2024/05/30
在本篇文章中，我们将学习什么是霍尔效应以及霍尔效应传感器是如何工作的。
霍尔效应是测量磁场最常用的方法，霍尔效应传感器在当今非常流行并有许多应用。例如，它们可以用于汽车的轮速传感器以及曲轴或凸轮轴位置传感器。它们也经常被用作开关、MEMS指南针、接近传感器等。现在我们来看看这些传感器是如何工作的，但首先让我们解释一下什么是霍尔效应。
下面这个实验解释了霍尔效应:如果我们有一个薄的导电板，如图示，我们设置电流流过它，载流子就会从板的一边直线流动到另一边。
现在，如果我们在平板附近引入磁场，我们就会干扰电荷载流子的直线流动，这是由一个叫做洛伦兹力的力引起的（Wikipedia）。在这种情况下，电子会偏转到板的一边，而正电孔会偏转到板的另一边。这意味着，如果我们把一个仪表放在另两边，我们会得到一些可以测量的电压。
因此，得到一个可测量的电压的效应，正如我们上面解释的，被称为霍尔效应，以埃德温·霍尔在1879年发现它的名字命名。
霍尔效应磁传感器的基本霍尔元件大多只提供非常小的电压，每高斯只有几微伏，因此，这些器件通常使用内置的高增益放大器制造。
霍尔效应传感器有两种类型，一种提供模拟输出，另一种提供数字输出。模拟传感器由稳压器、霍尔元件和放大器组成。从电路原理图中，我们可以看到传感器的输出是模拟的，与霍尔元件的输出或磁场强度成正比。这些类型的传感器是适合的，并用于测量接近，因为他们的连续线性输出。
另一方面，数字输出传感器只提供两种输出状态，“On”或“OFF”。这些类型的传感器有一个额外的元件，如电路原理图所示。这是施密特触发器，它提供滞后或两个不同的阈值水平，因此输出要么高，要么低。
这类传感器的一个例子是霍尔效应开关。它们经常被用作限位开关，例如在3D打印机和数控机床中，以及在工业自动化系统中用于检测和定位。
这些传感器的其他当代应用是测量轮/转子转速或RPM，以及确定发动机系统中的曲轴或凸轮轴的位置。
这些传感器由霍尔元件和永磁体组成，永磁体放置在附在转轴上的齿盘附近。
传感器和圆盘齿之间的间隙非常小，所以每当齿通过传感器附近时，它就会改变周围的磁场，这将导致传感器的输出或高或低。因此，传感器的输出是一个方波信号，可以方便地用于计算转轴的转速。
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