第八章：第三節霍爾傳感器的應用

霍爾電勢是關于I、B、

三個變量的函數，即EH=KHIBcos

。利用這個關系可以使其中兩個量不變，將第三個量作為變量，或者固定其中一個量，其余兩個量都作為變量。這使得霍爾傳感器有許多用途。12/21/20221第八章：第三節霍爾傳感器的應用霍爾特斯拉計（高斯計）

霍爾元件12/21/20222霍爾特斯拉計（高斯計）霍爾元件12/19/20222霍爾高斯計（特斯拉計）的使用

霍爾元件磁鐵12/21/20223霍爾高斯計（特斯拉計）的使用霍爾元件磁鐵12/19/202霍爾傳感器用于測量磁場強度

霍爾元件測量鐵心氣隙的B值12/21/20224霍爾傳感器用于測量磁場強度霍爾元件測量鐵心氣隙霍爾轉速表在被測轉速的轉軸上安裝一個齒盤，也可選取機械系統中的一個齒輪，將線性型霍爾器件及磁路系統靠近齒盤。齒盤的轉動使磁路的磁阻隨氣隙的改變而周期性地變化，霍爾器件輸出的微小脈沖信號經隔直、放大、整形后可以確定被測物的轉速。SN線性霍爾磁鐵12/21/20225霍爾轉速表在被測轉速的轉軸上安裝一個齒盤，也可選霍爾轉速表原理

當齒對準霍爾元件時，磁力線集中穿過霍爾元件，可產生較大的霍爾電動勢，放大、整形后輸出高電平；反之，當齒輪的空擋對準霍爾元件時，輸出為低電平。12/21/20226霍爾轉速表原理當齒對準霍爾元件時，磁力線集中穿過霍爾轉速傳感器在汽車防抱死裝置（ABS）中的應用

若汽車在剎車時車輪被抱死，將產生危險。用霍爾轉速傳感器來檢測車輪的轉動狀態有助于控制剎車力的大小。帶有微型磁鐵的霍爾傳感器鋼質霍爾12/21/20227霍爾轉速傳感器在汽車防抱死裝置（ABS）中的應用霍爾轉速表的其他安裝方法

只要黑色金屬旋轉體的表面存在缺口或突起，就可產生磁場強度的脈動，從而引起霍爾電勢的變化，產生轉速信號。霍爾元件磁鐵12/21/20228霍爾轉速表的其他安裝方法只要黑色金屬旋轉體的表霍爾式無觸點汽車電子點火裝置

采用霍爾式無觸點電子點火裝置能較好地克服汽車合金觸點點火時間不準確、觸點易燒壞、高速時動力不足等缺點。

汽車點火線圈高壓輸出接頭12V低壓電源輸入接頭12/21/20229霍爾式無觸點汽車電子點火裝置采用霍爾式無觸點電霍爾式無觸點汽車電子點火裝置工作原理

采用霍爾式無觸點電子點火裝置無磨損、點火時間準確、高速時動力足。桑塔納汽車霍爾式分電器示意圖

1-觸發器葉片2-槽口3-分電器轉軸4-永久磁鐵

5-霍爾集成電路（PNP型霍爾IC）

a）帶缺口的觸發器葉片b）觸發器葉片與永久磁鐵及霍爾集成電路之間的安裝關系c）葉片位置與點火正時的關系

12/21/202210霍爾式無觸點汽車電子點火裝置工作原理采用霍爾式霍爾式無觸點汽車電子點火裝置(續）

當葉片遮擋在霍爾IC面前時，PNP型霍爾IC的輸出為低電平，晶體管功率開關處于導通狀態，點火線圈低壓側有較大電流通過，并以磁場能量的形式儲存在點火線圈的鐵心中。

汽車電子點火電路及波形

1—點火開關2—達林頓晶體管功率開關3—點火線圈低壓側4—點火線圈鐵心5—點火線圈高壓側6—分火頭7—火花塞

a）電路b）霍爾IC及點火線圈高壓側輸出波形

當葉片槽口轉到霍爾IC面前時，霍爾IC輸出跳變為高電平，經反相變為低電平，達林頓管截止，切斷點火線圈的低壓側電流。由于沒有續流元件，所以存儲在點火線圈鐵心中的磁場能量在高壓側感應出30~50kV的高電壓。

