汽车电工电子技术：霍尔式转速传感器原理

1.霍尔效应

霍尔效应是由美国科学家霍尔在1879 年发现的，其原理如图7-31 所示。将霍尔元件（如电子导电型半导体基片）置于磁场中，并通入一个垂直于磁场方向的电流，在磁场的作用下，电子将受到一个力F 的作用，这个力就是洛仑兹力，大小为

式中，e 为电子电荷；v 为电子运动平均速度；B 为磁感应强度。

图7-31　霍尔效应与霍尔元件图

由于导电体上底面积累电子，而下底面积累正电荷，从而在垂直于磁场和电流方向的霍尔元件的横向两侧会产生一个与电流和磁感应强度乘积成正比的电压，我们把这种现象称之为霍尔效应，这个电压称之为霍尔电压，其大小表示为

式中，UH为霍尔电压；RH为霍尔系数；d 是半导体基片的厚度；I 为通过霍尔基片的电流；B 是通过霍尔基片的磁感应强度。由式（7-9）可知，当电流I 为定值时，霍尔电压UH随磁感应强度B 的变化而变化。(www.xing528.com)

2.霍尔式转速传感器

图7-32 是几种不同结构的霍尔式转速传感器。磁性转盘的输入轴与被测转轴相连，当被测转轴转动时，磁性转盘随之转动，固定在磁性转盘附近的霍尔传感器在每一个小磁铁通过时产生一个相应的脉冲，检测出单位时间的脉冲数，便可知被测转速。磁性转盘上小磁铁数目的多少决定了传感器测量转速的分辨率。

图7-32　几种不同结构的霍尔式转速传感器

1—输入轴；2—转盘；3—小磁铁；4—霍尔传感器。

上述三种结构的霍尔转速传感器产生的霍尔电压频率为

式中，f 为霍尔电压频率；z 为齿轮齿数；n 为转速。