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霍尔转速传感器采用霍尔效应，在传感器内稀土磁钢给霍尔器件建立初始磁场，当铁磁齿经过霍尔器件前方时，引起该磁场发生变化，霍尔器件检测到这一变化，并转换成一个交变信号，传感器内置电路对该信号进行放大，整形，输出良好的矩形脉冲信号，测量频率范围更宽，输出更精确稳定，已在工业，汽车，航空等测速领域中得到广泛的应用。

工作原理：转速传感器是一种对磁感应强度、磁场强度和磁通量敏感，并能把这些信号转换成电信号的传感器。技术参数：
QBJ-CS-1转速传感器的技术参数
2．测速齿轮： 模数2～4（渐开线）
4．抗 振 动： 20g技术参数

　　　　   信号幅值大小，与转速成正比，与铁芯和齿顶间隙的大小成反比。

　　　１、安装时传感器外壳M16×1螺纹不得损伤，六角螺母旋转应自如，六角螺母并紧后，不得有松动现象。

　　　２、安装时应以被测齿轮不与传感器接触为宜。并希望能尽量减少间隙δ以提高输出信号幅值

采用新型SMR敏感元件,钢铁材质导磁体触

稳定性好,抗干扰性强等特点;内有放大整形电路,

输出幅度稳定的方波信号,

能实现远距离传输,可测量转速,位移,

角位移的测量极相关设备的精确定位,

产品可靠性高,坚固耐用.

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范文一：霍尔效应磁敏传感器

目前，人类社会正逐渐由工业化时代向信息化时代迈进。作为感知、采集、转换、传输和处理各种信息必不可少的功能器件之传感器，已成为与微机同等重要的技术工具。特别是霍尔效应磁敏传感器一问世，就因它的高可靠性、高灵敏度和好的温度稳定性。在工业、军事和科学技术各领域得到广泛的应用， 显示了其强大的生命力。随着谢量技术和自动控制等技术的发展，其研制、生产和应用已进入了一个新的发展阶段。

二、霍尔效应及霍尔效应磁敏传感器

若有一厚度为d、宽为l的载电半导体薄片，置于磁力线和电流方向垂直的磁场中，刚在薄片两侧与电流垂直的方向上特产生电压，即霍尔电压uh，其大小正比于电流和磁场强度。因1879年由美国物理学者E．H Hall发现，故称此现象为霍尔效应。

那些对被测对象的某一确定的信息具有感受与检出功能，并使之按照一定规律转换成与之对应的可用输出信号的元器件或装置为传感器。其通常由敏感元件和转换元牛组成。霍尔效应磁敏传感器就是建立在霍尔效应基础上的磁电转换的传感器，由霍尔元件（利用霍尔效应制成的元件）和转换电路组成。

我们知道，霍尔效应磁敏传感器的选择最重要的就是霍尔元件的选择。首先根据被测信号的形式是线性、脉冲、高变、位移和函数等，选择性能与之相类似的霍尔元件，其次对应用环境和技术性能进行分析，在选择的几种霍尔元件中，进行第二次挑选，从技术条件和性能方面分析，哪一种更适合应用场合，最后分析一下选择霍尔元件的价格和市场供应等情况，选择成本低、市场供应量大的更合适。所有的霍尔集成片都具有基本相同的线路。在集成片的基底上除了霍尔元件外，还有信号整定线路。霍尔元件的输出电平很小，是微伏级。低噪音、高输入阻抗放大器将信号放大到和系统电子线路相兼容的电平。电压调整器或参考电压源也是共有的，为了使霍尔电压仅与磁场变化有关，大部分传感器以恒流源供电。除片内的线路基本相同外，霍尔元件的封装也基本相同。大部分霍尔集成片采用单列直插式塑料封装，有3或4个脚。下面我们从几个方面叙述一下，霍尔元件在各种应用条件下所选用的原则。

1．磁场测量。如果要求被测磁场精度较高，如优于±

霍 尔 效 应 磁 敏 传 感 器 及 其 应 用

曲宏泽　 （ 淄博微机应用研究所． 山东淄博，５３０ ２５０）

＿ ― 　 ― ― 一

叙 词 圭 堡 壁 集 　 昱 生 量Ｉ 成

① 无触点， 从根本上消除了 由触点 开关造成　 的抖动噪声和 电火花现象， 出为等幅信号； 输 　 ② 功能低、 无机械磨损、 寿命 长， 功耗 电流典　 型值 为 ７ 　 ｍＡ； ③ 温度 特性好． 干扰 能力强， 抗 可靠性和稳　 定性高， 可在有尘埃、 完全 黑暗和恶劣气候条件下

技术 的发展 ， 对传 感 器的性 能　 要求越 来越 高． 方 面要求尽　 一 可 能精确， 可靠性要高； 另一方面要求价格尽可能　 低 廉。霍 尔传感 器是一种理 想器件 ， 与干簧 管相　 比， 霍尔器件工作更为迅速可靠； 与光电传感器相　 比， 霍尔器件受灰尘的干扰要小得 多。

