第6章磁电式传感器课件

第6章磁电式传感器课件1第6章磁电式传感器课件2概述概述概述概述传感器原理及应用传感器原理及应用第第第第6 6 6 6章章章章磁磁磁磁电电式式式式传传感器感器感器感器磁磁磁磁电电电电式式式式传传传传感感感感器器器器是是是是利利利利用用用用电电电电磁磁磁磁感感感感应应应应原原原原理理理理，通通通通过过过过检检检检测测测测磁磁磁磁场场场场的的的的变变变变化化化化将将将将运运运运动动动动的的的的速速速速度度度度、位位位位移移移移、振振振振动动动动等等等等物物物物理理理理量量量量转转转转换换换换成成成成线线线线圈圈圈圈中中中中的的的的感感感感应应应应电电电电动势输出。动势输出。动势输出。动势输出。导导导导体体体体和和和和磁磁磁磁场场场场发发发发生生生生相相相相对对对对运运运运动动动动时时时时，在在在在导导导导体体体体两两两两端端端端有有有有感感感感应应应应电电电电动动动动势势势势输输输输出出出出，磁磁磁磁电电电电感感感感应应应应式式式式传传传传感感感感器器器器工工工工作作作作时时时时不不不不需需需需要要要要外外外外加加加加电电电电源源源源，可可可可直直直直接接接接将将将将被被被被测物体的测物体的测物体的测物体的机械能转换为电量机械能转换为电量机械能转换为电量机械能转换为电量输出。是典型的输出。是典型的输出。是典型的输出。是典型的有源传感器有源传感器有源传感器有源传感器。磁电式传感器机械能机械能电 量量概述传感器原理及应用第6章磁电式传感器磁电式传3概述概述概述概述传感器原理及应用传感器原理及应用第第第第6 6 6 6章章章章磁磁磁磁电电式式式式传传感器感器感器感器 电感感式式传感器是把被感器是把被测量量转换成成电感量感量(自感、互感）自感、互感）的的变化化 磁磁电式式传感器通感器通过检测磁磁场大小和大小和变化化测量被量被测量量.霍尔传感器测转速霍尔传感器测转速霍尔传感器测转速霍尔传感器测转速霍霍尔尔元件元件用于手机开关用于手机开关磁电式传感器机械能机械能电 量量概述传感器原理及应用第6章磁电式传感器电感式46.2 6.2 6.2 6.2 霍尔式传感器霍尔式传感器霍尔式传感器霍尔式传感器 传感器原理及应用传感器原理及应用第第第第6 6 6 6章章章章磁磁磁磁电电式式式式传传感器感器感器感器 霍霍尔传感器是一种磁感器是一种磁敏元件，主要用于磁敏元件，主要用于磁场检测;而与人而与人们相关的磁相关的磁场范范围很很宽，一般的磁，一般的磁敏敏传感器感器检测的最低磁的最低磁场只能只能测到到1010-6-6高斯。高斯。磁场强度与磁场源的分布磁场强度与磁场源的分布6.2霍尔式传感器传感器原理及应用第6章56.2 6.2 6.2 6.2 霍尔式传感器霍尔式传感器霍尔式传感器霍尔式传感器传感器原理及应用传感器原理及应用第第第第6 6 6 6章章章章磁磁磁磁电电式式式式传传感器感器感器感器 测磁的方法：磁的方法：利用利用电磁感磁感应作用的作用的传感器（感器（强磁磁场）如：磁如：磁头、机、机电设备、测转速、磁性速、磁性标定、差定、差动变压器；器；利用磁敏利用磁敏电阻、磁敏二极管、霍阻、磁敏二极管、霍尔元件元件测量磁量磁场；利用超利用超导效效应传感器，感器，SQVID SQVID 约瑟夫元件；瑟夫元件；利用核磁共振的利用核磁共振的传感器，有光激型、感器，有光激型、质子型。子型。利用磁作用利用磁作用传感器，磁感器，磁针、表、表头、继电器；器；随着半随着半导体技体技术的的发展，磁敏展，磁敏传感器正向薄膜化，感器正向薄膜化，微型化和集成化方向微型化和集成化方向发展。展。