基於霍爾感測器鋼球自動計數裝置的設計與製作

㈠ 霍爾式感測器的工作原理

1、霍爾式曲軸位置感測器是利用霍爾效應的原理，產生與曲軸轉角相對應的電壓脈沖信號的。

2、利用觸發葉片或輪齒改變通過霍爾元件的磁場強度，從而使霍爾元件產生脈沖的霍爾電壓信號，經放大整形後即為曲軸位置感測器的輸出信號。

㈡ 霍爾感測器是如何實現測量的

霍爾感測器是根據霍爾效應製作的一種磁場感測器。霍爾效應是磁電效應的一種，這一現象是霍爾（A.H.Hall，1855—1938）於1879年在研究金屬的導電機構時發現的。後來發現半導體、導電流體等也有這種效應，而半導體的霍爾效應比金屬強得多，利用這現象製成的各種霍爾元件，廣泛地應用於工業自動化技術、檢測技術及信息處理等方面。霍爾效應是研究半導體材料性能的基本方法。通過霍爾效應實驗測定的霍爾系數，能夠判斷半導體材料的導電類型、載流子濃度及載流子遷移率等重要參數。

霍爾效應

在半導體薄片兩端通以控制電流I，並在薄片的垂直方向施加磁感應強度為B的勻強磁場，則在垂直於電流和磁場的方向上，將產生電勢差為UH的霍爾電壓

霍爾元件

霍爾感測器根據霍爾效應，人們用半導體材料製成的元件叫霍爾元件。它具有對磁場敏感、結構簡單、體積小、頻率響應寬、輸出電壓變化大和使用壽命長等優點，因此，在測量、自動化、計算機和信息技術等領域得到廣泛的應用。

霍爾感測器的分類

霍爾感測器分為線性型霍爾感測器和開關型霍爾感測器兩種。
（一）線性型霍爾感測器由霍爾元件、線性放大器和射極跟隨器組成，它輸出模擬量。
（二）開關型霍爾感測器由穩壓器、霍爾元件、差分放大器，斯密特觸發器和輸出級組成，它輸出數字量。
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理論基礎

霍爾感測器流體中的霍爾效應是研究「磁流體發電」的理論基礎。
1）電流感測器必須根據被測電流的額定有效值適當選用不同的規格的產品。被測電流長時間超額，會損壞末極功放管（指磁補償式），一般情況下，2倍的過載電流持續時間不得超過1分鍾。
（2）電壓感測器必須按產品說明在原邊串入一個限流電阻R1，以使原邊得到額定電流，在一般情況下，2倍的過壓持續時間不得超過1分鍾。
（3）電流電壓感測器的最佳精度是在原邊額定值條件下得到的，所以當被測電流高於電流感測器的額定值時，應選用相應大的感測器；當被測電壓高於電壓感測器的額定值時，應重新調整限流電阻。當被測電流低於額定值1/2以下時，為了得到最佳精度，可以使用多繞圈數的辦法。
（4）絕緣耐壓為3KV的感測器可以長期正常工作在1KV及以下交流系統和1.5KV及以下直流系統中，6KV的感測器可以長期正常工作在2KV及以下交流系統和2.5KV及以下直流系統中，注意不要超壓使用。
（5）在要求得到良好動態特性的裝置上使用時，最好用單根銅鋁母排並與孔徑吻合，以大代小或多繞圈數，均會影響動態特性。
（6）在 霍爾感測器大電流直流系統中使用時，因某種原因造成工作電源開路或故障，則鐵心產生較大剩磁，是值得注意的。剩磁影響精度。退磁的方法是不加工作電源，在原邊通一交流並逐漸減小其值。
（7）感測器抗外磁場能力為：距離感測器5～10cm一個超過感測器原邊電流值2倍的電流，所產生的磁場干擾可以抵抗。三相大電流布線時，相間距離應大於5～10cm。
（8）為了使感測器工作在最佳測量狀態，應使用圖1－10介紹的簡易典型穩壓電源。
（9）感測器的磁飽和點和電路飽和點，使其有很強的過載能力，但過載能力是有時間限制的，試驗過載能力時，2倍以上的過載電流不得超過1分鍾。
（10）原邊電流母線溫度不得超過85℃，這是ABS工程塑料的特性決定的，用戶有特殊要求，可選高溫塑料做外殼。
霍爾器件具有許多優點，它們的結構牢固，體積小，重量輕，壽命長，安裝方便，功耗小，頻率高（可達1MHZ），耐震動，不怕灰塵、油污、水汽及鹽霧等的污染或腐蝕。
霍爾線性器件的精度高、線性度好；霍爾開關器件無觸點、無磨損、輸出波形清晰、無抖動、無回跳、位置重復精度高（可達μm級）。取用了各種補償和保護措施的霍爾器件的工作溫度范圍寬，可達－55℃～150℃。
按照霍爾器件的功能可將它們分為: 霍爾線性器件 和 霍爾開關器件 。前者輸出模擬量，後者輸出數字量。
按被檢測的對象的性質可將它們的應用分為:直接應用和間接應用。前者是直接檢測出受檢測對象本身的磁場或磁特性，後者是檢測受檢對象上人為設置的磁場，用這個磁場來作被檢測的信息的載體，通過它，將許多非電、非磁的物理量例如力、力矩、壓力、應力、位置、位移、速度、加速度、角度、角速度、轉數、轉速以及工作狀態發生變化的時間等，轉變成電量來進行檢測和控制。

