霍爾傳感器的工作原理及主要作用

霍爾傳感器是根據(jù)霍爾效應制作的一種磁場傳感器。霍爾效應是磁電效應的一種。霍爾效應傳感器的主要作用是識別電機繞組相位位置信息轉換為電信號，驅動器通過讀取霍爾元件的輸出端電平信號，得到轉子的位置信息，邏輯開關根據(jù)電機的轉子位置信息完成正確的換向，給電機對應繞組通以電流，形成氣隙旋轉磁場使電機不停地運轉。霍爾效應傳感器廣泛用于識別電機定、轉子之間相對位置，實現(xiàn)電機的電子換相。

霍爾電壓隨磁場強度的變化而變化，磁場越強，電壓越高，磁場越弱，電壓越低。霍爾電壓值很小，通常只有幾個毫伏，但經(jīng)集成電路中的放大器放大，就能使該電壓放大到足以輸出較強的信號。若使霍爾集成電路起傳感作用，需要用機械的方法來改變磁場強度。如圖所示的方法是用一個轉動的葉輪作為控制磁通量的開關，當葉輪葉片處于磁鐵和霍爾集成電路之間的氣隙中時，磁場偏離集成片，霍爾電壓消失。這樣，霍爾集成電路的輸出電壓的變化，就能表示出葉輪驅動軸的某一位置，利用這一工作原理，可將霍爾集成電路片用作用點火正時傳感器。霍爾效應傳感器屬于被動型傳感器，它要有外加電源才能工作，這一特點使它能檢測轉速低的運轉情況。

霍爾傳感器的主要作用包括識別電機繞組相位位置信息并轉換為電信號，以及用于測量電機轉速、位置及角度等。例如，驅動器通過讀取霍爾元件的輸出端電平信號，得到轉子的位置信息，邏輯開關根據(jù)電機的轉子位置信息完成正確的換向，給電機對應繞組通以電流，形成氣隙旋轉磁場使電機不停地運轉。此外，霍爾傳感器還廣泛用于接近開關、霍爾位置測量、轉速測量和電流測量設備等領域。

下面小編給大家分享一些關于霍爾傳感器的電路圖及其原理分析。

線性霍爾傳感器電路圖

線性霍爾傳感器的工作原理

線性霍爾傳感器（Hall Effect-Based Linear Current Sensor）由霍爾元件、線性放大器和射極跟隨器組成，它輸出模擬量，精度高、線性度好，主要用于交直流電流和電壓測量。

線性霍爾傳感器可將一次大電流變換為二次微小電壓信號。以電流傳感器ACS712為例，該器件主要由靠近芯片表面的銅制的電流通路和精確的低偏置線性霍爾傳感器電路等組成，能輸出與檢測的交流或直流電流成比例的電壓。被測電流流經(jīng)的通路（引腳1和2，3和4之間的電路）的內電阻通常是1.2mΩ，具有較低的功耗。被測電流通路與傳感器引腳（引腳5～8）的絕緣電壓>2.1kVRMS，幾乎是絕緣的。流經(jīng)銅制電流通路的電流所產(chǎn)生的磁場，能夠被片內的霍爾IC感應并將其轉化為成比例的電壓。

ACS712線性霍爾傳感器功能圖

ACS712低噪聲，響應時間快（對應步進輸入電流，輸出上升時間為5μs），總輸出誤差最大為4%， 高輸出靈敏度（66mV/A～185mV/A），主要應用于電動機控制、載荷檢測和管理、開關式電源和過電流故障保護等，特別是那些要求電氣絕緣卻未使用光電絕緣器或其它昂貴絕緣技術的應用中。

ACS712線性霍爾傳感器典型應用電路圖

霍爾電流電壓傳感器電路圖

磁平衡式霍爾電電壓傳感器的工作原理

原邊電壓Vp通過原邊電阻R1轉換為原邊電流Ip，Ip產(chǎn)生的磁通量與霍爾電壓經(jīng)放大產(chǎn)生的副邊電流Is通過副邊線圈所產(chǎn)生的磁通量相平衡。副邊電流Is精確地反映原邊電壓。

磁平衡式霍爾電流傳感器的工作原理

原邊電流Ip產(chǎn)生的磁通量與霍爾電壓經(jīng)放大產(chǎn)生的副邊電流Is通過副邊線圈所產(chǎn)生的磁通量相平衡。副邊電流Is精確地反映原邊電流。