InSb和GaAs霍尔元件输出特性见图1(a)、图1(b)
图3 霍尔线性电路UGN3501的磁电转换特性曲线
表3 线性霍尔电路的特性参数
2.2.2.2 霍尔开关电路
霍尔开关电路又称霍尔数字电路,由稳压器、霍尔片、差分放大器,斯密特触发器和输出级组成。在外磁场的作用下,当磁感应强度超过导通阈值BOP时,霍尔电路输出管导通,输出低电平。之后,B再增加,仍保持导通态。若外加磁场的B值降低到BRP时,输出管截止,输出高电平。我们称BOP为工作点,BRP为释放点,BOP-BRP=BH称为回差。回差的存在使开关电路的抗干扰能力增强。霍尔开关电路的功能框见图4。图4(a)表示集电极开路(OC)输出,(b)表示双输出。它们的输出特性见图5,图5(a)表示普通霍尔开关,(b)表示锁定型霍尔开关的输出特性。
(a)开关型输出特性 (b)锁定型输出特性
表4 霍尔开关电路的特性参数
图6 差动霍尔电路的工作原理图
使用时在电路背面放置一块永久磁体,当用铁磁材料制成的齿轮从电路附近转过时,一对霍尔片上产生的霍尔电压相位相反,经差分放大后,使器件灵敏度大为提高。用这种电路制成的 汽车齿轮传感器 具有极优的性能。
除上述各种霍尔元件外,目前还出现了许多特殊功能的霍尔电路,如功率霍尔电路,多重双线霍尔传感器电路,二维、三维霍尔集成电路等待。
无刷电机中的霍尔器件,既可使用霍尔元件,也可使用霍尔开关电路。使用霍尔元件时,一般要外接放大电路,如图14所示,使用霍尔开关电路,可直接驱动电机绕组,使线路大为简化,如图15所示。
图15 用CS2018霍尔开关锁定电路直接驱动电机的线路示意图(图中的线圈为电机定子绕组)
翼片未进入工作气隙时,霍尔开关电路处于导通态。翼片进入后,遮断磁力线,使开关变成截止态,它的状态转变的位置非常精确,在125℃的温度范围内位置重复精度可达50nm。将齿轮形翼片和轴相连,用在汽车点火器中作为点火开关,可得到准确的点火时间,使汽缸中的汽油充分燃烧,既可节约燃料,又能降低车辆排放的尾气的污染,已在桑塔那,克莱斯勒等许多名车中使用。将它们用在工业自动控制系统中,可作为转速传感器、位置开关、限位开关、轴编码器、码盘扫描器等。
应当说明,在现代电子装置中,上述应力、压力、加速度、振动等传感器所得数据,都可经微机进行处理后直接显示出被测量数据或将被测量数据供各种控制系统使用。
图32 霍尔机械振动传感器结构原理(待续)
图38在直流控制中的应用
表8电力工频谐波分析仪中使用的3种接口部件的比较(LEM模块是一种霍尔零磁通电流传感器)
CT和PT电阻取样与光耦隔离电路LEM模块线性度-<0.5%<0.1%频率范围较窄0~30kHz0~100kHz对各次谐波幅度有否衰减及衰减一致性有,不一致无无对各次谐波有否相移及相移一致性有,不一致很小,可以忽略很小,可以忽略所需电源不需要二组一组辅助电路无恒温电路无体积大大小重量重轻轻安装是否方便不便不便方便调试难易程度容易较难容易
总之,因为霍尔器件的应用原理简单,信号处理方便,器件本身又具有一系列的独特优点,使其应用组合千变万化。作为一种磁场传感器和磁电转换的基础器件,随着人们对它的熟悉和了解,它们将象其他传感器等基础器件一样,在各种信息采集和处理中发挥越来越重要的作用。
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