6.2霍尔式传感器传感器原理及应用第6章磁6概述概述概述概述传感器原理及应用传感器原理及应用第第第第6 6 6 6章章章章磁磁磁磁电电式式式式传传感器感器感器感器 霍霍霍霍尔尔传传感器属于磁敏元件，感器属于磁敏元件，感器属于磁敏元件，感器属于磁敏元件，磁敏元件也是基于磁磁敏元件也是基于磁磁敏元件也是基于磁磁敏元件也是基于磁电转换电转换 原理，原理，原理，原理，磁敏磁敏磁敏磁敏传传感器是把感器是把感器是把感器是把磁学物理量磁学物理量磁学物理量磁学物理量转换转换成成成成电电信号。信号。信号。信号。随着半随着半随着半随着半导导体技体技体技体技术术的的的的发发展，磁敏元件得到展，磁敏元件得到展，磁敏元件得到展，磁敏元件得到应应用和用和用和用和发发展，展，展，展，目前广泛用于自目前广泛用于自目前广泛用于自目前广泛用于自动动控制、信息控制、信息控制、信息控制、信息传递传递、电电磁磁磁磁场场、生物医学等、生物医学等、生物医学等、生物医学等 方面的方面的方面的方面的电电磁、磁、磁、磁、压压力、加速度、振力、加速度、振力、加速度、振力、加速度、振动测动测量。量。量。量。特点：特点：特点：特点：结结构构构构简单简单、体、体、体、体积积小、小、小、小、动态动态特性好、寿命特性好、寿命特性好、寿命特性好、寿命长长。磁敏传感器磁学量磁学量电信号信号概述传感器原理及应用第6章磁电式传感器霍尔传76.2 6.2 6.2 6.2 霍尔式传感器霍尔式传感器霍尔式传感器霍尔式传感器6.2.1 6.2.1 6.2.1 6.2.1 霍霍霍霍尔尔效效效效应应传感器原理及应用传感器原理及应用第第第第6 6 6 6章章章章磁磁磁磁电电式式式式传传感器感器感器感器 把把一一个个导导体体（半半导导体体薄薄片片）两两端端通通以以电电流流，在在垂垂直直方方向向施施加加磁磁感感强强度度的的磁磁场场，在在导导体体薄薄片片的的另另外外两两侧侧会会产产生生一一个个与与控控制制电电流流I I和和磁磁场场强强度度B B的的乘乘积积成成比比例例的的电电动动势势U UH H，这这种种现现象象称称霍霍尔尔效应效应。电动势为。电动势为18781878年美国物理学家霍尔首先发现金属中的霍尔效应，因年美国物理学家霍尔首先发现金属中的霍尔效应，因为太弱没有得到应用。随着半导体技术的发展，人们发现半为太弱没有得到应用。随着半导体技术的发展，人们发现半导体材料的霍尔效应非常明显，并且体积小有利于集成化。导体材料的霍尔效应非常明显，并且体积小有利于集成化。霍尔传感器基于霍尔传感器基于霍尔效应霍尔效应6.2霍尔式传感器传感器原理及应用第6章磁86.2 6.2 6.2 6.2 霍尔式传感器霍尔式传感器霍尔式传感器霍尔式传感器6.2.1 6.2.1 6.2.1 6.2.1 霍霍霍霍尔尔效效效效应应传感器原理及应用传感器原理及应用第第第第6 6 6 6章章章章磁磁磁磁电电式式式式传传感器感器感器感器 在在磁磁场作作用用下下导体体中中的的自自由由电子子做做定定向向运运动。每每个个电子子受受洛洛仑仑兹兹力力作作用用被被推推向向导体体的的另另一一侧：式中霍尔电场强度为式中霍尔电场强度为 霍尔电场作用于电子的力霍尔电场作用于电子的力6.2霍尔式传感器传感器原理及应用第6章磁9第第第第6 6 6 6章章章章磁磁磁磁电电式式式式传传感器感器感器感器6.2 6.2 6.2 6.2 霍尔式传感器霍尔式传感器霍尔式传感器霍尔式传感器6.2.1 6.2.1 6.2.1 6.2.1 霍霍霍霍尔尔效效效效应应传感器原理及应用传感器原理及应用当两作用力相等当两作用力相等时电荷不再向两荷不再向两边积累达到累达到动态平衡：平衡：u 通过（半）导体薄片的通过（半）导体薄片的电流电流 I与下列因素有关：与下列因素有关：霍尔电势：霍尔电势：n n 载流子浓度载流子浓度，v v 电子运动速度电子运动速度，b d b d 导体薄片横截面积导体薄片横截面积 ，e e 为电子电荷量。