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使用霍爾效應傳感或磁場傳感技術(shù)的應用

發(fā)布時間:2023-10-12 責任編輯:lina

【導讀】隨著支持技術(shù)的增強,使用霍爾效應傳感或磁場傳感技術(shù)的應用目前已變得有效。本技術(shù)文檔介紹了霍爾效應技術(shù),并對應用進行了回顧,特別是區(qū)分霍爾傳感器 IC 的主要類型以及它們可以支持的各種傳感行為。此外,它還探討了一些使能技術(shù),例如信號處理方面的進步,這些技術(shù)使該技術(shù)比早期更加強大。這使得非接觸式霍爾應用的極高可靠性優(yōu)勢能夠在比以往更廣泛的范圍內(nèi)得到應用。


隨著支持技術(shù)的增強,使用霍爾效應傳感或磁場傳感技術(shù)的應用目前已變得有效。本技術(shù)文檔介紹了霍爾效應技術(shù),并對應用進行了回顧,特別是區(qū)分霍爾傳感器 IC 的主要類型以及它們可以支持的各種傳感行為。此外,它還探討了一些使能技術(shù),例如信號處理方面的進步,這些技術(shù)使該技術(shù)比早期更加強大。這使得非接觸式霍爾應用的極高可靠性優(yōu)勢能夠在比以往更廣泛的范圍內(nèi)得到應用。

除了支持技術(shù)的改進之外,霍爾效應器件本身也取得了進步,有助于完整解決方案的設(shè)計。這些進步包括功耗和空間的減少,以及診斷和保護功能的集成,使霍爾傳感器 IC 能夠提供先進的數(shù)據(jù)驅(qū)動功能,這些功能在小型化便攜式消費電子產(chǎn)品、汽車和其他不斷發(fā)展的行業(yè)中的需求越來越大。

介紹

憑借用于位置傳感和液位傳感的多種解決方案,設(shè)計人員可以選擇的技術(shù)和封裝來滿足其商業(yè)和工程目標。在這些解決方案中,霍爾效應技術(shù)及其非接觸式磁傳感應用提供了卓越的價值和可靠性。本應用說明探討了霍爾效應技術(shù)的優(yōu)勢以及這些設(shè)備的發(fā)展如何增強位置和液位傳感結(jié)果。

霍爾效應的好處

感測位置和水平的方法幾乎與需要這些功能的應用一樣多。電感式、電容式、機械式、磁阻式、霍爾效應式和光學式等等都是可行的傳感選項,而且這個列表還在不斷擴大。然而,對于設(shè)計人員來說,始終存在需要解決的相同關(guān)鍵要素,并且不可避免地將應用要求與適當?shù)膫鞲屑夹g(shù)相匹配。

關(guān)鍵要求,例如:成本、行程距離(有效工作氣隙)、分辨率、精度以及通常的成本,都需要確定,以有效且高效地選擇合適的傳感技術(shù)。當然,為每個元素構(gòu)建答案并不總是一項簡單的任務。不過,在這里,霍爾效應傳感技術(shù)的靈活性是有優(yōu)勢的。高可靠性、小尺寸、可行的生產(chǎn)成本、寬工作電壓范圍、多種輸出選項以及易于實施,使得霍爾效應傳感技術(shù)能夠服務于大多數(shù)市場的應用。

霍爾技術(shù)概述

首先,簡要介紹霍爾效應技術(shù)的工作原理。簡而言之,霍爾效應以埃德溫·霍爾爵士 (Sir Edwin Hall) 的名字命名,于 1879 年發(fā)現(xiàn),是指當電流流過導電材料(例如硅 (Si) 或砷化鎵 (GaAs))時,會產(chǎn)生可測量的電壓。導體受磁場影響(見圖 1)。這種由磁場產(chǎn)生的橫向力稱為洛倫茲力。因此,霍爾效應器件需要磁場來驅(qū)動該器件。


 使用霍爾效應傳感或磁場傳感技術(shù)的應用
圖 1 在霍爾效應中,垂直于電流流動的磁通量會產(chǎn)生可測量的電壓。


盡管霍爾效應技術(shù)如今已相當普遍,但直到 20 世紀 80 年代才真正開始獲得大眾接受。這是因為霍爾元件兩端的電壓很小,很容易受到溫度和封裝應力等外力的影響。如圖 2 所示,較新的器件除了采用片上偏移消除技術(shù)之外,還結(jié)合了信號放大能力方面的進步,即使在極端環(huán)境條件下也可以采用霍爾效應傳感技術(shù)。例如汽車引擎蓋下的應用。此外,霍爾效應 IC 的“非接觸”操作為用戶提供了近乎無限的驅(qū)動和開關(guān)壽命。


使用霍爾效應傳感或磁場傳感技術(shù)的應用
圖 2 現(xiàn)代霍爾效應傳感器 IC 集成了信號調(diào)節(jié)和放大技術(shù)來制造實用的設(shè)備。


霍爾設(shè)備選項

通過進一步研究位置或液位傳感應用需要考慮的元件,霍爾效應 IC 為設(shè)計人員提供了多種功能和變化,包括數(shù)字或模擬輸出。前一個選項適合感測離散位置,而后者為用戶提供相對無限數(shù)量的位置以獲得更高的分辨率。需要離散位置或液位感測的應用示例包括:汽車換檔選擇器、安全帶帶扣開關(guān)、座椅位置傳感器、蜂窩翻蓋電話、無刷直流電機換向、擋風玻璃刮水器儲液罐和油箱等。由于其高可靠性,霍爾效應技術(shù)在這些應用中被用來取代磁簧開關(guān)和機械開關(guān)。


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