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霍尔磁敏传感器的原理及应用

导读: 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IC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。

  1、引言

  由霍尔效应的原理知,霍尔电势的大小取决于:

  Rh为霍尔常数,它与半导体材质有关;IC为霍尔元件的偏置电流;B为磁场强度;d为半导体材料的厚度。

  对于一个给定的霍尔器件,Vh将完全取决于被测的磁场强度B。

  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IC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,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坡莫合金;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。

  近年来,由于半导体技术的飞速发展,出现了各种类型的新型集成霍尔元件。这类元件可以分为两大类,一类是线性元件,另一类是开关类元件。

  2、线性霍尔元件的原理及应用

  UGN350lT是一种目前较常用的三端型线性霍尔元件。它由稳压器、霍尔发生器和放大器组成。用UGN350lT可以十分方便地组成一台高斯计。其使用十分简单,先使B=0,记下表的示值VOH,再将探头端面贴在被测对象上,记下新的示值VOH1。

  ΔVOH=VOH1-VOH

  如果ΔVOH>0,说明探头端面测得的是N极;反之为S极。UGN3501T的灵敏度为7V/T,由此即可测出相应的被测磁感应强度B。

  如果采用数字电压表(DVM),可得图1所示的线性高斯计。运放采用高精度运放CA3130。该电路的具体调零方式为:开启电源后,令B=0,调节W1使DVM的示值为零,然后用一块标准的钕铝硼磁钢(B=0.1T)贴在探头端面上,调节W2使DVM的示值为1V即可。本高斯计检测时示值如果为-200mV,则探头端面检测的是S极,磁场强度为0.02T。本高斯计也可用来测量交变的磁场,不过DVM应改为交流电压表。显然使用图1的电路可以很方便地扩展普通数字万用表的功能。

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