以霍 尔效应原理 构成 的霍尔元件、 尔集成　 霍

④ 频率 响应 宽， 可达 １Ｏ Ｈｚ上 升时 间典　 Ｏ　 ， ｋ 型值 为 １Ｏｉ 下降 时间典型值为 ２０ ｓ Ｏ ／， ｓ ０　 ； ｎ　 ⑤ 体积小， 结构牢 固， 便于安装和使 用， 　 ⑥ 可和计算机直接连接。

电路、 霍尔组件通称 为霍尔效 应磁 敏传感 器， 简称　 霍尔传 感器。 由于硅霍 尔集 成电路 的卓越性 能， 　 它 已成为霍 尔传感器 的主 流产品， 在工业 、 军事和

科学技术 等领域得 到广泛 的应 用， 同时以霍尔元　 器件二次 集成的各 种机 电一体 化产 品， 如接 近开

二、 开 关型霍 尔集 成 电路

霍尔效应开关把稳压器、 霍尔 电压发生 器、 信　 号放 大器、 触发 电路和输 出驱动器 等都集成在一　 块硅芯片上， 图 １所示。 如

关、 位置传感器、 速度传感器、 电流传感器、 电功率　 传感器等 也纷纷 问世， 开辟 了霍 尔传感器 的应用

霍 尔传 感器 按其功 能和应用 可分 为 开关型、 　 碳定型　 线性 型三种。 开关 型传感器适 用于接 近　 开 关、 盘开 关、 键 速度传 感、 位置 传感 、 角度 传感

等， 是在 自动检 测和控制 中用量最大 的一种 霍尔

霍 尔效 应开关 的开关 动作， 取决 于其 磁场垂　 直通 过芯片正 面的霍 尔电压发生器的外加磁体 的　 接 近程 度， 霍尔电压发生 器首先产生一 个放大 了　 的模 拟 电压， 并通 过触发 电路将其整形 转换成数　 字输 出。

２ ．基本工作方式　 （）正 向工作方式　 １

传感 器实 质 上也是 一 种 开关 器

件 ， 一般霍尔 开关的差 别在 于它 是由双磁极激　 与 发 的， 因此 比单磁 极霍 尔开关有更 好的抗干扰 能

力， 特别适 用于多极磁环和交变磁场 的场合。

２ ．硅霍尔传痞器的特点

从应用 角度来看， 霍尔传 感器具 有以 下一　 硅 些特点：

自 动 代 健 最 ， １９ ．８１ ） ９ ７ １ （ Ｏ

最简单的方式是使 用磁棒 或磁条从 正面启 动　 霍尔开关， 图 ２所示 。 如

０＿ ｒ――――――――

ｎ 厂］ 厂 　 ＿ ］

畦 怍 墙 恃性 。度 蛹 ＿

田 ２ 正 向工作 方式

（）平动 （ 向） ２ 径 工作方式 （ 见图 ３　 ）

四、线 性型 霍尔集 成 电路

线性型 霍尔集成 电路 是由霍 尔元 件、 差分放

大器、 出器和 电压调 整器 组成。 它是 一种 高灵　 输

敏度 的磁敏器 件， 以准 确跟踪高斯级 的微弱 磁　 可 场 的变化， 由于把霍尔元 件和放大 器集成在 同一

芯 片上， 因而把处理 毫伏级 模拟信 号的 问题大 大

囤 ３ 平动 工作 方 式

地 简化 了， 并且 由于其 线性 度 好， 工作温 度范 围

宽， 以使 用极 为方便。它 在下述 诸方 面得到应　 所

此外． 还有 装有集中器的平动工作 方式。 　 ３ ．负载 连接　 不论 是集 电极 开路输 出还是发射 极输 出， 霍　 尔电路输 出端均应接负载电阻。集 电极开路型负

（）铁 金属材料探 测器　 １ ① 金属感应 器 探 测铁金属的存在， 如用在　 清棉 中的金属探测仪。

载 电阻接在输 出与 电源 之间； 射极输 出型负载　 发 电阻接在输 出端与地 之间。 负载 电阻 由电路 的最　 大 负载 电源 决定， 对于 电感性负载 要加瞬变 电压

② 凹位感 应器 探 测铁金 属的不存在。 　 （）数字式高斯计　 ２ 利用线性霍尔 电路 可制成实用的数字式高斯

计， 灵敏度可达 １ｖ／ 精度在 ５ ０ Ｔ， ％以内。 　 （）霍尔 电流传感器　 ３

三 、双磁 极霍 尔锁 定器

双磁 极 霍尔 锁定 器 又叫 双磁极 霍 尔开 关 电

路， 它是 集成 化霍尔效 应传感 器的重要分 支。双　 磁极霍尔锁定器的磁滞回线相对于零磁场轴是对

称 的， 在交变磁场 的作用下可得到接近 １ １的 占 ：

它是一种新 颖的 电流 检测装置， 系利 用霍 尔　 输 出电压 与磁感应强 度的线性关系来测量导线 电　 流。 它是一种先进 的能隔 离主 回路 与控制 回路、

