简述霍尔传感器(简述霍尔传感器测量电流,磁感应强度)

海潮机械 2023-01-16 02:50 编辑:admin 111阅读

1. 简述霍尔传感器测量电流,磁感应强度

霍尔元件测量电流,是用霍尔元件检测通电导线周围的磁场来实现的。霍尔效应大电流计的特点是:结构简单、成本低廉、准确度高、测量时不需要断开回路。下面,就来介绍几种用霍尔元件测量大电流的方法。

  1.导线旁测法

  此法最简单,将霍尔元件放在通电导线的附近,给霍尔元件通一恒定的电流,用霍尔元件测量被测导线的磁场,就可以从霍尔元件输出的电压中确定被测电流的值。

  这种方法测量大电流的特点是结构简单、操作方便。但测量精度较差,受外界干扰也大,所以只适用于要求精度不高的场合。

  2.导线贯穿磁芯法

  如果用铁磁材料做成磁导体的铁芯,使被测导线贯穿它的中央,将霍尔传感器放在磁导体的气隙中,这样,可以通过环形铁芯集中磁力线。当导线中有电流流过时,使导磁体铁芯磁化,在环形气隙中就形成磁场,导线中的电流越大,气隙处的磁感应强度就越大,霍尔元件输出的电压VH就越大。于是可以通过电压VH检测到导线中的电流大小。这种方法的特点是检测精度较高。

  在实际应用中,通常把导磁铁芯做成钳形,成非闭合磁路的形式。

  3.磁芯绕线法

  以某款霍尔线性传感器为例,这种检测方法的电路由标准环形导磁铁芯和霍尔线性传感器组合而成。被测通电导线绕在导磁铁芯上,每1匝/A在气隙处可产生0.0056T的磁感应强度。如果测量范围是0~20A,则导线绕制9匝,使可产生约0. 1T的磁感应强度,霍尔传感器会有1.4V的电压输出,以此可以检测出通电导线电流的大小。

2. 简述霍尔传感器测量电流磁感应强度微位移压力的原理

开关型灵敏度指的是他的磁开启/关闭窗口,即要多大的磁场才能使霍尔导通,这个值越小灵敏度越高

线性的灵敏度是指磁场每变化一个单位其输出电压变化的值,这个值越大灵敏度越高

具体到器件决定灵敏度的是IC内部的放大器

3. 简述霍尔传感器测量电流磁感应强度微位移的原理

  1、原边导线应放置于传感器内孔中心,尽可能不要放偏;

  2、原边导线尽可能完全放满传感器内孔,不要留有空隙;

  3、需要测量的电流应接近于传感器的标准额定值IPN,不要相差太大。如条件所限,手头仅有一个额定值很高的传感器,而欲测量的电流值又低于额定值很多,为了提高测量精度,可以把原边导线多绕几圈,使之接近额定值。例如当用额定值100A的传感器去测量10A的电流时,为提高精度可将原边导线在传感器的内孔中心绕十圈(一般情况,NP=1;在内孔中绕一圈,NP=2;……;绕九圈,NP=10,则NP×10A=100A与传感器的额定值相等,从而可提高精度);

  4、当欲测量的电流值为IPN/10的时,在25℃仍然可以有较高的精度。

4. 简述霍尔传感器测量电流,磁感应强度的方法

利用霍尔效应:“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。利用该原理就可以设计出能检测电压、电流的电量传感器了。

5. 已知霍尔元件的工作电流及磁感应强度的方向

霍尔元件应用的基本原理是霍尔效应。

霍尔效应是一种磁敏效应,一般在半导体薄片的长度X方向上施加磁感应强度为B的磁场,则在宽度Y方向上会产生电动势UH,这种现象即称为霍尔效应。UH称为霍尔电势,其大小可表示为: UH=RH/d*IC*B (1) 式中,RH称为霍尔系数,由半导体材料的性质决定;d为半导体材料的厚度。设RH/d=K,则式(1)可写为: UH=K*IC*B (2) 可见,霍尔电压与控制电流及磁感应强度的乘积成正比,K称为乘积灵敏度。K值越大,灵敏度就越高;元件厚度越小,输出电压也越大。在式(2)中,若控制电流IC,为常数,磁感应强度B与被测电流成正比,就可以做成霍尔电流传感器;另外,若仍固定IC为常数,B与被测电压成正比,又可制成霍尔电压传感器。

