霍尔式传感器输出信号具有什么基本特征

霍尔传感器是基于霍尔效应的一种传感器。1879年美国物理学家霍尔首先在金属材料中发现了霍尔效应，但是由于金属材料的霍尔效应太弱而没有得到应用。随

着半导体技术的发展，开始用半导体材料制作霍尔元件，由于他的霍尔效应显著而得到应用和发展。霍尔传感器是一种当交变磁场经过时产生输出电压脉冲的传感

器。脉冲的幅度是由激励磁场的场强决定的。因此，霍尔传感器不需要外界电源供电。

霍尔传感器是利用半导体材料的霍尔效应进行测量的一种磁敏式传感器。它可以直接测量磁场和微位移量，应用于电池测量、压力、加速度、振动等方面的测量领域。目前霍尔传感器已从分立元件发展到集成电路的阶段，正越来越受人们的重视，应用日益广泛。

什么是霍尔传感器

基于霍尔效应，假设在半导体上外加方向互相垂直的磁场和电流，根据左手定则，半导体内部的电子和空穴会在电场力和洛伦兹力的作用下偏移，在半导体两个端面产生电场，从而产生电势差，这个现象称为霍尔效应，产生的电压称为霍尔电压。

霍尔传感器就是根据霍尔效应制作的一种磁场传感器，当在一根长导线中通以电流时，在磁芯会产生一个与导线电流大小成正比的磁场，再利用霍尔元件的特性，测量霍尔元件感应生成的电压信号，经过放大器放大霍尔电压后，输出一个可直接测量的霍尔电压。霍尔电流传感器的优点是电路简单、能量效率高、检测范围广及电耗低等；缺点是抗干扰能力差、精度较差、线性度较差、响应速度较慢、且温漂较大。

霍尔效应及工作原理

什么是合金电阻

合金电阻，也叫分流电阻（Shunt）、采样电阻，它的阻值通常都很小（mΩ或μΩ级别），主要是对电流进行检测作用，通常是串联在采样回路中，通过采集合金电阻两端的电压降，再经过分析处理可以完成电流检测，实现电路反馈、过流检测、电流控制等功能。

合金电阻的材料主要是铜合金，目前主流的合金材料有锰铜合金、康铜合金、镍铬合金、卡玛合金、铁铬铝合金等，根据不同合金的特性（电阻率，温漂，稳定性等）可以研发生产各类不同性能的低阻值合金。

基于材料优势和材料处理技术提升，合金电阻具有低阻值、大功率、高精度、低TCR、高稳定性等特性，在白色家电、消费电子、电源工控、仪器仪表、汽车电子、光伏储能等领域具有极大的应用需求。

各类合金电阻外观

合金电阻和霍尔传感器—两者对比

随着合金电阻的技术发展越来越成熟，在很多应用场景可替代霍尔传感器，应用终端可选择合金电阻作为检测元件，提高设备精度、稳定性，节约成本。

对比分析

霍尔传感器原理

霍尔传感器是一种磁传感器。用它可以检测磁场及其变化，可在各种与磁场有关的场合中使用。霍尔传感器以霍尔效应为其工作基础，是由霍尔元件和它的附属电路组成的集成传感器。霍尔传感器在工业生产、交通运输和日常生活中有着非常广泛的应用。

一、霍尔效应霍尔元件 霍尔传感器

(一)霍尔效应

如图1所示，在半导体薄片两端通以控制电流I，并在薄片的垂直方向施加磁感应强度为B的匀强磁场，则在垂直于电流和磁场的方向上，将产生电势差为UH的霍尔电压，

它们之间的关系为 。

其中d 为薄片的厚度，k称为霍尔系数，它的大小与薄片的材料有关。

上述效应称为霍尔效应，它是德国物理学家霍尔于1879年研究载流导体在磁场中受力的性质时发现的。

(二)霍尔元件

根据霍尔效应，人们用半导体材料制成的元件叫霍尔元件。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。

(三)霍尔传感器

由于霍尔元件产生的电势差很小，故通常将霍尔元件与放大器电路、温度补偿电路及稳压电源电路等集成在一个芯片上，称之为霍尔传感器。

霍尔传感器也称为霍尔集成电路，其外形较小，如图2所示，是其中一种型号的外形图。

二、霍尔传感器的分类

霍尔传感器分为线性型霍尔传感器和开关型霍尔传感器两种。

(一)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。

(二)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。

三、霍尔传感器的特性

(一)线性型霍尔传感器的特性

输出电压与外加磁场强度呈线性关系，如图3所示，可见，在B1～B2的磁感应强度范围内有较好的线性度，磁感应强度超出此范围时则呈现饱和状态。

(二)开关型霍尔传感器的特性

如图4所示，其中BOP为工作点“开”的磁感应强度，BRP为释放点“关”的磁感应强度。

当外加的磁感应强度超过动作点Bop时，传感器输出低电平，当磁感应强度降到动作点Bop以下时，传感器输出电平不变，一直要降到释放点BRP时，传感器才由低电平跃变为高电平。Bop与BRP之间的滞后使开关动作更为可靠。

另外还有一种“锁键型”(或称“锁存型”)开关型霍尔传感器，其特性如图5所示。

当磁感应强度超过动作点Bop时，传感器输出由高电平跃变为低电平，而在外磁场撤消后，其输出状态保持不变(即锁存状态)，必须施加反向磁感应强度达到BRP时，才能使电平产生变化。

四、霍尔传感器的应用

按被检测对象的性质可将它们的应用分为：直接应用和间接应用。前者是直接检测受检对象本身的磁场或磁特性，后者是检测受检对象上人为设置的磁场，这个磁场是被检测的'信息的载体，通过它，将许多非电、非磁的物理量，例如速度、加速度、角度、角速度、转数、转速以及工作状态发生变化的时间等，转变成电学量来进行检测和控制。

(一)线性型霍尔传感器主要用于一些物理量的测量。例如：

1.电流传感器

由于通电螺线管内部存在磁场，其大小与导线中的电流成正比，故可以利用霍尔传感器测量出磁场，从而确定导线中电流的大小。利用这一原理可以设计制成霍尔电流传感器。其优点是不与被测电路发生电接触，不影响被测电路，不消耗被测电源的功率，特别适合于大电流传感。

霍尔电流传感器工作原理如图6所示，标准圆环铁芯有一个缺口，将霍尔传感器插入缺口中，圆环上绕有线圈，当电流通过线圈时产生磁场，则霍尔传感器有信号输出。

2.位移测量

如图7所示，两块永久磁铁同极性相对放置，将线性型霍尔传感器置于中间，其磁感应强度为零，这个点可作为位移的零点，当霍尔传感器在Z轴上作△Z位移时，传感器有一个电压输出，电压大小与位移大小成正比。

如果把拉力、压力等参数变成位移，便可测出拉力及压力的大小，如图8所示，是按这一原理制成的力传感器。

(二)开关型霍尔传感器主要用于测转数、转速、风速、流速、接近开关、关门告知器、报警器、自动控制电路等。

1.测转速或转数

如图9所示，，在非磁性材料的圆盘边上粘一块磁钢，霍尔传感器放在靠近圆盘边缘处，圆盘旋转一周，霍尔传感器就输出一个脉冲，从而可测出转数(计数器)，若接入频率计，便可测出转速。

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