霍尔效应传感器简介

目录

概述

1 霍尔效应传感器介绍

1.1 认识霍尔传感器

 1.2 霍尔传感器的优势

1.3 常见的霍尔类型

2 霍尔元件的应用

2.1 接近检测

2.2 滑动位移

2.3 增量旋转编码

2.4 BLDC 电机换向

 2.5 3D 绝对位置

 2.6 角度测量（单轴）

 2.7 角度测量 (3D)

2.7 传感器模块

概述

本文主要介绍霍尔传感器的特性，以及其应用领域。

1 霍尔效应传感器介绍

1.1 认识霍尔传感器

霍尔效应传感器是一种集成电路，可以准确、一致、可靠地将磁场转换为电信号。霍尔效应传感器有如下这些优点：

• 准确性和精度：

高精度锁存器和开关提供非常严格的开关阈值（小至 ±1mT），而一些单轴和 3D 线性传感器 的精度水平低至 2.6%，以便为机械容差提供更大的余量。

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• 高灵敏度：

一些霍尔效应传感器能够检测小至 2mT 的磁场，允许使用不产生大磁场的小型磁体或低成本磁 体。

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• 高带宽：

霍尔效应传感器通常设计用于满足应用的低功耗、低采样要求或高带宽、快速变化的磁场要求。

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• 宽电压范围：

霍尔效应传感器可以提供宽电压范围（有时从 1.65V 到 5.5V），从而实现低功耗应用。此外， 对于可能需要高电压范围的汽车应用，我们提供高达 38V 的产品。

 1.2 霍尔传感器的优势

霍尔效应传感器具有真正的系统级优势，可用于使用电池供电的便携式电子产品，也可以用于高精度工厂自动化系统等各类终端产品。其具有的一些优势包括：

• 实时系统监控

• 磁场强度至位置转换

• 低成本位置开关

• 高速旋转编码

• 灵活的机械布置

1.3 常见的霍尔类型

1）线性类型：

与磁通密度成正比的模拟或数字输出信号，用 于检测绝对位置或角度运动

2） 开关类型：

指示磁通密度是否超过简单开/关（或打开和 关闭）应用定义的阈值。

3）锁存类型： 

确定旋转编码的速度和方向以及电机换向的位置。

2 霍尔元件的应用

2.1 接近检测

开关指示系统处于两个固定机械位置中的哪一个位置。下图显示了三 种常用方法以及磁体相对于传感器的运动：迎面，头顶滑过，平面内 水平。还使用了线性传感器，它们不仅可以提供接近物体的数据，还 可以提供接近程度的数据。

用例：

按钮、滑动开关、盖闭合或打开检测、触发器

2.2 滑动位移

线性器件通过固有的零场点和相对于行程的线性场响应范围，确定穿 过定义路径（直线、圆弧等）的绝对行程。通过等间隔放置多个传感 器而不重叠其线性区域，可以增加行程范围。

 用例：

图像稳定、柱塞位置控制、高分辨率拨号选择器

2.3 增量旋转编码

角行程或线性行程的速度和方向可以通过两个锁存器轻松实现（如下 图左所示，采用小外形尺寸无引线 (X2SON) 封装）。多极磁体还定义 了步进分辨率。在恒定速度下，磁信号本质上是正弦的，但是不同 相。双锁存器装置可相对于磁体灵活放置，因此使用此类装置很容易 实现正交编码。

1）采用 X2SON 封装的双锁存器实 现方案

2）单个双锁存器实现方案的两个示 例

用例：

旋钮、恒温器、家用电器拨盘、洗衣机滚筒

2.4 BLDC 电机换向

在此应用中，三个锁存器用于检测速度、方向和位置。通过精确地同 步通过定子线圈的电流，转子上的永磁体被这些不断变化的磁极吸引 或排斥，最终产生转矩使电机旋转。

 2.5 3D 绝对位置

3D 线性传感器能够测量多个轴以有效地计算绝对位置，因此可以通过此传感器实现任意行程路径的位置和运动检测。

 2.6 角度测量（单轴）

通过测量彼此相差 90° 的两个磁场分量，并在反正切函数 atan(B1/B2) 中使用该信息来计算角度，即可确定旋转绝对位置。相关 任务需要用到两个线性传感器（如下面的各图所示），它们采用两种 不同的封装类型。

 2.7 角度测量 (3D)

单个 3D 线性传感器可以同时监测两个磁场，但在与磁体相关的机械 布置方面具有更好的灵活性（如下面的各图所示）。

 用例：高分辨率旋钮和拨盘，机器人系统车轮

2.7 传感器模块

模块有多种外形，可用于测量线路末端行程（带开关）、旋转编码 （带锁存器）、线性位移（具有单轴线性）、角度测量（带 3D 线 性）以及许多其他功能。我们的霍尔效应传感器产品系列提供一系列 产品，可满足许多传感器模块的需求。

用例：

遥感模块、限位开关、线性位移传感器、旋转编码器、角度传感器