6. 简述霍尔传感器测量电流,磁感应强度,微位移

霍尔效应在1879年被E.H. 霍尔发现,它定义了磁场和感应电压之间的关系,这种效应和传统的感应效果完全不同。当电流通过一个位于磁场中的导体的时候,磁场会对导体中的电子产生一个垂直于电子运动方向上的的作用力,从而在导体的两端产生电压差。

霍尔传感器分为开关型和线性两种,两者区别一方面在于霍尔片的线性度,另一方面在于应用的不同。

开关型霍尔传感器主要用于接近开关或转速传感器等,线性霍尔通常用于霍尔电流传感器或用于测量磁感应强度。下面以霍尔电流传感器为例简要阐述其工作原理:

霍尔电流传感器是利用霍尔效应将一次大电流变换为二次微小电压信号的传感器。实际设计的霍尔传感器往往通过运算放大器等电路,将微弱的电压信号放大为标准电压或电流信号。

上述原理制作而成的霍尔电流传感器,被称为【开环式霍尔电流传感器】。

后人为了提高传感器性能,又稍作了改造,就是利用一个补偿绕组产生磁场,通过闭环控制,使其与被测电流产生的磁场大小相等,方向相反,达到互相抵消的效果,此时,补偿绕组中的电流正比与被测电流的大小,这种传感器,被称为【闭环式或磁平衡式霍尔电流传感器】。

7. 霍尔传感器特性研究及磁场测量实验仪器

霍尔测速更准确,启动时可以更快的找到相位。跟GPS相比,相差无几!但前提是必须预先调好。

霍尔速度传感器是一种基于霍尔效应的磁电传感器,具有对磁场敏感度高、输出信号稳定、频率响应高、抗电磁干扰能力强、结构简单、使用方便等特点。

8. 霍尔传感器电压与磁场强度的关系图

编码器与霍尔传感器均是对电流进行分析,将信号(如比特流)或数据进行编制、转换为可用以通讯、传输和存储的信号。霍尔电流传感器基于磁平衡式霍尔原理,根据霍尔效应原理,从霍尔元件的控制电流端通入电流Ic;

并在霍尔 元件平面的法线方向上施加磁感应强度为B的磁场,那么在垂直于电流和磁场方向(即霍尔输出端 之间),将产生一个电势VH,称 其为霍尔电势,其大小正比于控 制电流。

编码器与霍尔传感器有3点不同:

一、两者的原理不同:

1、编码器的原理:由一个中心有轴的光电码盘,其上有环形通、暗的刻线,有光电发射和接收器件读取,获得四组正弦波信号组合成A、B、C、D,每个正弦波相差90度相位差(相对于一个周波为360度),将C、D信号反向,叠加在A、B两相上,可增强稳定信号;另每转输出一个Z相脉冲以代表零位参考位。

2、霍尔传感器的原理:磁场中有一个霍尔半导体片,恒定电流I从A到B通过该片。在洛仑兹力的作用下,I的电子流在通过霍尔半导体时向一侧偏移,使该片在CD方向上产生电位差,这就是所谓的霍尔电压。

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。

二、两者的概述不同:

1、编码器的概述:编码器是将信号(如比特流)或数据进行编制、转换为可用以通讯、传输和存储的信号形式的设备。编码器把角位移或直线位移转换成电信号,前者称为码盘,后者称为码尺。

2、霍尔传感器的概述:霍尔传感器是根据霍尔效应制作的一种磁场传感器。

三、两者的主要作用不同:

1、编码器的组要作用:

一种将旋转位移转换成一串数字脉冲信号的旋转式传感器,这些脉冲能用来控制角位移,如果编码器与齿轮条或螺旋丝杠结合在一起,也可用于测量直线位移。

2、霍尔传感器的主要作用:

(1)力测量:如果把拉力、压力等参数变成位移,便可测出拉力及压力的大小,按这一原理可制成的力传感器。

(2)角速度测量:在非磁性材料的圆盘边上粘一块磁钢,霍尔传感器放在靠近圆盘边缘处,圆盘旋转一周,霍尔传感器就输出一个脉冲,从而可测出转数(计数器),若接入频率计,便可测出转速。

(3)线速度测量:如果把开关型霍尔传感器按预定位置有规律地布置在轨道上,当装在运动车辆上的永磁体经过它时,可以从测量电路上测得脉冲信号。根据脉冲信号的分布可以测出车辆的运动速度。