間的差異稱為遲滯,并確保開關(guān)不會由于輸入信號中的噪聲而振蕩或開關(guān)。
模擬或線性霍爾效應傳感器產(chǎn)生與磁通量密度(磁場強度)成比例的連續(xù)輸出電壓,這使得它們適合測量位置和運動。 事實上,許多磁性旋轉(zhuǎn)編碼器都使用線性霍爾效應傳感器。 然而,流動電流和磁場的相互作用會產(chǎn)生非常小的霍爾電壓,因此線性霍爾傳感器通常采用放大器來增加輸出電壓,并結(jié)合其他信號調(diào)節(jié)電子器件來改善傳感器的響應并補償溫度 影響。
霍爾效應器件是出色的傳感元件,因為它們完全非接觸式且沒有移動部件,因此使用壽命長。 它們可以在高速和開關(guān)頻率下運行,并具有出色的可重復性。
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