1、学习情境五：数字式转速表测速系统学习情境五：数字式转速表测速系统 目的要求目的要求 掌握霍尔式传感器、光纤传感器、红外线传感器原理掌握霍尔式传感器、光纤传感器、红外线传感器原理应用。应用。学习重点学习重点霍尔式传感器的应用。霍尔式传感器的应用。学习建议学习建议通过设计组装电路全面掌握霍尔式传感器通过设计组装电路全面掌握霍尔式传感器学习内容学习内容（一）电路原理分析（一）电路原理分析（二）电路设计（二）电路设计（三）元件参数分析（三）元件参数分析（四）电路组装调试（四）电路组装调试1、霍尔传感器的工作原理、霍尔传感器的工作原理1）概述：）概述：霍尔元件是一种基于霍尔效应的磁传感器，得到广泛的应用
2、。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。霍尔器件以霍尔效应为其工作基础。2）特点：）特点：霍尔器件具有许多优点，它们的结构牢固，体积小，重量轻，寿命长，安装方便，功耗小，频率高，耐震动，不怕灰尘、油污、水汽及盐雾等的污染或腐蚀。3）霍尔元件霍尔元件 金属或半导体薄片置于磁场中，当有电流金属或半导体薄片置于磁场中，当有电流流过时，在垂直于电流和磁场的方向上将产生流过时，在垂直于电流和磁场的方向上将产生电动势，这种物理现象称为霍尔效应。电动势，这种物理现象称为霍尔效应。zxyIADBCBbldUHA、B-霍尔电极 C、D-控制电极 设图中的材料是型半导体，导电的载设图中的材料是型半
3、导体，导电的载流子是电子。在轴方向的磁场作用下，电子流子是电子。在轴方向的磁场作用下，电子将受到一个沿轴负方向力的作用，这个力就将受到一个沿轴负方向力的作用，这个力就是洛仑兹力。它的大小为：是洛仑兹力。它的大小为：FL=qvB 通过以上分析可知：通过以上分析可知：1）霍尔电压）霍尔电压UH与材料的性质有关，霍尔与材料的性质有关，霍尔元件一般采用元件一般采用N型半导体材料。型半导体材料。2）霍尔电压）霍尔电压UH与元件的尺寸有关。与元件的尺寸有关。d 愈小，愈小，KH 愈大，霍尔灵敏度愈高，愈大，霍尔灵敏度愈高，所以霍尔元件的厚度都比较薄，但所以霍尔元件的厚度都比较薄，但d太太小，会使元件的输入
4、、输出电阻增加。小，会使元件的输入、输出电阻增加。霍尔电压霍尔电压U UH H与控制电流及磁场强度有关。与控制电流及磁场强度有关。控制电流恒定时愈大愈大。当磁场改变控制电流恒定时愈大愈大。当磁场改变方向时，也改变方向。方向时，也改变方向。2、霍尔元件、霍尔元件 霍尔电压霍尔电压UH正比于控制电流和磁感应强度。正比于控制电流和磁感应强度。在实际应用中，总是希望获得较大的霍尔电压。在实际应用中，总是希望获得较大的霍尔电压。通过霍尔元件的最大允许控制电流为通过霍尔元件的最大允许控制电流为/2TAdbIcm霍尔元件在最大允许温升下的最大开路霍尔元件在最大允许温升下的最大开路霍尔电压：霍尔电压：dTAb
5、BUHm/221霍尔元件的组成：霍尔元件的组成：由霍尔片、四根引线和壳由霍尔片、四根引线和壳体组成，如下图示。体组成，如下图示。3、霍尔传感器的应用、霍尔传感器的应用1）测位移）测位移2）测转角）测转角叶片和齿轮位置传感器叶片和齿轮位置传感器3 3）测转角或转速）测转角或转速 案例：案例：汽车速度测量汽车速度测量:4、测量原理、测量原理5、测量转速电路的设计6、元件简介、元件简介1）KMI152）LM393小结：小结：本次训练主要讲解了霍尔传感本次训练主要讲解了霍尔传感器的结构原理，介绍了霍尔传感器器的结构原理，介绍了霍尔传感器的选择应用，进行测速电路的设计的选择应用，进行测速电路的设计与制作，进行速度的测量，同学们与制作，进行速度的测量，同学们课后要重视查找相关资料，注重知课后要重视查找相关资料，注重知识的积累。识的积累。思考题思考题1.什么是霍尔效应？什么是霍尔效应？2.为什么导体材料和绝缘体材料均不宜做成霍尔元为什么导体材料和绝缘体材料均不宜做成霍尔元件？件？3.为什么霍尔元件一般采用为什么霍尔元件一般采用N型半导体材料？型半导体材料？4.霍尔灵敏度与霍尔元件厚度之间有什么关系？霍尔灵敏度与霍尔元件厚度之间有什么关系？5.什么是霍尔元件的温度特性？如何进行补偿？什么是霍尔元件的温度特性？如何进行补偿？6.集成霍尔传感器有什么特点？集成霍尔传感器有什么特点？