12/21/202211霍爾式無觸點汽車電子點火裝置(續）當葉片遮擋在汽車電子點火裝置使用的點火控制器、霍爾傳感器及點火總成磁鐵點火總成12/21/202212汽車電子點火裝置使用的霍爾式無刷電動機

霍爾式無刷電動機取消了換向器和電刷，而采用霍爾元件來檢測轉子和定子之間的相對位置，其輸出信號經放大、整形后觸發電子線路，從而控制電樞電流的換向，維持電動機的正常運轉。由于無刷電動機不產生電火花及電刷磨損等問題，所以它在錄像機、CD唱機、光驅等家用電器中得到越來越廣泛的應用。普通直流電動機使用的電刷和換向器12/21/202213霍爾式無刷電動機霍爾式無刷電動機取消了換向器和無刷電動機在電動自行車上的應用

電動自行車可充電電池組無刷電動機12/21/202214無刷電動機在電動自行車上的應用電動自行車可充電電池組無刷電無刷電動機在電動自行車上的應用

無刷直流電動機的外轉子采用高性能釹鐵硼稀土永磁材料；三個霍爾位置傳感器產生六個狀態編碼信號，控制逆變橋各功率管通斷，使三相內定子線圈與外轉子之間產生連續轉矩，具有效率高、無火花、可靠性強等特點。12/21/202215無刷電動機在電動自行車上的應用無刷電動自行車的無刷電動機及控制電路去速度控制器利用PWM調速12/21/202216電動自行車的無刷電動機及控制電路去速度控制器利用PW光驅用的無刷電動機內部結構12/21/202217光驅用的無刷電動機內部結構12/19/202217霍爾式接近開關

當磁鐵的有效磁極接近、并達到動作距離時，霍爾式接近開關動作。霍爾接近開關一般還配一塊釹鐵硼磁鐵。12/21/202218霍爾式接近開關當磁鐵的有效磁極接近、并達到動作霍爾式接近開關

用霍爾IC也能完成接近開關的功能，但是它只能用于鐵磁材料的檢測，并且還需要建立一個較強的閉合磁場。在右圖中，當磁鐵隨運動部件移動到距霍爾接近開關幾毫米時，霍爾IC的輸出由高電平變為低電平，經驅動電路使繼電器吸合或釋放，控制運動部件停止移動（否則將撞壞霍爾IC）起到限位的作用。12/21/202219霍爾式接近開關用霍爾IC也能完成接近開關的功能霍爾式接近開關用于轉速測量演示n=60f4(r/min)軟鐵分流翼片

開關型霍爾ICT12/21/202220霍爾式接近開關用于轉速測量演示n=60f4(r/min)軟鐵霍爾電流傳感器將被測電流的導線穿過霍爾電流傳感器的檢測孔。當有電流通過導線時，在導線周圍將產生磁場，磁力線集中在鐵心內，并在鐵心的缺口處穿過霍爾元件，從而產生與電流成正比的霍爾電壓。12/21/202221霍爾電流傳感器將被測電流的導線穿過霍爾電流傳感器霍爾電流傳感器演示鐵心線性霍爾IC

EH=KHIB

I所實現的多媒體界面：I12/21/202222霍爾電流傳感器演示鐵心線性霍爾ICEH=KHIBI所其他霍爾電流傳感器12/21/202223其他霍爾電流傳感器12/19/202223其他霍爾電流傳感器（續）12/21/202224其他霍爾電流傳感器（續）12/19/202224霍爾鉗形電流表（交直流兩用）壓舌豁口12/21/202225霍爾鉗形電流表（交直流兩用）壓舌豁口12/19/202225霍爾鉗形電流表演示直流200A量程被測電流的導線未放入鐵心時示值為零70.9A12/21/202226霍爾鉗形電流表演示直流200A量程被測電流的導線未放入鐵心時鉗形表的環形鐵心可以張開，導線由此穿過霍爾鉗形電流表演示霍爾鉗形電流表演示霍爾鉗形電流表演示70.9A12/21/202227鉗形表的環形鐵心可以張開，導線由此穿過霍爾鉗形電流表演示霍爾鉗形電流表的使用被測電流的導線從此處穿入鉗形表的環形鐵心手指按下此處，將鉗形表的鐵心張開將被測電流導線逐根夾到鉗形表的環形鐵心中

