霍爾傳感器是根據(jù)霍爾效應(yīng)制作的一種磁場(chǎng)傳感器?；魻栃?yīng)由霍爾于1879年在研究金屬的導(dǎo)電機(jī)構(gòu)時(shí)發(fā)現(xiàn)的。后來發(fā)現(xiàn)半導(dǎo)體,、導(dǎo)電流體等也有這種效應(yīng),，而半導(dǎo)體的霍爾效應(yīng)比金屬?gòu)?qiáng)得多,，利用這現(xiàn)象制成的各種霍爾元件，廣泛地應(yīng)用于工業(yè)自動(dòng)化技術(shù),、檢測(cè)技術(shù)及信息處理等方面,。霍爾效應(yīng)是研究半導(dǎo)體材料性能的基本方法,。通過霍爾效應(yīng)實(shí)驗(yàn)測(cè)定的霍爾系數(shù),，能夠判斷半導(dǎo)體材料的導(dǎo)電類型、載流子濃度及載流子遷移率等重要參數(shù),。
霍爾器件具有許多優(yōu)點(diǎn),，它們的結(jié)構(gòu)牢固，體積小,，重量輕,，壽命長(zhǎng)，安裝方便,，功耗小,，頻率高（可達(dá)1MHZ），耐震動(dòng),，不怕灰塵,、油污、水汽及鹽霧等的污染或腐蝕,?；魻柧€性器件的精度高、線性度好,；霍爾開關(guān)器件無觸點(diǎn),、無磨損、輸出波形清晰,、無抖動(dòng),、無回跳、位置重復(fù)精度高,。
霍爾傳感器分為線型霍爾傳感器和開關(guān)型霍爾傳感器兩種
1,、開關(guān)型霍爾傳感器由穩(wěn)壓器、霍爾元件,、差分放大器,，斯密特觸發(fā)器和輸出級(jí)組成，它輸出數(shù)字量,。開關(guān)型霍爾傳感器還有一種特殊的形式,，稱為鎖鍵型霍爾傳感器,。
2、線性型霍爾傳感器由霍爾元件,、線性放大器和射極跟隨器組成,，它輸出模擬量。線性霍爾傳感器又可分為開環(huán)式和閉環(huán)式,。閉環(huán)式霍爾傳感器又稱零磁通霍爾傳感器,。線性霍爾傳感器主要用于交直流電流和電壓測(cè)量。
霍爾傳感器的特性
按被檢測(cè)的對(duì)象的性質(zhì)可將它們的應(yīng)用分為：直接應(yīng)用和間接應(yīng)用,。前者是直接檢測(cè)出受檢測(cè)對(duì)象本身的磁場(chǎng)或磁特性,，后者是檢測(cè)受檢對(duì)象上人為設(shè)置的磁場(chǎng)，用這個(gè)磁場(chǎng)來作被檢測(cè)的信息的載體,，通過它,，將許多非電、非磁的物理量例如力,、力矩,、壓力、應(yīng)力,、位置,、位移、速度,、加速度,、角度,、角速度,、轉(zhuǎn)數(shù)、轉(zhuǎn)速以及工作狀態(tài)發(fā)生變化的時(shí)間等,，轉(zhuǎn)變成電量來進(jìn)行檢測(cè)和控制,。
位移測(cè)量：兩塊永久磁鐵同極性相對(duì)放置，將線性型霍爾傳感器置于中間,，其磁感應(yīng)強(qiáng)度為零,，這個(gè)點(diǎn)可作為位移的零點(diǎn)，當(dāng)霍爾傳感器在Z軸上作△Z位移時(shí),，傳感器有一個(gè)電壓輸出,，電壓大小與位移大小成正比。
力測(cè)量：如果把拉力,、壓力等參數(shù)變成位移,，便可測(cè)出拉力及壓力的大小，按這一原理可制成的力傳感器,。
角速度測(cè)量：在非磁性材料的圓盤邊上粘一塊磁鋼,，霍爾傳感器放在靠近圓盤邊緣處,，圓盤旋轉(zhuǎn)一周，霍爾傳感器就輸出一個(gè)脈沖,，從而可測(cè)出轉(zhuǎn)數(shù),，若接入頻率計(jì)，便可測(cè)出轉(zhuǎn)速,。
線速度測(cè)量：如果把開關(guān)型霍爾傳感器按預(yù)定位置有規(guī)律地布置在軌道上,，當(dāng)裝在運(yùn)動(dòng)車輛上的永磁體經(jīng)過它時(shí)，可以從測(cè)量電路上測(cè)得脈沖信號(hào),。根據(jù)脈沖信號(hào)的分布可以測(cè)出車輛的運(yùn)動(dòng)速度,。
霍爾傳感器最常見的三大應(yīng)用領(lǐng)域
一、霍爾傳感器在汽車工業(yè)上的應(yīng)用
霍爾傳感器技術(shù)在汽車工業(yè)中有著廣泛的應(yīng)用,，包括動(dòng)力,、車身控制、牽引力控制以及防抱死制動(dòng)系統(tǒng),。為了滿足不同系統(tǒng)的需要,，霍爾傳感器有開關(guān)式、模擬式和數(shù)字式傳感器三種形式,。
