霍尔传感器在实际应用中的作用及优点

由于霍尔传感器有着在静止状态下感受磁场的独特能力。而且具有简单、小型、频率响应宽（从直流到微波）、动态范围大（输出电势的变化可达1000比1）、寿命长、无接触等优点，在测量技术、自动化技术和信息处理等方面有着广泛的应用。

归纳起来霍尔传感器有下列三方面用途：

（1）当控制电流不变，使传感器处于非均匀磁场时，传感器的输出正比于磁感应强度即反映了位置、角度或激磁电流的变化。在这方面的应用有磁场测量，磁场中的微粒位移测量，三角函数发生器，同步传递装置，无整流子电机的装置测定器，转速表，无接触发信装置，测力、表面光洁度、加速度等。

（2）当控制电流与磁感应强度皆为变量时，传感器的输出与两者乘积成正比。在这方面的应用有乘法器，功率计以及除法、倒数、开方等运算器，此外，也可用于混频、调制、解调等环节中，但由于霍尔元件变换频率低，温度影响较显著等缺点，在这方面的应用受到一定限制，这有待于元件的材料、工艺等方面改进或电路上的补偿措施。

（3）若保持磁感应强度不变，则利用霍尔输出与控制电流的关系，可以组成回转器、隔离器和环行器等。

分离元件的霍尔传感器的信号很弱，使用起来比较困难，影响了它的推广使用。集成化霍尔传感器中信号经过芯片上放大处理，不仅使用方便，而且使运用电路简化，因此很适于在工业生产上大量推广使用。下面仅介绍集成霍尔传感器的应用。

1.开关型集成霍尔传感器的应用

开关型集成霍尔传感器的输出信号稳定而可靠，只要接上一定的负载电阻就可以与数字门电路直接连接使用。开关型集成霍尔传感器输出电流的能力也很大，开集电极输出形式电路的输出电流可达20mA左右。射极跟随器输出形式电路的输出电流的能力还可以大些。它们都能直接驱动小功率的灵敏继电器和小功率的显示元件。在驱动功率较大的继电器、发光二极管或其他较重的负载时，一般也只需接上一级简单的功率放大级，使用十分方便。图10.1-3（a）为开集电极输出型开关集成霍尔传感器驱动发光二极管的电路；图10.1-3（b）为射极跟随器输出型集成霍尔传感器驱动高电流的发光管的电路。数字式转速计也是利用开关集成霍尔传感器制成的，其优点是开关集成霍尔传感器和机械部件没有直接接触，传感器不存在机械损耗问题，因此寿命非常长。图10.1-4是测量装置的原理图。带有一圈永久磁铁的转轮转动时，通过霍尔传感器的磁场交替的变换方向，因而使开关集成霍尔传感器输出一系列脉冲信号。对这些脉冲信号进行计数或分频计数处理，就可以得出转轮的转速、转数和位置的数字化信息。因为开关集成霍尔传感器既可以对缓变磁场可靠的反应，也可对高速变化的磁场有很好的响应，因此它测量的转速范围实际上没有什么限制。

(www.xing528.com)

图10.1-3　集成霍尔传感器的用法

（a）开集电极输出型驱动发光二极管；（b）射极跟随器输出驱动高电流的发光管

图10.1-4　数字转速计

图10.1-5　霍尔传感器测电流原理

2.线性集成霍尔传感器的应用

与分离的霍尔传感器相比，线性集成霍尔传感器的灵敏度更高，信号强度也更大，因此应用起来更加方便，但由于在集成霍尔传感器中霍尔器件的控制电流不能单独控制调节，因此它不能用于那些需要把控制电流也作为一个变量的应用中。下面介绍线性集成霍尔传感器在电流测量中的应用。由于通电导线周围存在着与电流成正比的磁场，因此用霍尔传感器测量出导线周围的磁场就可以知道导线中的电流大小。用霍尔传感器测量电流时，常采用环形铁心来集中磁力线，而传感器则放置在铁心的间隙中，如图10.1-5所示。应用这一原理构成的电流测量仪器就是广泛使用的钳形表。在钳形表中用霍尔传感器作为传感器件时，被测电流的频率对测量结果影响不大（只要频率不太高），也可用以测量直流电的电流强度。