將空調電源的“三芯護套線”夾到鉗形表的環形鐵心中，鉗形表的示值為多少？為什么？12/21/202228霍爾鉗形電流表的使用被測電流的導線從此處穿入鉗形表的環形鐵心霍爾鉗形電流表的使用（續）叉形鉗形表漏磁稍大，但使用方便用鉗形表測量電動機的相電流12/21/202229霍爾鉗形電流表的使用（續）叉形鉗形表漏磁稍大，但使用方便霍爾式電流諧波分析儀

被測電流的諧波頻譜鐵心的開合縫隙

鐵心的杠桿壓舌12/21/202230霍爾式電流諧波分析儀被測電流的諧波頻譜鐵心的開合縫隙作業

p135：2、3、5、612/21/202231作業

p135：2、3、5、612/19/202231出去活動一下12/21/202232出去活動一下12/19/202232第八章：第三節霍爾傳感器的應用

霍爾電勢是關于I、B、

三個變量的函數，即EH=KHIBcos

。利用這個關系可以使其中兩個量不變，將第三個量作為變量，或者固定其中一個量，其余兩個量都作為變量。這使得霍爾傳感器有許多用途。12/21/202233第八章：第三節霍爾傳感器的應用霍爾特斯拉計（高斯計）

霍爾元件12/21/202234霍爾特斯拉計（高斯計）霍爾元件12/19/20222霍爾高斯計（特斯拉計）的使用

霍爾元件磁鐵12/21/202235霍爾高斯計（特斯拉計）的使用霍爾元件磁鐵12/19/202霍爾傳感器用于測量磁場強度

霍爾元件測量鐵心氣隙的B值12/21/202236霍爾傳感器用于測量磁場強度霍爾元件測量鐵心氣隙霍爾轉速表在被測轉速的轉軸上安裝一個齒盤，也可選取機械系統中的一個齒輪，將線性型霍爾器件及磁路系統靠近齒盤。齒盤的轉動使磁路的磁阻隨氣隙的改變而周期性地變化，霍爾器件輸出的微小脈沖信號經隔直、放大、整形后可以確定被測物的轉速。SN線性霍爾磁鐵12/21/202237霍爾轉速表在被測轉速的轉軸上安裝一個齒盤，也可選霍爾轉速表原理

當齒對準霍爾元件時，磁力線集中穿過霍爾元件，可產生較大的霍爾電動勢，放大、整形后輸出高電平；反之，當齒輪的空擋對準霍爾元件時，輸出為低電平。12/21/202238霍爾轉速表原理當齒對準霍爾元件時，磁力線集中穿過霍爾轉速傳感器在汽車防抱死裝置（ABS）中的應用

若汽車在剎車時車輪被抱死，將產生危險。用霍爾轉速傳感器來檢測車輪的轉動狀態有助于控制剎車力的大小。帶有微型磁鐵的霍爾傳感器鋼質霍爾12/21/202239霍爾轉速傳感器在汽車防抱死裝置（ABS）中的應用霍爾轉速表的其他安裝方法

只要黑色金屬旋轉體的表面存在缺口或突起，就可產生磁場強度的脈動，從而引起霍爾電勢的變化，產生轉速信號。霍爾元件磁鐵12/21/202240霍爾轉速表的其他安裝方法只要黑色金屬旋轉體的表霍爾式無觸點汽車電子點火裝置