检测 从直 流到 １ ０ Ｈｚ正弦 与非 正 弦周 期

空 比， 入 电压 平均值 约 为 ０ ５ 输 ．　 由于 双磁 极　 Ｖ。 霍尔锁定 器的对称磁滞 特性， 其输 出渡形 的 占空　 比不受外界温度以及交变磁感应强 度峰值大小的　 影响， 而 在旋转传感 系统和 电机伺服 系统等交　 惆 变磁场 场合人们首选 双磁极 开关， 它的稳定性和　 可 靠性远远 高于单磁 极开关， ４ 示了双磁极　 图 表 霍 尔锁定器输 出特性及在交变磁场 作用下的输 出

特性。 　 利用霍尔锁定器还可 以同时实现转速 和方 向

流值 的模块 化产 品， 副边 输 出能 忠实反映原边 电　 流的波 形。 它利 用霍尔原理， 用包括反馈磁 补　 采 偿式、 选频 式两大 体系， 用于 电流信 号的监测、 可

反馈及过流保 护。 　 选 频式 电流 传感 器， 频带 不 宽， 应 时 间较　 响

长， 用 于直 流或 ５　 可 ０Ｈｚ电流 信号 的 检测， 老　 与 式直流或交 流互感器相 比， 磁路设计 简单， 在电路

形式 上可有 多种变化， 出形式可任意改变， 输 不仅

可与 计算机直接连 接， 实施 自动检测控制， 又可输

ＰＡ　 １ ９ ．１ １ 　 Ｊ ， ９ ７ ８（ ０）

： 丝搓一 （ 清华大学． 北京－００４ １０８）

涡街流量计测量饱和蒸汽质量 流量 和密度补偿 法 的探讨

汽尽管应用很 广泛， 但其质　 量流量 的准确　 直 是困扰着 流量 测量 工程 师 的一个 难　 因为工业饱和蒸汽 实际上是气液 混合物 的

体， 流动工况 比较 复杂， 其 尚无成 熟、 定型　 饱和蒸汽作为一种重要的　 二次 能源， 工业 各领域 得 到　 在 广泛应用。 目前正处于发展 中的低温棱供热反应

可供利 用。而饱 和蒸汽质 量流量 的准确测　 量， 对于加强能 源管理 ， 约能耗 以及了解有关用　 节

汽设备的工作性 能等是 迫切需要 的。 近些年来才　 发展起 来的涡街 流量计 （ Ｆ ， ＶＳ ） 由于其 独有 的特

堆也是 以饱和 蒸汽作为 核能热 电联 供系统 、 能　 核 溴化锂制冷系统、 核能海水淡化系统的载能工质 。 　 出多种信号， 独立进行检测控制， 是替代老式交直　 流 电流互感器 的理想器件。 　 反馈磁补偿式 电流传感器， 频率宽， 响应 时问

点． 即旋涡产生的频率仅 与被测流体 的流速有关， 　 在一定雷诺 数范 围 内， 几乎 不受流体性 质 （ 压力 、 　 Ｎｏ信 号 的位 置和 移动 开关， 如在汽 车 中能 提供　 车 门是否关紧 以及座位皮带 是否 系紧等信 号， 同　 时也 能给 出控 制信号， 例如 定时点 火等。 当与铁　 磁传动装置

结合使用时， 可用来 测量飞轮等速度。 　 模拟 霍尔传感 器可用来 测量磁场 强度， 可用于　 还 测量仪表、 大功率设备、 电流保护、 开关设备等。 　 国 外 霍 尔 传 感 器 的 发 展 方 向是 采 用 了　 Ｃ ＭＯＳ技术． 点在 于它 的高度 集成化， 优 同样 功　 能可以集成在非 常小 的芯片 内， 如信号 预处理 的　 最主要 部分 已在 霍尔器 件上完成，

放大、 失调 补偿、 温度补偿　 电压恒 定． 并且可以在

短， 精度与线性度较高， 因此可以测量高频电流及

脉冲 电流等信号． 在大 电流保 护 中具有 极大的应　 用价值． 现在 较为流行 的交 流变频 调速 系统中用　 它作为 电流检 测装置。

五 、 霍尔 接近 开关

霍 尔接近开关是开 关型霍 尔传感器 的一大应　 用和发展 ， 它既有普 通霍尔传感 器所具 有的无 触　 点、 开关 瞬态抖动 、 无 高可靠和 长寿命 等优点； 又　 有很强的负载能力和广泛的功能。 特别是在恶劣　 环境 下它比 目前使用的电感式 、 电容式 、 电式 等　 光 接近开关具有更强的抗 干扰能力。这 种开关 采用　 圆管形防水设 计， 可以在水下可靠工作 ， 开关 内部　 采用厚膜混合集成电路工艺制作。霍尔接近开关　 根据其 不同 的功能 和使 用要求 可分 为通 用型 、 强　 负载 型、 交流 型和智能 型。其 典型应 用有位置 传　 感、 旋转传感、 自动检测与控制。