为电子电荷量。第6章磁电式传感器6.2霍尔式传感器传感器10第第第第6 6 6 6章章章章磁磁磁磁电电式式式式传传感器感器感器感器6.2 6.2 6.2 6.2 霍尔式传感器霍尔式传感器霍尔式传感器霍尔式传感器6.2.1 6.2.1 6.2.1 6.2.1 霍霍霍霍尔尔效效效效应应传感器原理及应用传感器原理及应用代入后：代入后：与薄片尺寸有关与薄片尺寸有关与材料有关与材料有关霍霍尔灵敏度灵敏度霍霍尔常数常数式中：式中：电阻率、阻率、nn电子子浓度、度、电子迁移率子迁移率 =/E =/E 单位位电场强度作用下度作用下载流子运流子运动速度。速度。可见霍尔电势与电流和磁场强度的乘积成正比可见霍尔电势与电流和磁场强度的乘积成正比第6章磁电式传感器6.2霍尔式传感器传感器116.2 6.2 6.2 6.2 霍尔式传感器霍尔式传感器霍尔式传感器霍尔式传感器6.2.1 6.2.1 6.2.1 6.2.1 霍霍霍霍尔尔效效效效应应传感器原理及应用传感器原理及应用第第第第6 6 6 6章章章章磁磁磁磁电电式式式式传传感器感器感器感器 讨论：任何材料在一定条件下都能任何材料在一定条件下都能产生霍生霍尔电势，但不是都可以制造霍，但不是都可以制造霍尔元件元件;金属材料金属材料因因电子子浓度度n n很高，很高，R RH H很小，很小，U UH H很小很小;绝缘材料材料电阻率阻率很大，但很大，但电子迁移率子迁移率很小，不适用；很小，不适用；半半导体材料体材料电阻率阻率较大，大，电子迁移率子迁移率适中，非常适于做霍适中，非常适于做霍尔元件；元件；半半导体中体中电子子迁移率一般大于迁移率一般大于空穴空穴的迁移率，所以霍的迁移率，所以霍尔元件多采用元件多采用N N型型 半半导体（多体（多电子）子）;由霍由霍尔灵敏度可灵敏度可见，厚度厚度d d 越小霍越小霍尔灵敏度灵敏度K KH H越大，所以霍越大，所以霍尔元件通常元件通常 做的做的较薄，近似薄，近似1 1微米微米(d1m)(d1m)，工作工作电压很低很低。6.2霍尔式传感器传感器原理及应用第6章磁126.2 6.2 6.2 6.2 霍尔式传感器霍尔式传感器霍尔式传感器霍尔式传感器6.2.2 6.2.2 6.2.2 6.2.2 霍霍霍霍尔传尔传感器基本感器基本感器基本感器基本电电路路路路传感器原理及应用传感器原理及应用第第第第6 6 6 6章章章章磁磁磁磁电电式式式式传传感器感器感器感器霍霍尔元件外形和符号元件外形和符号 6.2霍尔式传感器传感器原理及应用第6章磁136.2 6.2 6.2 6.2 霍尔式传感器霍尔式传感器霍尔式传感器霍尔式传感器6.2.2 6.2.2 6.2.2 6.2.2 霍霍霍霍尔传尔传感器基本感器基本感器基本感器基本电电路路路路传感器原理及应用传感器原理及应用第第第第6 6 6 6章章章章磁磁磁磁电电式式式式传传感器感器感器感器 霍尔晶体的外形为矩形薄片霍尔晶体的外形为矩形薄片,有四根引线，有四根引线，两端加激励，两端为输出，两端加激励，两端为输出，R RL L为负载电阻为负载电阻 ；电源电源E E通过通过R R控制激励电流控制激励电流 I I；B B 磁场与元件面垂直（向里）磁场与元件面垂直（向里）实测中可把实测中可把 I IB B 作输入，作输入，也可把也可把 I I 或或 B B单独做输入；单独做输入；通过霍尔电势输出测量结果。通过霍尔电势输出测量结果。输出输出U UH H与与I I或或B B成正比关系，成正比关系，或与或与 I IB B 成正比关系。成正比关系。