采用霍爾式無觸點電子點火裝置能較好地克服汽車合金觸點點火時間不準確、觸點易燒壞、高速時動力不足等缺點。

汽車點火線圈高壓輸出接頭12V低壓電源輸入接頭12/21/202241霍爾式無觸點汽車電子點火裝置采用霍爾式無觸點電霍爾式無觸點汽車電子點火裝置工作原理

采用霍爾式無觸點電子點火裝置無磨損、點火時間準確、高速時動力足。桑塔納汽車霍爾式分電器示意圖

1-觸發器葉片2-槽口3-分電器轉軸4-永久磁鐵

5-霍爾集成電路（PNP型霍爾IC）

a）帶缺口的觸發器葉片b）觸發器葉片與永久磁鐵及霍爾集成電路之間的安裝關系c）葉片位置與點火正時的關系

12/21/202242霍爾式無觸點汽車電子點火裝置工作原理采用霍爾式霍爾式無觸點汽車電子點火裝置(續）

當葉片遮擋在霍爾IC面前時，PNP型霍爾IC的輸出為低電平，晶體管功率開關處于導通狀態，點火線圈低壓側有較大電流通過，并以磁場能量的形式儲存在點火線圈的鐵心中。

汽車電子點火電路及波形

1—點火開關2—達林頓晶體管功率開關3—點火線圈低壓側4—點火線圈鐵心5—點火線圈高壓側6—分火頭7—火花塞

a）電路b）霍爾IC及點火線圈高壓側輸出波形

當葉片槽口轉到霍爾IC面前時，霍爾IC輸出跳變為高電平，經反相變為低電平，達林頓管截止，切斷點火線圈的低壓側電流。由于沒有續流元件，所以存儲在點火線圈鐵心中的磁場能量在高壓側感應出30~50kV的高電壓。

12/21/202243霍爾式無觸點汽車電子點火裝置(續）當葉片遮擋在汽車電子點火裝置使用的點火控制器、霍爾傳感器及點火總成磁鐵點火總成12/21/202244汽車電子點火裝置使用的霍爾式無刷電動機

霍爾式無刷電動機取消了換向器和電刷，而采用霍爾元件來檢測轉子和定子之間的相對位置，其輸出信號經放大、整形后觸發電子線路，從而控制電樞電流的換向，維持電動機的正常運轉。由于無刷電動機不產生電火花及電刷磨損等問題，所以它在錄像機、CD唱機、光驅等家用電器中得到越來越廣泛的應用。普通直流電動機使用的電刷和換向器12/21/202245霍爾式無刷電動機霍爾式無刷電動機取消了換向器和無刷電動機在電動自行車上的應用

電動自行車可充電電池組無刷電動機12/21/202246無刷電動機在電動自行車上的應用電動自行車可充電電池組無刷電無刷電動機在電動自行車上的應用

無刷直流電動機的外轉子采用高性能釹鐵硼稀土永磁材料；三個霍爾位置傳感器產生六個狀態編碼信號，控制逆變橋各功率管通斷，使三相內定子線圈與外轉子之間產生連續轉矩，具有效率高、無火花、可靠性強等特點。12/21/202247無刷電動機在電動自行車上的應用無刷電動自行車的無刷電動機及控制電路去速度控制器利用PWM調速12/21/202248電動自行車的無刷電動機及控制電路去速度控制器利用PW光驅用的無刷電動機內部結構12/21/202249光驅用的無刷電動機內部結構12/19/202217霍爾式接近開關

當磁鐵的有效磁極接近、并達到動作距離時，霍爾式接近開關動作。霍爾接近開關一般還配一塊釹鐵硼磁鐵。12/21/202250霍爾式接近開關當磁鐵的有效磁極接近、并達到動作霍爾式接近開關

用霍爾IC也能完成接近開關的功能，但是它只能用于鐵磁材料的檢測，并且還需要建立一個較強的閉合磁場。在右圖中，當磁鐵隨運動部件移動到距霍爾接近開關幾毫米時，霍爾IC的輸出由高電平變為低電平，經驅動電路使繼電器吸合或釋放，控制運動部件停止移動（否則將撞壞霍爾IC）起到限位的作用。12/21/202251霍爾式接近開關用霍爾IC也能完成接近開關的功能霍爾式接近開關用于轉速測量演示n=60f4(r/min)軟鐵分流翼片

開關型霍爾ICT12/21/202252霍爾式接近開關用于轉速測量演示n=60f4(r/min)軟鐵霍爾電流傳感器將被測電流的導線穿過霍爾電流傳感器的檢測孔。當有電流通過導線時，在導線周圍將產生磁場，磁力線集中在鐵心內，并在鐵心的缺口處穿過霍爾元件，從而產生與電流成正比的霍爾電壓。12/21/202253霍爾電流傳感器將被測電流的導線穿過霍爾電流傳感器霍爾電流傳感器演示鐵心線性霍爾IC

EH=KHIB

I所實現的多媒體界面：I12/21/202254霍爾電流傳感器演示鐵心線性霍爾ICEH=KHIBI所其他霍爾電流傳感器1