芯 片上 集成许多附加功能． 如数据 存储单元 、 时　 定 器 Ａ／ 转 换 器、 线 接 口等， 有 这 些 都 采 用　 Ｄ 总 所

Ｃ ＭＯＳ标 准， 们 开辟 了霍 尔器 件 新 的应 用 领　 它

１ 张洪澜． 实用 自 动控制． 成都： 四川科学技术出版杜， ９０ １ ９． 　 ２ 黄小平． Ｍｏ ｃ ｓ霍 尔传感 器介绍． 电子技 术， ９ ５ ５ ：３　 １ ９ （） ９

六、应 用及 发展 趋势

霍 尔传 感器 主要应 用场 合是那 些给 出 Ｙｅ／ ｓ

自 矽 ｔ 匕　 基 ． １９ ７ ８（ Ｏ） ９ ，１ １

作者 曲宏 泽 ． ２ 男． ９岁． ９６年阜 业 于北京机 电工程 师进修 学　 １９

院， 士， 擘 工程 师。 　 杜稿 日 ： １９― ｇ ｌ　 期 ９６ 　 ― ４

范文五：霍尔传感器在门磁开关中的应用

门磁是生活中常用的安全保护和报警的装置，主要是用来检测门、窗、抽屉、柜子等是否非法打开或移动的情况。门磁广泛应用于城市安防、银行、电 信、电力、小区、工厂、学校、公司、家庭、仓库等众多需门窗防护的地方。门磁主要由两部分组成，一个是能产生恒定磁场的磁铁，另外就是门磁开关。门磁开关 的主要作用就是当这两部分分开到一定的距离后，门磁开关会触发一个电信号，并通过连接线将此信号发送报警系统中，然后由报警系统鸣响报警，并同时拨打系统 预设的报警电话。由于门磁安装一般比较隐蔽，一般很难发现，所以通常能起到较好的防护措施，因此在实际应用中比较受欢迎。

传统的门磁开关的内部有一个干簧管，平时在无磁场的情况下干簧管中的触点处于常闭的状态，当有磁场时处于断开的状态。因此在门窗关闭的状态下， 由于磁铁磁场的原因，门磁开关中的电路是处于断开状态的。当门窗被打开，使得磁铁和门磁分离到一定距离由于磁场消失或减弱，就会造成干簧管闭合电路导通， 于是就触发了报警信号。传统门磁中的干簧管会随着使用次数的增加而发生老化和磨损，造成使用寿命减少同时还会降低产品的性能，而通过使用霍尔传感器来代替 干簧管则可以很好解决以上问题。

同干簧管一样，霍尔传感器也属于磁敏元件，其原理是霍尔效应，即霍尔传感器能感应磁场的变化并产生与磁场大小成比例的电势差，称为霍尔电压。我 们用霍尔传感器代替干簧管后，在门窗处于关闭的状态时，由于此时磁场最强，因此霍尔电压最大。而当门窗被打开，因此磁铁的磁场方向不再正对霍尔传感器及距 离的原因，导致霍尔电压减小甚至为零。通过对霍尔电压大小变化范围进行设定，就能起到对门窗状态检测作用，从而达到安防报警的目的。

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范文六：霍尔磁传感器在水表中的应用

水表是每家每户中常见的一种仪表，最初的水表是用机械结构的方式进行计量，由于这种计量方式会因机械磨损而导致使用寿命短、稳定性差、可靠性低 等一系列问题。通过使用霍尔传感器，能很好解决这一问题。利用霍尔元件的霍尔效应可以对用水量进行非接触式的测量，同时得到的测量数据便于通过线路转换后 显示供用户读取，提高了使用的方便性。

水表实际是通过对流量的测量来计量一段时间的用水量，具体是通过将能自由转动的转子安装在水表的过水管道中，并将霍尔磁传感器安装在与其对应的 位置上。当有水流过时会带动转子随之转动，当转子带有磁性的区域靠近霍尔磁传感器时，由于霍尔效应会产生一个变化的电信号。因此当不断有水流过时，就能得 到一个脉冲信号，通过相应的电子电路将此信号转换为不同时间段转子的转速或者水流速度，在根据流水截面积和时间得到该段时间水流量，从而达到测量用水量的 目的。

在此我们推荐霍尼韦尔最新的纳安级磁阻传感器SM353LT， 该产品灵敏度非常高、尺寸小，同时采用了全极霍尔技术，不需要极性确认，大大降低了配置磁铁的要求也简化了安装，降低了系统成本。由于灵敏度极高，因此能 感应的距离也就更远，非常适合大气隙的应用要求。此产品的消耗电流典型值只有310nA，还非常适合对功耗要求极低的应用。

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范文七：霍尔式传感器与磁感应式传感器的区别

磁感应式传感器也称互感器，互感器利用电磁感应原理，即变化的磁场产生电场的原理。将两个线圈绕在同一个铁芯上，二次绕组感应出于一次绕组呈比例关系的电压或电流。因此，也有称互感原理或变压器原理。

霍尔传感器是利用霍尔效应制作的传感器。

当一个导体通过与外磁场垂直的电流时，在导体的与磁场及电流方向均垂直的方向上，会产生一个电势差。这个电势差与外磁场的磁感应强度及电流大小成正比，固定电流大小，电势差与外磁场的磁感应强度成正比。利用一次线圈产生外磁场，那么电势差与一次电流成正比，这就是霍尔传感器的原理。

