学习情境五：数字式转速表测速系统 [目的要求] 掌握霍尔式传感器、光纤传感器、红外线传感器原理应用。 [学习重点] 霍尔式传感器的应用。

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1 学习情境五：数字式转速表测速系统 [目的要求] 掌握霍尔式传感器、光纤传感器、红外线传感器原理应用。 [学习重点] 霍尔式传感器的应用。
[学习建议] 通过设计组装电路全面掌握霍尔式传感器 [学习内容] （一）电路原理分析 （二）电路设计 （三）元件参数分析 （四）电路组装调试

2 1、霍尔传感器的工作原理

3 1）概述： 霍尔元件是一种基于霍尔效应的磁传感器，得到广泛的应用。可以检测磁场及其变化，可在各种与磁场有关的场合中使用。霍尔器件以霍尔效应为其工作基础。 2）特点： 霍尔器件具有许多优点，它们的结构牢固，体积小，重量轻，寿命长，安装方便，功耗小，频率高，耐震动，不怕灰尘、油污、水汽及盐雾等的污染或腐蚀。

4 3）霍尔元件 金属或半导体薄片置于磁场中，当有电流流过时，在垂直于电流和磁场的方向上将产生电动势，这种物理现象称为霍尔效应。

5 设图中的材料是Ｎ型半导体，导电的载流子是电子。在ｚ轴方向的磁场作用下，电子将受到一个沿ｙ轴负方向力的作用，这个力就是洛仑兹力。它的大小为： FL=qvB

6 通过以上分析可知： 1）霍尔电压UH与材料的性质有关，霍尔元件一般采用N型半导体材料。 2）霍尔电压UH与元件的尺寸有关。 d 愈小，KH 愈大，霍尔灵敏度愈高，所以霍尔元件的厚度都比较薄，但d太小，会使元件的输入、输出电阻增加。 霍尔电压UH与控制电流及磁场强度有关。控制电流恒定时愈大愈大。当磁场改变方向时，也改变方向。

7 2、霍尔元件 霍尔电压UH正比于控制电流和磁感应强度。在实际应用中，总是希望获得较大的霍尔电压。 通过霍尔元件的最大允许控制电流为
霍尔元件在最大允许温升下的最大开路霍尔电压：

8 霍尔元件的组成：由霍尔片、四根引线和壳体组成，如下图示。

9 3、霍尔传感器的应用 1）测位移

10 2）测转角

11 3）测转角或转速 叶片和齿轮位置传感器

12 案例：汽车速度测量:

13 4、测量原理

14 5、测量转速电路的设计

15 6、元件简介 1）KMI15 2）LM393

16 小结： 本次训练主要讲解了霍尔传感器的结构原理，介绍了霍尔传感器的选择应用，进行测速电路的设计与制作，进行速度的测量，同学们课后要重视查找相关资料，注重知识的积累。

17 思考题 1. 什么是霍尔效应？ 2. 为什么导体材料和绝缘体材料均不宜做成霍尔元件？ 3. 为什么霍尔元件一般采用N型半导体材料？ 4. 霍尔灵敏度与霍尔元件厚度之间有什么关系？ 5. 什么是霍尔元件的温度特性？如何进行补偿？ 6. 集成霍尔传感器有什么特点？