霍爾效應傳感器是一種磁傳感器，可用于檢測由永磁體或電磁鐵產生的磁場的強度和方向，其輸出與被檢測的磁場強度成比例變化。

磁傳感器被設計用于在各種不同的應用中響應廣泛的正磁場和負磁場，其中一種磁傳感器的輸出信號是其周圍磁場密度的函數，稱為霍爾效應傳感器。

磁性傳感器是越來越受歡迎的固態器件，因為它們可以用于許多不同類型的應用，如傳感位置，速度或方向運動。

霍爾效應傳感器是電子設計人員的熱門傳感器選擇，因為它們的非接觸式無磨損操作，低維護，堅固的設計以及密封的霍爾效應設備不受振動，灰塵和水的影響。

霍爾效應傳感器原理

霍爾效應傳感器基本上由薄的矩形p型半導體材料組成，如砷化鎵（GaAs）、銻化銦（InSb）或砷化銦（InAs），它們通過自身的連續電流。

當器件被置于磁場中時，磁通量線對半導體材料施加一個力，使載流子、電子和空穴偏轉到半導體板的兩側。載流子的這種運動是它們在通過半導體材料時所經歷的磁力的結果。

當這些電子和空穴向一邊移動時，由于這些載流子的積聚，半導體材料的兩邊就產生了電位差。然后，電子通過半導體材料的運動受到與它成直角的外部磁場的影響，這種影響在扁平的矩形材料中更大。利用磁場產生可測量電壓的效應被稱為霍爾效應。以埃德溫·霍爾的名字命名，他在19世紀70年代發現了霍爾效應。

霍爾效應傳感器可提供線性或數字輸出。線性（模擬）傳感器的輸出信號直接來自運算放大器的輸出，輸出電壓與通過霍爾傳感器的磁場成正比。輸出霍爾電壓公式為：

VH為霍爾電壓，單位為伏特

RH為霍爾效應系數

I是通過傳感器的電流，單位為安培

T為傳感器厚度，單位為mm

B是以特斯拉為單位的磁通密度

霍爾傳感器的典型應用

一、接近檢測

開關指示系統處于兩個固定機械位置中的哪一個位置。下圖顯示了三種常用方法以及磁體相對于傳感器的運動：迎面，頭頂滑過，平面內水平。還使用了線性傳感器，它們不僅可以提供接近物體的數據，還可以提供接近程度的數據。

具體應用：按鈕開關、滑動開關、蓋閉合或打開檢測、觸發器
推薦的器件：SWF254S, SWC254N, SWG310N, SWU254S

二、滑動位移

線性器件通過固有的零場點和相對于行程的線性場響應范圍，確定穿過定義路徑（直線、圓弧等）的絕對行程。通過等間隔放置多個傳感器而不重疊其線性區域，可以增加行程范圍。

具體應用：圖像穩定、柱塞位置控制、高分辨率撥號選擇器
推薦的器件：SWG515NS

三、增量旋轉編碼

角行程或線性行程的速度和方向可以通過單個鎖存器輕松實現。多極磁體還定義了步進分辨率。在恒定速度下，磁信號本質上是正弦的，但是不同相。雙鎖存器裝置可相對于磁體靈活放置，因此使用此類裝置很容易實現正交編碼。

具體應用：旋鈕、恒溫器、家用電器撥盤、洗衣機滾筒

推薦的器件：SWU210NS, SWB212NS, SWG333NS

四、BLDC電機換向

在此應用中，三個鎖存器用于檢測速度、方向和位置。通過精確地同步通過定子線圈的電流，轉子上的永磁體被這些不斷變化的磁極吸引或排斥，最終產生轉矩使電機旋轉。

具體應用：BLDC電機
推薦的器件：SWU330NS

五、角度測量（單軸）

通過測量彼此相差90°的兩個磁場分量，并在反正切函數atan(B1/B2)中使用該信息來計算角度，即可確定旋轉絕對位置。相關應用需要用到兩個線性傳感器（如下面的圖所示），它們采用兩種不同的封裝類型：SOT23，TO92S

具體應用：在無人機、手持個人電子產品中使用的云臺
推薦的器件：SWB502NS, SWB512NS, SWU506NS

審核編輯 黃宇