从应用角度，两者相同之处在于都需要一次线圈产生磁场。

不同之处之一在于互感器需要变化的磁场，而霍尔传感器可以是恒定的磁场，因此，前者只能用于交流测试，而后者可以用于交流和直流测试。

不同之处之二在于互感器有铁芯，而霍尔传感器没有铁芯，前者对于频率来讲是非线性的，后者是线性的，因此前者适用的频段较窄，一般用于固定频段（如45~66Hz），后者频段较宽。

不同之处之三是互感器较多的用于电能计量，相位指标是测量用互感器的重要指标。而霍尔传感器较多的用于控制或简单的电压、电流独立测试，一般不控制相位指标，也不提供相位指标（如50Hz的相位误差指标）。

范文八：霍尼韦尔磁阻传感器

磁场传感和磁力计、电子罗盘、线性和角位置传感器，车辆探测，GPS导航，以及更多。 霍尼韦尔磁

场传感器和磁力计提供完整的磁场传感解决方案，具有很高的精确度，可以轻易的整合到几乎所有的应用

环境中。 一般来说，磁阻传感器可用于磁力计、电子罗盘、线性和角位置传感器，车辆探测，GPS导航，

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性和角位置传感器 应用四：车辆检测解决方案 应用五：全球卫星导航定位GPS解决方案 应用六：车载

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线位移，角位移磁阻传感器hmc高分辨率，低功耗的磁阻传感器可以测量从一磁

铁发出的磁场的方向角。对磁铁的温度系数不敏感，对于冲击和振动不敏感，可以承受传感

器和磁铁之间间隙的较大变化。hmc1501和hmc1512设计用于磁饱和的模式下。hmc1501使

用一个磁阻桥。hmc1512使用两个磁阻桥，共存于一个膜片上。 主要特点不需要稀土元素

磁铁，不象霍尔效应传感器需要钐钴磁铁或类似的稀土元素磁铁，hmc可以和铝

镍钴磁钢或陶瓷类磁钢一起工作。宽角度范围：hmc1501角度范围为正负45度，分辨率

度 hmc1512角度范围为正负90度，分辨率

如果多个传感器排列起来使用，线性距离可能会增加。与增量式的“编码器”类的传感器不

同，hmc1501永远知道其准确的位置，不需要分度来相应位置的输出。没有可移动的部件，

不会发生磨损；不会象传统的接触式的旋转传感器那样，在已磨损的位置出现信号的丢失。

8针的表面贴装式封装，体积为5mm x 4mm x 1.2mm（不包括管脚）。供电电压为5v时满量

程输出为120mv 。应用范围线位移，角位移测量，马达测量，阀门位置，接近检测，刹车

防抱死系统，电流脉冲检测

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高精度电子罗盘hmc/hmr hmr三轴磁场计,485接口弱磁传感器

高精度电子罗盘hmc/hmr hmr三轴罗盘,485接口,方向精度0.5度 弱磁传感器

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高精度电子罗盘hmc6343-demo芯片模块 弱磁传感器

高精度电子罗盘hmc6343-eral方位角电子罗盘芯片模块 弱磁传感器

范文九：霍尔效应传感器

霍尔效应传感器产业是未来的朝阳产业，企业不断涌出，对相关人才的需要更是大大增多。就如霍尔电流电压传感器为例，东南有南京中旭科技和株洲宁波分所，华南有成都晶峰与河源雅达等，当然还有武汉华意，南京茶花、托肯，珠海澳特尔，深圳北疆等近几年实力也越来越强，不容忽视。上面这些厂家产品或多或少存在着一定的相似性，虽然各有各的特点，但大家在应用领域的市场竞争依旧是日益激烈。另外以霍尔技术为核心的智能电量传感器也已经形成产业链，四川维博―西安天立―深圳圣斯尔等，他们的产品多为电流电压传感器+变送器+数字电路处理，这必将成为霍尔传感器在工业电量测控应用领域的新型发展应用。

国际上的霍尔传感器产业发展以其智能化、集成化见长，它们正在逐渐的进入我国的市场，实际上在很多集约化领域，已随处可见它们的身影。这些大公司的产品具有很大的竞争实力，对国内的霍尔传感器厂家来说无疑是一种强力冲击。国内的霍尔传感器产业要想立于不败之地，除了要更加深入学习国外的先进技术外，更多的是应该学习人家的管理水平，这才是国内各传感器厂家的常见弊症所在。

在霍尔传感器产业飞速发展的同时，也给霍尔传感器自身的发展提出了急迫需求。发展和应用得比较成熟的一些霍尔传感器，已经在长期使用中逐步显现出自身存在的某些局限。

了充分发挥各自的优势，突破限制，拓展发展空间，必须开发新材料，发现新效应，发明新产品，将霍尔传感器产业推向新的发展高峰，这是我们当前的首要任务，也是时代给予我们的历史使命！

