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一文搞懂!霍尔效应电流感应和位置感应的区别

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  • 各种形式的传感是许多应用的基础。它总是涉及一种充当传感器的材料,将一种属性转换为另一种属性。在电子产品中,传感元件的物理特性会因传感作用而发生变化,例如其电阻或电抗,从而可以测量电流或电压的变化。

    霍尔效应

    1879 年,Edwin Hall 发现,当电流沿一个方向流动的导体或半导体垂直于磁场引入时,可以在与电流路径成直角的位置测量电压。众所周知,霍尔效应是由带电粒子(如电子)响应电场和磁场相互作用而产生的。

    应用于传感器的霍尔效应表现为导体两端必须存在恒定电流的可测量电压差,或者表现为恒定电压必须流过的导体两端的可测量电流差(图 1) . 电压差与磁场强度成正比。这意味着霍尔效应可以以两种非常具体的方式使用,即使两种情况下的潜在效果是相同的。

    1. 就传感器而言,霍尔效应要么是必须存在恒定电流的导体两端的可测量电压差,要么是必须流过恒定电压的导体两端的可测量电流差。

    相对于背景噪声,由场变化引起的信号电平很小(范围为 µV)。因此,它需要非常复杂的信号路径才能使用它。

    该效应实际上是洛伦兹力使用的延伸,它描述了由于电磁场变化而在点电荷上的电场力和磁力之间的相互作用。

    简单来说,在霍尔效应的情况下,洛伦兹力描述了磁场对带电粒子的影响,特别是当它通过暴露在磁场中的导体时它将被迫采取的方向。物理运动会在导体表面产生或多或少的电荷,从而产生称为霍尔电压的电位差。

    霍尔效应电流感应

    霍尔效应取决于磁场这一事实意味着它可以用作非接触式技术。因此,它是非侵入式的,与最常见的电流检测方式不同,后者包括使用低值电阻器作为分流器并测量其上的电压降。使用霍尔效应进行电流测量在大功率应用中具有固有的鲁棒性,因为它不依赖地电位作为参考。

    对于传统的霍尔效应电流传感器,这意味着将传感器垂直于磁场放置,并使用一个集中器,通常是一个铁磁芯,形状为环形或方形,放置在承载待测电流的导体周围。传感器通常会保持在铁磁芯两端之间形成的小气隙中。

    2. 这是传统霍尔效应和霍尔 IMC 电流传感器如何定位的比较。

    对于 IMC-Hall 电流传感器,传感元件与电流平行放置。在这种情况下,不需要铁磁芯;但是,可能需要屏蔽来抗串扰。这意味着只需将传感器放置在母线或 PCB 轨道上,它就可以用来测量流过母线或 PCB 轨道的电流。

    从根本上说,由于霍尔效应而检测到的是电流产生的磁场,而不是电流本身。

    霍尔效应位置传感

    相同的原理可用于检测磁场的存在、不存在或接近。有效地,可以检测、放大和处理传感器顶部磁铁运动产生的霍尔电压。这提供了使用霍尔效应来检测物体相对于传感器的位置甚至方向的机会。

    在简单的应用程序中,这可能相对粗糙,例如在笔记本电脑打开或关闭时。或者,当它用于检测线性运动或旋转时,它可能会更复杂,例如可移动物体的位置变化。在这方面,使用霍尔效应进行位置传感比用作电流传感器更通用。

    3. 使用霍尔效应进行位置传感比用作电流传感器用途广泛得多。

    集成磁集中器 (IMC)

    大多数霍尔效应传感器的缺点之一与效应的工作方式有关,即用于感测场的霍尔板仅限于一个轴。

    为了解决这个缺点,迈来芯开发了集成磁集中器 (IMC),它使霍尔效应更加灵活。IMC 允许霍尔效应传感器在保持平面的同时检测来自 X、Y 和 Z 轴的磁场。因此,应用的好处是多方面的,包括传感器方向的灵活性。

    4. 集成磁集中器允许霍尔效应传感器在保持平面的同时检测来自 X、Y 和 Z 轴的磁场。

    汽车应用中的霍尔效应传感

    随着 IMC 技术的加入,汽车行业的许多应用都可以使用霍尔效应。通过三个维度的操作,霍尔效应传感器可用于检测踏板的位置、转向柱的转动和制动杆的状态,以及电动座椅的位置。

    它还可以在引擎盖下应用,以监测运动部件(如泵和电机),以及测量动力总成电气化部件(如逆变器、电池监测系统 (BMS) 或车载电源)消耗的电流。车载充电器(OBC)。

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  • hunter4051

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    4小时前

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    学习了,现在霍尔用的越来越广了,汽车,工业,到小家电都在用,当然规格差异很大

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