6.2霍尔式传感器传感器原理及应用第6章磁146.2 6.2 6.2 6.2 霍尔式传感器霍尔式传感器霍尔式传感器霍尔式传感器6.2.3 6.2.3 6.2.3 6.2.3 霍霍霍霍尔传尔传感器的感器的感器的感器的误误差及差及差及差及补偿补偿传感器原理及应用传感器原理及应用第第第第6 6 6 6章章章章磁磁磁磁电电式式式式传传感器感器感器感器 当当霍霍尔尔元元件件通通以以激激励励电电流流I I时时，若若磁磁场场 B=0B=0，理理论论上上霍霍尔尔电电势势 U UH H=0,=0,但但实实际际 U UH H00，这这时时测测得得的的空空载载电电势势称称不等位电势不等位电势 U U0 0。产生的原因：产生的原因：霍尔引出电极安装不对称不在霍尔引出电极安装不对称不在同一等位面上，或激励电极接同一等位面上，或激励电极接触不良。触不良。半导体材料不均匀，几何尺半导体材料不均匀，几何尺寸不均匀，造成电阻率不均寸不均匀，造成电阻率不均匀。匀。(1)(1)不等位电势不等位电势6.2霍尔式传感器传感器原理及应用第6章磁156.2 6.2 6.2 6.2 霍尔式传感器霍尔式传感器霍尔式传感器霍尔式传感器6.2.3 6.2.3 6.2.3 6.2.3 霍霍霍霍尔传尔传感器的感器的感器的感器的误误差及差及差及差及补偿补偿传感器原理及应用传感器原理及应用第第第第6 6 6 6章章章章磁磁磁磁电电式式式式传传感器感器感器感器 不等位电势的补偿不等位电势的补偿 分析不等位电势时可把霍尔元件等效为一个电桥分析不等位电势时可把霍尔元件等效为一个电桥不等位电压相当于桥路不等位电压相当于桥路初始有不平衡输出，初始有不平衡输出，U U0 000，可在电阻大的桥，可在电阻大的桥臂上并联电阻。臂上并联电阻。不等位电势可表示为不等位电势可表示为 U U0 0=r=r0 0 I IH H r r0 0为不等位电阻为不等位电阻6.2霍尔式传感器传感器原理及应用第6章磁166.2 6.2 6.2 6.2 霍尔式传感器霍尔式传感器霍尔式传感器霍尔式传感器6.2.3 6.2.3 6.2.3 6.2.3 霍霍霍霍尔传尔传感器的感器的感器的感器的误误差及差及差及差及补偿补偿传感器原理及应用传感器原理及应用第第第第6 6 6 6章章章章磁磁磁磁电电式式式式传传感器感器感器感器霍霍尔元元件件是是半半导体体元元件件，它它的的许多多参参数数与与温温度度有有关关。当当温温度度变化化时，载流流子子浓度度n n、迁迁移移率率、电阻阻率率，霍霍尔系数系数R RH H都会都会变化。化。(2)(2)温度误差及补偿温度误差及补偿多数霍尔器件是多数霍尔器件是正温度系数正温度系数，T KT KH H ，可通过减小，可通过减小 I I 保持保持 K KH HI I 不变，抵消温度造成不变，抵消温度造成K KH H增加的影响。增加的影响。灵敏度与温度系数关系灵敏度与温度系数关系 恒流源补偿：恒流源补偿：由由 U UH H=K=KH H I B I B 可见，恒流源可见，恒流源 I I 供电可使供电可使U UH H稳定，稳定，但灵敏度系数但灵敏度系数 K KH H=R=RH H/d=/d/d=/d 也是温度的函数，也是温度的函数，温度温度T T变化时，灵敏度变化时，灵敏度K KH H也变化。也变化。6.2霍尔式传感器传感器原理及应用第6章磁176.2 6.2 6.2 6.2 霍尔式传感器霍尔式传感器霍尔式传感器霍尔式传感器6.2.3 6.2.3 6.2.3 6.2.3 霍霍霍霍尔传尔传感器的感器的感器的感器的误误差及差及差及差及补偿补偿传感器原理及应用传感器原理及应用第第第第6 6 6 6章章章章磁磁磁磁电电式式式式传传感器感器感器感器 具体具体补偿方法方法:在霍在霍尔元件上并元件上并联一分流一分流电阻阻R Rp pI IH HR RININ当当T TI IP PU UH