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一文解析霍爾效應(yīng)感測的位置和水平感測

電子設(shè)計(jì) ? 來源:eeweb ? 作者: Allegro Microsystems ? 2021-04-29 08:43 ? 次閱讀

該技術(shù)文檔對霍爾效應(yīng)技術(shù)進(jìn)行了介紹,并對應(yīng)用進(jìn)行了回顧,特別是在區(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方面。此外,它還探索了一些使能技術(shù),例如信號(hào)處理方面的進(jìn)步,這些技術(shù)使這種技術(shù)比起最初的日子更加強(qiáng)大。這使非接觸式霍爾應(yīng)用的應(yīng)用具有極高的可靠性優(yōu)勢,其應(yīng)用范圍比以往任何時(shí)候都大。

除了支持技術(shù)方面的改進(jìn)之外,霍爾效應(yīng)設(shè)備本身也已經(jīng)取得了進(jìn)步,為完整解決方案的設(shè)計(jì)做出了貢獻(xiàn)。這些進(jìn)步包括功耗和空間的減少,以及診斷和保護(hù)功能的集成,這些功能使霍爾傳感器IC能夠提供先進(jìn)的數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)功能,而這些功能在小型便攜式消費(fèi)電子產(chǎn)品,汽車和其他增長的行業(yè)中正變得越來越需要。

介紹

借助用于位置感測和液位感測的眾多解決方案,設(shè)計(jì)人員可以選擇最佳技術(shù)和封裝,以滿足其商業(yè)和工程目標(biāo)。在這些解決方案中,霍爾效應(yīng)技術(shù)及其非接觸式磁感應(yīng)技術(shù)的應(yīng)用提供了卓越的價(jià)值和可靠性。本應(yīng)用筆記探討了霍爾效應(yīng)技術(shù)的優(yōu)勢,以及這些器件的最新發(fā)展如何增強(qiáng)了位置和水平感測結(jié)果。

霍爾效應(yīng)的好處

感測位置和水平的方法幾乎與需要這些功能的應(yīng)用程序一樣多。僅舉幾個(gè)例子,電感,電容機(jī)械,磁阻,霍爾效應(yīng)和光學(xué)都是可行的感測選項(xiàng),并且列表還在不斷擴(kuò)大。對于設(shè)計(jì)人員而言,始終存在需要解決的關(guān)鍵要素,這些要素不可避免地使應(yīng)用程序的要求與適當(dāng)?shù)?a href="http://www.1cnz.cn/article/88/142/" target="_blank">傳感技術(shù)相匹配。

關(guān)鍵要求,例如:成本,行進(jìn)距離(有效工作氣隙),分辨率,準(zhǔn)確性以及通常需要再次支付的成本,都需要確定,以便有效,高效地選擇合適的傳感技術(shù)。當(dāng)然,為這些要素中的每一個(gè)構(gòu)建答案并不總是一件容易的事。不過,這里的霍爾效應(yīng)傳感技術(shù)的靈活性是最有利的。霍爾效應(yīng)感測技術(shù)具有高可靠性,小尺寸,可生產(chǎn)的成本,寬工作電壓范圍,多種輸出選項(xiàng)以及易于實(shí)施的特點(diǎn),可為大多數(shù)市場中的應(yīng)用提供服務(wù)。

霍爾技術(shù)概述

首先,簡要介紹霍爾效應(yīng)技術(shù)的工作原理。簡而言之,霍爾效應(yīng)以愛德溫·霍爾爵士的名字命名并于1879年發(fā)現(xiàn),是指當(dāng)電流流過導(dǎo)電材料時(shí)會(huì)在導(dǎo)電材料(例如硅(Si)或砷化鎵(GaAs))上產(chǎn)生的可測量電壓。導(dǎo)體會(huì)受到磁場的影響(見圖1)。由磁場產(chǎn)生的這種橫向力稱為洛倫茲力。因此,霍爾效應(yīng)設(shè)備需要磁場以致動(dòng)該設(shè)備。

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圖1在霍爾效應(yīng)中,垂直于電流流動(dòng)的磁通量產(chǎn)生可測量的電壓。

盡管霍爾效應(yīng)技術(shù)在今天很普遍,但直到1980年代才真正開始獲得大眾認(rèn)可。這是因?yàn)榛魻栐系碾妱莺苄。⑶液苋菀资艿街T如溫度和封裝應(yīng)力之類的外力的影響。如圖2所示,更新的設(shè)備除了利用片上失調(diào)消除技術(shù)外,還結(jié)合了放大信號(hào)的能力,這些技術(shù)甚至允許在極端環(huán)境條件下采用霍爾效應(yīng)感測技術(shù),例如汽車引擎蓋下的應(yīng)用。此外,霍爾效應(yīng)IC的“非接觸式”操作為用戶提供了幾乎無限的驅(qū)動(dòng)和開關(guān)壽命。

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圖2現(xiàn)代霍爾效應(yīng)傳感器IC集成了信號(hào)調(diào)理和放大技術(shù),以制造出實(shí)用的器件。

霍爾設(shè)備選項(xiàng)

霍爾效應(yīng)IC進(jìn)一步研究了需要考慮位置或水平傳感應(yīng)用的元件之后,為設(shè)計(jì)人員提供了包括數(shù)字或模擬輸出在內(nèi)的眾多功能和變化。前一個(gè)選項(xiàng)對于感測離散位置是最佳的,而后一個(gè)選項(xiàng)為用戶提供了相對無限數(shù)量的位置,以實(shí)現(xiàn)更高的分辨率。需要離散位置或水平感測的一些應(yīng)用示例包括:汽車換擋選擇器,安全帶帶扣開關(guān),座椅位置傳感器,蜂窩式翻蓋電話,無刷直流電動(dòng)機(jī)換向,擋風(fēng)玻璃刮水器儲(chǔ)液罐和儲(chǔ)氣罐,僅舉幾例。由于其高可靠性,霍爾效應(yīng)技術(shù)可用于替代這些應(yīng)用中的磁簧開關(guān)和機(jī)械開關(guān)。

編輯:hfy

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