范文十：霍尔传感器应用

霍尔电流电压传感器变送器模块性能及应用

霍尔电流、电压传感器变送器模块简介：

近年来，新一代功率半导体器件进入电力电子领域后，交流变频调速、逆变装置、开关电源等日渐普及，原有的电流、电压检出元件，已不适应中高频、高出di/dt电流波形的传递和检测。霍尔电流电压传感器模块，是近十几年发展起来的测量控制电流、电压的新一代工业用电量传感器，是弥补这一空缺的高性能电检测元件。

霍尔电流、电压传感器变送器模块的性能：

霍尔电流电压传感器模块有优越的电性能，是一种先进的能隔离主电流回路与电子控制电路的电检测元件，它综合了互感器和分流器的所有优点，克服了互感器和分流器的不足（如：互感器只适用于50Hz工频测量；分流器无法进行隔离检测。）同一只检测元件即可以检测交流也可以检测直流甚至检测瞬态峰值，是替代互感器和分流器的新一代产品。宇波模块的特点如下：

1． 宇波模块可以测量任意波形的电流和电压，如直流、交流、脉冲波形等，甚至对瞬态峰值的测量、副边电路忠实反应原边电流的波形。

普通互感器无法与其相比，它一般只适用于50HZ正弦波。

2． 精度高在工作区内优于1％，该精度适合于任何波形的测量。

普通互感器一般精度为3％～5％，且只适合于50Hz正弦波形。

3． 线性度好：优于0.1％。

4． 动态性能好：响应时间小于lμs。

宇波模块的优异的动态性能为提高现代控制系统的性能提供了关键的基础（无感元件）

普通互感器响应时间为10~20ms，已不适应工业控制系统发展的需要（感性元件）

5． 工作频带宽：在0～100KHz频率范围内。

6． 字波电流传感器模块尺寸小、重量轻易于安装。在系统中不会带来任何损失。 普通互感器是感性元件，接入后影响被测电流波形。

7． 可靠性高、平均无故障工作时间＞5×104小时。

8． 过载能力强、测量范围大。

它具有精度高、线性度好、频带宽、响应快、过载能力强和不损失被测电路能量等诸多优点，因而广泛应用于变频调速装置、逆变装置、UPS电源、逆变焊机、变电站、电解电镀、数控机床、微机监测系统、电网监控系统和需要隔离检测大电流电压的各领域中。电力电子产品中，对大电流进行精确的检测和控制是产品安全可靠运行的根本保证。宇波模块提供了这个保证，使得霍尔电流电压传感器变送器模块有广泛的应用前景。 广州恺华机电０２０－８２１６０１５０

霍尔电流、电压传感器变送器模块的原理：

霍尔电流电压传感器、变送器模块是一种新型的电检测元件下面简要介绍一下它的工作原理，霍尔电流传感器是根据霍尔原理制成的，有两种工作方式，即磁平衡式和直测式传感器，由原边电路、聚磁环、霍尔器件、次级线圈和放大电路等组成，如图1所示。

l 直测式（开环式CHFT系列）电流传感器：众所周知当电流通过一根长的直导线时，在导线周围产生一强磁场，这一磁场的大小与流过导线的电流成正比，通过磁芯聚集感应到霍尔器件上，使之有一信号输出。这一信号经功率放大器放大后，直接输出，一般额定值标定为4V，此为直测型电流传感器。

l 磁补偿式电流传感器（闭环式CHB系列）：磁补偿式的工作原理是磁场平衡的，即主

回路电流IP在聚磁环所产生的磁场，通过一个次级线圈的电流产生的磁场进行补偿，使霍尔器件处于检测零磁通的工作状态，具体工作过程为：当主回路有一电流通过时，在导线产生的磁场被聚磁环聚集，感应霍尔器件使之有一个信号输出，这一信号驱动相应的功率管导通，从而获得一补偿电流IS。这一电流通过多匝绕组产生的磁场与被测电流产生的磁场正好相反，因而补偿了原来的磁场，使霍尔器件的输出逐渐减小，当IP与匝数相乘所产生的磁场与IS与匝数相乘所产生的磁场相等时，IS不再增加，霍尔器件起到指示零磁通的作用。此时可以通过IS来测试IP，当如变化时，平衡受到破坏，霍尔器件就有信号输出，即重复上述过程重新达到平衡。被测电流的任何变化都会破坏这一平衡，一旦磁场失去平衡，霍尔器件就有信号输出，经放大后，立即有相应的电流流过次级绕组，对失衡的磁场进行补偿。从磁场失衡到再次平衡所需的时间不到1μs 。这是一个动态平衡的过程。因此，从宏观上看，次级的补偿电流安匝数在任何时间都与初级被测电流的安匝数相等即：NP?IP＋NS?IS＝0。其中，NP为原边匝数，IP为原边电流，IS为次级补偿电流。NP、NS可从使用手册中查到，测得IS的大小即可得知被测电流的大小。

l 霍尔电压传感器（CHV系列）的工作原理与电流传感器相似，也是磁平衡方式工作（略）。 l 交流→直流变换器（CHZ系列）：与电流或电压传感器相配合使用的模块，它可把0~1V

l－5V、0－5V的标准直流信号。因为电流电压传感器的输出波形与被测波形完全一致，若用户测量非直流信号，需要传感器输出与仪表、A/D转换、计算机配合使用或需长线传钱，需要标准直流信号时，可将变换器与电流电压传感器配合使用，形成电流或电压变送器（若测量50Hz信号可与电流电压传感器做为一体）；变送器也可以与压力、温度、流量等传感器配合使用，将它门的输出转换为标准直流信号，形成不同的变送模式。 广州恺华机电０２０－８２１６０１５０