霍爾感測器的特性

（一）線性型霍爾感測器的特性
輸出電壓與外加磁場強度呈線性關系，如圖3所示，可見，在B1～B2的磁[1]感應強度范圍內有較好的線性度，磁感應強度超出此范圍時則呈現飽和狀態。
（二）開關型霍爾感測器的特性
如圖4所示，其中BOP為工作點「開」的磁感應強度，BRP為釋放點「關」的磁感應強度。
當外加的磁感應強度超過動作點Bop時，感測器輸出低電平，當磁感應強度降到動作點Bop以下時，感測器輸出電平不變，一直要降到釋放點BRP時，感測器才由低電平躍變為高電平。Bop與BRP之間的滯後使開關動作更為可靠。
另外還有一種「鎖鍵型」（或稱「鎖存型」）開關型霍爾感測器，其特性如圖5所示。
當磁感應強度超過動作點Bop時，感測器輸出由高電平躍變為低電平，而在外磁場撤消後，其輸出狀態保持不變（即鎖存狀態），必須施加反向磁感應強度達到BRP時，才能使電平產生變化。

霍爾感測器的應用

按被檢測對象的性質可將它們的應用分為：直接應用和間接應用。前者是直接檢測受檢對象本身的磁場或磁特性，後者是檢測受檢對象上人為設置的磁場，這個磁場是被檢測的信息的載體，通過它，將許多非電、非磁的物理量，例如速度、加速度、角度、角速度、轉數、轉速以及工作狀態發生變化的時間等，轉變成電學量來進行檢測和控制。
（一）線性型霍爾感測器主要用於一些物理量的測量。例如：
1．電流感測器
由於通電螺線管內部存在磁場，其大小與導線中的電流成正比，故可以利用霍爾感測器測量出磁場，從而確定導線中電流的大小。利用這一原理可以設計製成霍爾電流感測器。其優點是不與被測電路發生電接觸，不影響被測電路，不消耗被測電源的功率，特別適合於大電流感測。 霍爾電流感測器工作原理如圖6所示，標准圓環鐵芯有一個缺口，將霍爾感測器插入缺口中，圓環上繞有線圈，當電流通過線圈時產生磁場，則霍爾感測器有信號輸出。
2．位移測量
如圖7所示，兩塊永久磁鐵同極性相對放置，將線性型霍爾感測器置於中間，其磁感應強度為零，這個點可作為位移的零點，當霍爾感測器在Z軸上作△Z位移時，感測器有一個電壓輸出，電壓大小與位移大小成正比。
如果把拉力、壓力等參數變成位移，便可測出拉力及壓力的大小，如圖8所示，是按這一原理製成的力感測器。
二）開關型霍爾感測器主要用於測轉數、轉速、風速、流速、接近開關、關門告知器、報警器、自動控制電路等。
1．測轉速或轉數
如圖9所示，，在非磁性材料的圓盤邊上粘一塊磁鋼，霍爾感測器放在靠近圓盤邊緣處，圓盤旋轉一周，霍爾感測器就輸出一個脈沖，從而可測出轉數（計數器），若接入頻率計，便可測出轉速。
如果把開關型霍爾感測器按預定位置有規律地布置在軌道上，當裝在運動車輛上的永磁體經過它時，可以從測量電路上測得脈沖信號。根據脈沖信號的分布可以測出車輛的運動速度。

㈢ 霍爾感測器在測量電機轉速時，它如何與單片機連接啊 求個電路圖 謝謝

將小磁鐵塊固定在電機的轉子上，將霍爾感測器（開關型）靠近小磁鐵附近，回當電機轉動以後，磁答鐵會在一定的周期內靠近感測器一次，這樣霍爾感測器將輸出一個高電平，當小磁鐵遠離感測器時，感測器輸出一個低電平；利用單片機內部定時器，計算出脈沖一個周期的時間，就可以算出電機的轉速。

㈣ 霍爾感測器的工作原理是什麼

霍爾感測器的工作原理是：

磁場中有一個霍爾半導體片，恆定電流I從A到B通過該片。在洛侖茲力的作用下，I的電子流在通過霍爾半導體時向一側偏移，使該片在CD方向上產生電位差，這就是所謂的霍爾電壓。

霍爾電壓隨磁場強度的變化而變化，磁場越強，電壓越高，磁場越弱，電壓越低，霍爾電壓值很小，通常只有幾個毫伏，但經集成電路中的放大器放大，就能使該電壓放大到足以輸出較強的信號。

若使霍爾集成電路起感測作用，需要用機械的方法來改變磁感應強度。下圖所示的方法是用一個轉動的葉輪作為控制磁通量的開關，當葉輪葉片處於磁鐵和霍爾集成電路之間的氣隙中時，磁場偏離集成片，霍爾電壓消失。

這樣，霍爾集成電路的輸出電壓的變化，就能表示出葉輪驅動軸的某一位置，利用這一工作原理，可將霍爾集成電路片用作用點火正時感測器。霍爾效應感測器屬於被動型感測器，它要有外加電源才能工作，這一特點使它能檢測轉速低的運轉情況。

霍爾效應感測器：

1-霍爾半導體元件 2-永久磁鐵 3-擋隔磁力線的葉片。