18-《电子入门趣谈》第三章_电子世界中的五官---传感器-3.2.3霍尔传感器

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3.2.3 霍尔传感器

（1）霍尔传感器简介

在金属或半导体薄片中通以控制电流I，并在薄片的垂直方向上施加磁感应强度为B的磁场，则在垂直于电流和磁场的方向上会产生电动势（霍尔电势），如下图所示。这种现象称为霍尔效应。

若将通有电流的导体置于磁场B之中，磁场B垂直于电流Is的方向，如图所示，则在导体中垂直于B和Is的方向上出现一个横向电位差EH。

霍尔效应应用广泛，在应用技术中特别重要。根据霍尔效应做成的霍尔器件，就是以磁场为工作媒体，将物体的运动参量转变为数字电压的形式输出，使之具备传感和开关的功能。迄今为止，已在现代汽车上广泛应用的霍尔器件有：在分电器上作信号传感器、ABS系统中的速度传感器、汽车速度表和里程表、液体物理量检测器、各种用电负载的电流检测及工作状态诊断、发动机转速及曲轴角度传感器、各种开关等等。

霍尔器件通过检测磁场变化，转变为电信号输出，可用于监视和测量汽车各部件运行参数的变化。例如位置、位移、角度、角速度、转速等等，并可将这些变量进行二次变换；可测量压力、质量、液位、流速、流量等。霍尔器件输出量直接与电控单元接口，可实现自动检测。

霍尔传感器是根据霍尔效应制作的一种磁场传感器。它具有对磁场敏感、结构简单、体积小、频率响应宽、输出电压变化大和使用寿命长等优点，因此，在测量、自动化、计算机和信息技术等领域得到广泛的应用。

霍尔传感器分为线型霍尔传感器和开关型霍尔传感器两种。

1、开关型霍尔传感器由稳压器、霍尔元件、差分放大器，斯密特触发器和输出级组成，它输出数字量。开关型霍尔传感器还有一种特殊的形式，称为锁键型霍尔传感器。

2、线性型霍尔传感器由霍尔元件、线性放大器和射极跟随器组成，它输出模拟量。

线性霍尔传感器又可分为开环式和闭环式。闭环式霍尔传感器又称零磁通霍尔传感器。线性霍尔传感器主要用于交直流电流和电压测量。

        

                  

（2）硬件电路图：

下面是霍尔器件的一个经典连接电路。

 

接口说明：

1 VCC 外接5V 电压；

2 GND 外接GND；

3 74HC14的IN1口接霍尔器件的输出口，OUT1口接其他器件的输入口。

功能说明：电路图中74HC14是一款高速CMOS器件，74HC14引脚兼容低功耗肖特基TTL（LSTTL）系列。74HC14实现了6路施密特触发反相器，可将缓慢变化的输入信号转换成清晰、无抖动的输出信号。

电源连接后，若霍尔器件有磁场切割就有信号输出。该霍尔传感器模块无触发时输出低电平，有触发时输出高电平。所以若有磁场切割霍尔传感器OUT管脚输出高电平，经过74HC14取反后，在OUT1管脚输出低电平，信号指示灯D1会亮，这个引脚所以可以直接接单片机继电器模块、蜂鸣器模块等，也可以用于读者的扩展实验。