霍尔电流、电压传感器变送器模块的使用方法：

电流、电压传感器只需外接正负直流电源，被测电流母线从传感器中穿过或接于原边端子，副边端子再做简单连接，即可完成立电路与控制电路的隔离检测，简化了电路设计。若与变送器配合使用，经A/D变换，可方便地与计算机和各种仪表接口，并可以长线传输。

1. 磁补偿式电流传感器（CHB－□□□P、CHB－□□□S系列、LA一□□P系列）

以上三个系列的传感器为磁补偿型电流传感器，输出信号为电流方式，若需要取电压输出方式，用户需在在M端与电源地之间根据所取电压大小外接取样电阻，（手册

中有推荐数值，一般为几十到几百欧姆）。阻值上限由下式决定：

式中： Vc为电源电压 Vce为晶体管饱和压降

Is为输出电流 Ri为传感器内阻 传感器有三个接线端子：① 十 瑞：正电源输入端；② 一 端：负电源输入端；③M端：信号输出瑞。接线方法如图2：

磁补偿型电流传感器接线方法

2. 直测式电流传感器（CHFT－□□□A、CHFT－□□□S、CHFT－□□□AT系列）：

以上三个系列的传感器，输出信号为电压方式，额定值下标准输出±4V的信号，用户可根据需要选取，传感器上有零点和增益调整电位器，用户一般不用再做调整，若有特殊要求，可订做。

l CHFT―A系列对外连接为一只四芯插座，有四个接线端子。见图3.1

①正电源输入端；②负电源输入端；③M端：信号输出端；④公共地。

l CHFT―AS系列为电路板安装方式，有五个接线端子。见图3.2

①正电源输入端；②负电源输入端；③M端：信号输出端；④公共地后空脚。

l CHFT－AT系列对外连接为一只五芯插座，有五个接线端子。见图3.3

①＋M端：信号输出端+4V；②－M端：信号输出瑞-4V；③负电源输入端；

④公共地；⑤正电源输入端；

直测式电流传感器接线方法：

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电压传感器有五只接线端子。其中两只为原边端子：被测电压输入端十；被测电压输入端一。另外三只为副边端子：十端：电源+15V；一端：电源-15V；M端：信号输出端。

根据用户所测电压的大小，须将被测电压串接一只电阻R后再接到传感器原边端子，串接电阻R由下式决定：

式中： R为串联电阻；Vp为被测电压；In为额定输入电流（一般额定电压下取10mA）； Rin为传感器原边内阻。

串接电阻R的功定确定：W＝Vp?Iin －③ 电压传感器的输出端应用与磁补偿型电流传感器相同，见图4

变换器可以与传感器配合使用，形成不同的变送形式。电流传感器与变换器相接；形成电流变送器；电压传感器与变换器相接，形成电压变送器。变换器也可以单独使用，可以将其他传感器（如压力、温度等）的输出信号相接于变换器，变换成4～20mA或0～20mA的标准信号，便于长线传输或与计算机接口相接。接线方法见图5。

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电流电压传感器的计算举例

直测式电流传感器输出为电压信号，一般不需计算。

磁补偿式电流传感器的测量范围取决于电源所能提供的副边补偿电流IS的能力，为说明问题把功率电路简化为图6的形式。

由图6可知：磁补偿式电流传感器的测量范围与电源电压、内阻压降、输出电压有关，内阻出厂时已固定，对用户来说，只与电源电压和取样电阻Rm有关，若需较高的输出电压，Rm相应增加，就需相应提高电源电压，电源能提供补偿电流IS的能力：

确定测量范围时，还应考虑到所选元件和材料的耗散功率，以免发热损坏或影响测量精度。宇波模块的工作区如图7所示： 广州恺华机电０２０－８２１６０１５０

1． 电流传感器模块设计计算举例：以CHB－300S为例：

用户要求特性：额定电压IP=±300A有效值，连续工作；电流峰值 IPmax=±600A， 2分钟／小时；电源电压V=±15V（±5％）；

当用户在测量端得到6V电压，确定测量参数。

（1）确定测量电阻Rm

已知：手册中可以查到匝比为NP:NS=1:2000

取样电阻Rm的精度应比用户要求的精度高一个数量级，功率应比实际耗散功率高出一倍（或适当留有余量）。

（2）可达到的最大测量电流IPmax：

这样，用户所具备的现有条件，测到600A峰值是不可能的，原因是测量电阻取值太高，电源不能提供所需的补偿电流所致，为达到要求，有两种方法：

①提高电源电压提高到±18V，再重新计算。

②降低输出电压Vm，在保持电源为±15V时测量600A的峰值电流最大可取的Rm为：

2． 电压传感器模块的设计计算举例：以CHV－100为例。

在测量电压时，在传感器原边电路必须先串接一只电阻R以得到额定值时原边电流为10mA，然后再并接到被测电压，如图4。

用户要求的特性：额定电压VP=±1000V有效值，连续工作；电压最大峰值Vpmax=±2000V，2分钟／小时；电源电压V=±15V（±5％），当VP=±2000V时得到4V的输出电压。