H由于恒流源电流由于恒流源电流I I不变，不变，R Rp p自动增加分流，使自动增加分流，使I Ip p增大，增大，I IH H 下降，下降，U UH H下降；补偿电阻下降；补偿电阻R Rp p可选择负温度系数可选择负温度系数.I IH HR RP PT TI IP PU UH H6.2霍尔式传感器传感器原理及应用第6章磁186.2 6.2 6.2 6.2 霍尔式传感器霍尔式传感器霍尔式传感器霍尔式传感器6.2.4 6.2.4 6.2.4 6.2.4 霍霍霍霍尔传尔传感器的感器的感器的感器的应应用用用用传感器原理及应用传感器原理及应用第第第第6 6 6 6章章章章磁磁磁磁电电式式式式传传感器感器感器感器 位移位移测量量 测转速速 测磁磁场 计数装置数装置(导磁磁产品品)检缺口缺口检齿磁磁场测量量6.2霍尔式传感器传感器原理及应用第6章磁196.2 6.2 6.2 6.2 霍尔式传感器霍尔式传感器霍尔式传感器霍尔式传感器6.2.4 6.2.4 6.2.4 6.2.4 霍霍霍霍尔传尔传感器的感器的感器的感器的应应用用用用传感器原理及应用传感器原理及应用第第第第6 6 6 6章章章章磁磁磁磁电电式式式式传传感器感器感器感器1.1.霍霍尔传感器位移感器位移测量原理量原理 6.2霍尔式传感器传感器原理及应用第6章磁206.2 6.2 6.2 6.2 霍尔式传感器霍尔式传感器霍尔式传感器霍尔式传感器6.2.4 6.2.4 6.2.4 6.2.4 霍霍霍霍尔传尔传感器的感器的感器的感器的应应用用用用传感器原理及应用传感器原理及应用第第第第6 6 6 6章章章章磁磁磁磁电电式式式式传传感器感器感器感器2.2.霍霍尔压力力传感器感器结构原理构原理 6.2霍尔式传感器传感器原理及应用第6章磁216.2 6.2 6.2 6.2 霍尔式传感器霍尔式传感器霍尔式传感器霍尔式传感器6.2.4 6.2.4 6.2.4 6.2.4 霍霍霍霍尔传尔传感器的感器的感器的感器的应应用用用用传感器原理及应用传感器原理及应用第第第第6 6 6 6章章章章磁磁磁磁电电式式式式传传感器感器感器感器3.3.交直流交直流钳形数字形数字电流表流表 霍尔元件的磁感应强度与导线电流霍尔元件的磁感应强度与导线电流 成正比，成正比，B IB IX X，可求出测量电路的霍尔可求出测量电路的霍尔输出电势，输出电势与导线电流成正比。输出电势，输出电势与导线电流成正比。H H=K=KH HC C B=K B=KH HC CK KB BI IX X 霍尔元件灵敏度；霍尔元件灵敏度；C C 控制电流控制电流,X X为导线电流；为导线电流；K KB B 为比例系数；为比例系数；K KH Hc Kc KB B 为一定值；为一定值；环形环形磁集束器磁集束器作用是将载流导体中被作用是将载流导体中被测电流产生的磁场集中到霍尔元件上，测电流产生的磁场集中到霍尔元件上，以提高灵敏度。以提高灵敏度。霍尔元件霍尔元件磁集束器磁集束器导线电流导线电流 IX钳口钳口6.2霍尔式传感器传感器原理及应用第6章磁226.2 6.2 6.2 6.2 霍尔式传感器霍尔式传感器霍尔式传感器霍尔式传感器6.2.5 6.2.5 6.2.5 6.2.5 霍霍霍霍尔尔集成集成集成集成传传感器感器感器感器 线线性、开关性、开关性、开关性、开关传感器原理及应用传感器原理及应用第第第第6 6 6 6章章章章磁磁磁磁电电式式式式传传感器感器感器感器1.1.线性霍尔集成电路线性霍尔集成电路(测位移、位移、测振振动)输出出电压在一定范在一定范围与磁感与磁感应强度度B B成成线性关系，四端性关系，四端输出出6.2霍尔式传感器传感器原理及应用第6章磁236.2 6.2 6.2 6.2 霍尔式传感器霍尔式传感器霍尔式传感器霍尔式传感器6.2.5 6.2.5 6.2.5 6.2.5 霍霍霍霍尔尔集成集成集成集成传传感器感器感器感器传感器原理及应用传感器原理及应用第第第第6 6 6 6章章章章磁磁磁磁电电式式式式传传感器感器感器感器2.2.