如今工业生产过程中自动化程度越来越高,各种非电量测量技术、自动控制技术受重视程度越来越高。因此,工业自动化生产现场的“眼睛”传感器更加受到关注。
例如题目说到的霍尔传感器,不仅是用于电量的检测,还可以用于非电量的检测。例如电量的检测参数有电压、电流、功率、磁感应强度等检测,非电量测量参数有角位移、压力等检测。它是一种基于霍尔效应的磁敏传感器。
什么是霍尔效应?霍尔传感器的工作原理是什么?
霍尔效应;在磁场中垂直放置一块通电的金属薄片或半导体薄片,此时薄片的两侧之间有电动势产生,称该现象为霍尔效应。
上图是一块霍尔元件,
其制成是基于霍尔效应的。虽然上述说到霍尔效应在金属薄片或半导体都能产生电动势,但是在半导体尤其是高纯度半导体霍尔效应特别显著。因此,霍尔元件多数采用的是高纯度半导体材料制成的。
图中是一块N型半导体霍尔元件,在其相对的两侧面通控制电流,同时在其垂直方向施加磁场,那么霍尔元件在洛伦兹力的作用下,其两端则产生一个与控制电流和磁场成正比例关系的电势差。
电动势的表达式V=kBI,V表示电动势、K代表霍尔元件的灵敏度,其不仅跟金属或半导体材料有关,还与自身的尺寸有关、B代表施加的磁场强度。
根据表达式分析可知,当通电电流恒定,输出的电动势正比于磁场强度,由此可知此时霍尔元件所处磁场是非均匀磁场。当施加的磁场强度恒定,输出的电动势正比于电流强度。所以说,霍尔传感器可用于非电量参数测量和电量参数测量,上述则是其缘由。但用于电量参数功率的检测时,霍尔元件的电流强度和磁感应强度都是变化的,因此输出电动势正比于电流强度和磁感应强度乘积。
霍尔元件虽然用的高纯度半导体薄片比金属薄片产生的电动势明显,但不是优良的霍尔传感器。因此,要采用集成电路技术霍尔元件、温补器、放大器、稳压电路集成于一个芯片上才能成为性能优越的霍尔传感器。