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                  由霍爾效應的原理知,霍爾電勢的大小取決于: 式中,Rh為霍爾常數,它與半導體材質有關;IC為霍爾元件的偏置電流;B為磁場強度;d為半導體材料的厚度。 對于一個給定的霍爾器件,Vh將完全取決于被測的磁場強度B。

                  一個霍爾元件一般有四個引出端子,其中兩根是霍爾元件的偏置電流IC的輸入端,另兩根是霍爾電壓的輸出端。如果兩輸出端構成外回路,就會產生霍爾電 流。一般地說,偏置電流的設定通常由外部的基準電壓源給出;若精度要求高,則基準電壓源均用恒流源取代。為了達到高的靈敏度,有的霍爾元件的傳感面上裝有高導磁系數的坡莫合金;這類傳感器的霍爾電勢較大,但在0.05T左右出現飽和,僅適用在低量限、小量程下使用。

                  近年來,由于半導體技術的飛速發展,出現了各種類型的新型集成霍爾元件。這類元件可以分為兩大類,一類是線性元件,另一類是開關類元件。

          線性霍爾元件的原理及應用

                  UGN350lT是一種目前較常用的三端型線性霍爾元件。它由穩壓器、霍爾發生器和放大器組成。用UGN350lT可以十分方便地組成一臺高斯計。其使用十分簡單,先使B=0,記下表的示值VOH,再將探頭端面貼在被測對象上,記下新的示值VOH1。

          ΔVOH=VOH1-VOH

                  如果ΔVOH>0,說明探頭端面測得的是N極;反之為S極。UGN3501T的靈敏度為7V/T,由此即可測出相應的被測磁感應強度B。

                  如果采用數字電壓表(DVM),可得圖1所示的線性高斯計。運放采用高精度運放CA3130。該電路的具體調零方式為:開啟電源后,令B=0,調節 W1使DVM的示值為零,然后用一塊標準的釹鋁硼磁鋼(B=0.1T)貼在探頭端面上,調節W2使DVM的示值為1V即可。本高斯計檢測時示值如果為 -200mV,則探頭端面檢測的是S極,磁場強度為0.02T。本高斯計也可用來測量交變的磁場,不過DVM應改為交流電壓表。顯然使用圖1的電路可以很方便地擴展普通數字萬用表的功能。

          霍爾磁敏傳感器的原理及應用

                  用UGN3501T還可以十分方便地組成如圖2所示的鉗形電流表。將霍爾元件置于鉗形冷軋硅鋼片的空隙中,當有電流流過導線時,就會在鉗形圓環中產 生磁場,其大小正比于流過導線電流的安匝數;這個磁場作用于霍爾元件,感應出相應的霍爾電勢,其靈敏度為7V/T,經過運放μA741調零,線性放大后送 入DVM,組成數字式鉗形電流表。該表的調試也十分簡單:導線中的電流為零時,調節W1、W2使DVM的示值為零。然后輸入50A的電流,調W3使DVM 讀數為5V;反向輸入-50A電流,數字表示值為-5V。反復調節W1、W2、W3,讀數即可符合要求。本鉗形電流表經實驗,其靈敏度不小于 0.1V/A,同樣,本電流表也可用于交流電流的測量,將DVM換成交流電壓表即可,十分方便。

          霍爾磁敏傳感器的原理及應用

          開關型霍爾傳感器的原理及應用

                  開關型霍爾傳感器可分為單穩態和雙穩態,內部均有5個部分,即由穩壓源、霍爾電勢發生器、差分放大器、施密特觸發器以及輸出級組成。雙穩態傳感器具 有兩組對稱的施密特整形電路。圖3是單穩態開關集成霍爾元件UGN3020的功能圖及輸出特性。對于開關型傳感器的正值規定是:用磁鐵的S極接近傳感器的 端面所形成的B值為正值。由圖3看出,當B=0時,V0為高電平;當外磁場增至BOP時,輸出V0由高電平轉為低電平。外磁場由BOP降至BrP時,輸出 V0由低電平反向,BrP被稱為釋放點。對于UGN3020,BOP=0.022T,BRP=0.0165T,VOL=80~150mV,VOH=4V, 工作電壓為4.5V~24V。

          霍爾磁敏傳感器的原理及應用

                  UGN3020可組成轉速計探頭。該探頭由霍爾元件UGN3020和磁鋼組成測量電路。將具有10個齒的圓盤固定于被測對象的旋轉主軸上。當圓盤齒 經過測量磁路的間隙時,霍爾元件輸出高電平,其他時間輸出為低電平;這樣圓盤每轉一周,電路輸出10個脈沖,脈沖經過分頻后,用頻率計即可測出被測對象的 實際轉速。

          霍爾磁敏傳感器的原理及應用

                  用集成霍爾傳感器還可以組成過流檢測保護電路,該電路如圖4所示。UGN3020固定于環形互感磁鋼的空隙中,調整傳感面的位置,即可調節其動作的起始磁場,圖中的繼電器如用內含雙向晶閘管的固態繼電器代替,可以組成無觸點的過流保護電路。

                  開關型霍爾元件最具特點的應用是在無刷電機上。通常的直流電機采用電刷型整流子供電,這種供電機構工作時噪聲大,電機的壽命由于換相器的嚴重磨損大 大減小。利用霍爾元件代替整流子不僅可以根治有刷電機的上述弊端,而且可以對電機直接調速。如日本勝利公司的HR7200型錄像機中,采用兩個霍爾元件和 旋轉磁鋼構成電機本體,利用霍爾元件IC1、IC2去開關驅動晶閘管,從而控制流過電機繞組的電流方向來完成換向;調速則通過伺服系統控制定子中的電流來 完成。由于采用電子換向,該電機運轉十分平穩,幾乎無干擾。

          酒醉被下春药中文字幕
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