（1）确定原边串联电阻R：

其中：Rin=1.8K?（手册中可以查到）

R的额定功率 Pr=100K?（100mA）2=10W，选用时应留有一定余量，并由最大测量电压时的工作时间决定。

R的精度通常要比用户要求测量精度高一个数量级

（2）确定测量电阻Rm：

手册中可以查到匝比为 NP:NS=

取样电阻Rm的精度应比用户要求的精度高一个数量级，功率应比实际耗散功率高出一倍（或适当留有余量）

（3）可达到的最大测量电压VPmax：

由以上计算可知，用户要求的特性基本可以满足。

霍尔电流、电压传感器变送器模块的应用举例：

随着电力电子技术的发展，现有检出和测量电流的元件（如分流器、互感器）已不能

满足中、高频，高di/dt，宽频谱电流波形的传递，电流传感器是弥补这一空缺的主要电流检测元件。

霍尔电流、电压传感器用来测量直流、交流和脉动电流、电压以及利用这些测量值进行显示、控制的系统均可使用。例如：在电力机车、地下铁道、无轨电车、铁路等许多领域得到应用，并且在变换器，逆变器，整流器、变频调速器和逆变焊机上得到广泛应用，电力电子电路中的电流往往有很大的di/dt，非正弦，直流成分等，要真实地检测出这种电流波形，霍尔元件是目前最适当的元件，利用霍尔电流传感器工作频带宽的特点，可用于检测非正弦电源供谐波分析，峰值测量等。

例1．在电压型逆变器中，由于换相失败很容易使一相中上下两个桥臂中的半导体器件因过电流而损坏，如上下桥臂采用IGBT模块时，要求短路电流保护在短路检出后10μs内切断门驱动电路，这还包括电路的传输时间，所以，这种逆变器必须采用快速过电流保护装置，可以用霍尔电流传感器检测每个桥臂中的电流，若因换相失败造成上下桥臂同时导电，则相应的两个传感器同时检出电流信号，经与基准电压比较转换成方波后，通过门电路控制封锁所有的逆变触发脉冲，切断短路途径。这种方法的优点是：首先，只要上下桥臂同时存在极小的电流，超过基准值后，保护电路立即动作，因为保护早、功率模块不会经受过大电流冲击；其次，保护动作速度快，因为霍尔电流传感器是无感元件，在功率模块关断时，它不会产生过电压，所以逆变电路的设计和吸收电路的设计不必考虑传感器的接入，简化了设计过程，提高效率，见图8。

例2．霍尔电流传感器在直流检测中同样具有电隔离，因而扩展了它的应用范围，在输出直流的电力电子设备中，可以利用霍尔电流传感器测得与生电路隔离的直流测量信号，通过电子控制电路用于直流测过流、短路路保护和显示等，还可用于电流反馈，稳流调节等作用。例如：电流传感器在逆变焊机中的应用见图9

例3．用于变频调速装置，第一个电流传感器模块接入整流滤波后的直流回路，当检测出主回路中出现异常尖峰时，或有效值超出标准时，迅速切断逆变触发电路触发脉冲，保护逆变和整流模块，另外三个传感器接入逆变器的输出回路中，用来检测随频率变化的交流电流，可以更好地控制转矩，也提供了防止电机过载所需要的信号。见图8。

例4．随着电力电子设备单机容量的提高，设备从电网中吸取的电流谐波增大，可用霍尔传感器检测交流进线电流中的谐波，利用脉冲宽度调制控制（PWM），以改善电力电子设备输入或输出电流波形的技术已得到广泛应用要分析轻微的电流波形畸变，目前，唯有使用高保真度霍尔电流传感器。

用于变频调速生回路信号检测，为传感器模块

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①电压传感器用于检测母线直流电压

②电流传感器用于检测母线直流电流

④检测上下两桥臂中的电流差

霍尔电流、电压传感器变送器模块的应用举例：

l 传感器在使用时，应先接通到边电源再接通原边电流或电压。

l 用户在选用传感器时，要根据测量范围、精度、反应时间及接线方式等，选择不

同型号和档次的电流电压传感器变送货模块。

l 测量电流时，最好使用单根导线充满字波模块孔径，以便得到最佳的动态特性和

l 测量电压时，被测电压应先串接限流电阻，得到传感器所规定的原边电流后，再

接入电压传感器原边端子。

l 宇波模块的最佳精度是在额定值下测得的，当被测电流低于额定值时，为得到最

佳精度，原边可使用多匝即：IPNP=额定安匝数。 广州恺华机电０２０－８２１６０１５０