霍爾傳感器可以采用金屬和半導(dǎo)體等制成,，效應(yīng)質(zhì)量的改變?nèi)Q于導(dǎo)體的材料，材料會(huì)直接影響流過傳感器的正離子和電子,。制造霍爾元件時(shí),，汽車工業(yè)通常使用三種半導(dǎo)體材料，即砷化鎵,、銻化銦以及砷化銦,。最常用的半導(dǎo)體材料當(dāng)屬砷化銦?；魻杺鞲衅鞯男问?jīng)Q定了放大電路的不同,，其輸出要適應(yīng)所控制的裝置。這個(gè)輸出可能是模擬式,，如加速位置傳感器或節(jié)氣門位置傳感器,，也可能是數(shù)字式。如曲軸或凸輪軸位置傳感器,。
當(dāng)霍爾元件用于模擬式傳感器時(shí),，這個(gè)傳感器可以用于空調(diào)系統(tǒng)中的溫度表或動(dòng)力控制系統(tǒng)中的節(jié)氣門位置傳感器?；魻栐c微分放大器連接,，放大器與NPN晶體管連接。磁鐵固定在旋轉(zhuǎn)軸上，軸在旋轉(zhuǎn)時(shí),，霍爾元件上的磁場(chǎng)加強(qiáng),。其產(chǎn)生的霍爾電壓與磁場(chǎng)強(qiáng)度成比例。
當(dāng)霍爾元件用于數(shù)字信號(hào)時(shí),，例如曲軸位置傳感器,、凸輪軸位置傳感器或車速傳感器，必須首先改變電路,?；魻栐c微分放大器連接，微分放大器與施密特觸發(fā)器連接,。在這種配置中,。傳感器輸出一個(gè)開或關(guān)的信號(hào)。在多數(shù)汽車電路中,，霍爾傳感器是電流吸收器或者使信號(hào)電路接地,。要完成這項(xiàng)工作，需要一個(gè)NPN晶體管與施密特觸發(fā)器的輸出連接,。磁場(chǎng)穿過霍爾元件,，一個(gè)觸發(fā)器輪上的葉片在磁場(chǎng)和霍爾元件之間通過。
二,、霍爾傳感器在出租車計(jì)價(jià)器上的應(yīng)用
霍爾傳感器在出租車計(jì)價(jià)器上的應(yīng)用：通過安裝在車輪上的霍爾傳感器A44E檢測(cè)到的信號(hào),，送到單片機(jī)，經(jīng)處理計(jì)算,，送給顯示單元,，這樣便完成了里程計(jì)算。檢測(cè)原理,，P3.2口作為信號(hào)的輸入端,，內(nèi)部采用外部中斷0，車輪每轉(zhuǎn)一圈（設(shè)車輪的周長(zhǎng)是1 m）,，霍爾開關(guān)就檢測(cè)并輸出信號(hào),，引起單片機(jī)的中斷，對(duì)脈沖計(jì)數(shù),，當(dāng)計(jì)數(shù)達(dá)到1 000次時(shí)，也就是1 km,，單片機(jī)就控制將金額自動(dòng)增加,。
每當(dāng)霍爾傳感器輸出一個(gè)低電平信號(hào)就使單片機(jī)中斷一次，當(dāng)里程計(jì)數(shù)器對(duì)里程脈沖計(jì)滿1 000次時(shí),，就有程序?qū)?dāng)前總額累加,，使微機(jī)進(jìn)入里程計(jì)數(shù)中斷服務(wù)程序中。在該程序中,，需要完成當(dāng)前行駛里程數(shù)和總額的累加操作,，并將結(jié)果存入里程和總額寄存器中,。
三、霍爾電流傳感器在變頻器上的應(yīng)用
在有電流流過的導(dǎo)線周圍會(huì)感生出磁場(chǎng),，再用霍爾器件檢測(cè)由電流感生的磁場(chǎng),即可測(cè)出產(chǎn)生這個(gè)磁場(chǎng)的電流的量值,。由此就可以構(gòu)成霍爾電流、電壓傳感器,。因?yàn)榛魻柶骷妮敵鲭妷号c加在它上面的磁感應(yīng)強(qiáng)度以及流過其中的工作電流的乘積成比例,，是一個(gè)具有乘法器功能的器件，并且可與各種邏輯電路直接接口,，還可以直接驅(qū)動(dòng)各種性質(zhì)的負(fù)載,。因?yàn)榛魻柶骷膽?yīng)用原理簡(jiǎn)單，信號(hào)處理方便,，器件本身又具有一系列的獨(dú)特優(yōu)點(diǎn),，所以在變頻器中也發(fā)揮了非常重要的作用。
在變頻器中,，霍爾電流傳感器的主要作用是保護(hù)昂貴的大功率晶體管,。由于霍爾電流傳感器的響應(yīng)時(shí)間短于1μs，因此,，出現(xiàn)過載短路時(shí),，在晶體管未達(dá)到極限溫度之前即可切斷電源，使晶體管得到可靠的保護(hù),。
隨著工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展,，霍爾傳感器的發(fā)揮空間也越來越大，但對(duì)它的穩(wěn)定性和安全性要求也更高,，畢竟工業(yè)不同于消費(fèi)領(lǐng)域,，不允許機(jī)器突然斷電或停止運(yùn)行。根據(jù)市場(chǎng)需求,，未來的霍爾傳感器將更小,，這樣才能滿足更多應(yīng)用領(lǐng)域，同時(shí)智能化,，這樣才能滿足大數(shù)據(jù)時(shí)代的物聯(lián)網(wǎng)需求,。