开关型集成器件开关型集成器件(测转速、开关控制、判断速、开关控制、判断N SN S极性极性)输出两种状出两种状态H H、L L，高低，高低电平平转换的磁的磁场强度度B B不同不同 B B、BB形成形成切切换回差回差,这是位置式作用是位置式作用传感器的特点感器的特点,作无触点开关作无触点开关时可防止干可防止干扰引起的引起的误动作作 。开关型有开关型有常开常开、常常闭型两种型两种霍尔开关元件性能演示霍尔开关元件性能演示6.2霍尔式传感器传感器原理及应用第6章磁246.2 6.2 6.2 6.2 霍尔式传感器霍尔式传感器霍尔式传感器霍尔式传感器6.2.5 6.2.5 6.2.5 6.2.5 霍霍霍霍尔尔集成集成集成集成传传感器感器感器感器传感器原理及应用传感器原理及应用第第第第6 6 6 6章章章章磁磁磁磁电电式式式式传传感器感器感器感器 TTL COMS LED TTL COMS LED集成霍集成霍尔元件及接口元件及接口电路路3.3.应用应用 6.2霍尔式传感器传感器原理及应用第6章磁256.2 6.2 6.2 6.2 霍尔式传感器霍尔式传感器霍尔式传感器霍尔式传感器6.2.5 6.2.5 6.2.5 6.2.5 霍霍霍霍尔尔集成集成集成集成传传感器感器感器感器传感器原理及应用传感器原理及应用第第第第6 6 6 6章章章章磁磁磁磁电电式式式式传传感器感器感器感器 霍霍尔元件作无触点开关元件作无触点开关6.2霍尔式传感器传感器原理及应用第6章磁266.2 6.2 6.2 6.2 霍尔式传感器霍尔式传感器霍尔式传感器霍尔式传感器 6.2.5 6.2.5 6.2.5 6.2.5 霍霍霍霍尔尔集成集成集成集成传传感器感器感器感器传感器原理及应用传感器原理及应用第第第第6 6 6 6章章章章磁磁磁磁电电式式式式传传感器感器感器感器霍霍霍霍尔尔元件和磁体运元件和磁体运元件和磁体运元件和磁体运动动方式方式方式方式6.2霍尔式传感器传感器原理及应用第6章276.2 6.2 6.2 6.2 霍尔式传感器霍尔式传感器霍尔式传感器霍尔式传感器 6.2.5 6.2.5 6.2.5 6.2.5 霍霍霍霍尔尔集成集成集成集成传传感器感器感器感器传感器原理及应用传感器原理及应用第第第第6 6 6 6章章章章磁磁磁磁电电式式式式传传感器感器感器感器霍霍霍霍尔尔元件元件元件元件测测位置位置位置位置霍霍霍霍尔尔元元元元件件件件测测角角角角度度度度应用应用6.2霍尔式传感器传感器原理及应用第6章286.2 6.2 6.2 6.2 霍尔式传感器霍尔式传感器霍尔式传感器霍尔式传感器 6.2.5 6.2.5 6.2.5 6.2.5 霍霍霍霍尔尔集成集成集成集成传传感器感器感器感器传感器原理及应用传感器原理及应用第第第第6 6 6 6章章章章磁磁磁磁电电式式式式传传感器感器感器感器应用：应用：汽汽车车转转速速测测量量?实典型信号的相关分析典型信号的相关分析6.2霍尔式传感器传感器原理及应用第6章296.2 6.2 6.2 6.2 霍尔式传感器霍尔式传感器霍尔式传感器霍尔式传感器 6.2.5 6.2.5 6.2.5 6.2.5 霍霍霍霍尔尔集成集成集成集成传传感器感器感器感器传感器原理及应用传感器原理及应用第第第第6 6 6 6章章章章磁磁磁磁电电式式式式传传感器感器感器感器应用：计数电路应用：计数电路利用霍尔元件实现的编码计利用霍尔元件实现的编码计数典型电路。（晶体管、集成数典型电路。（晶体管、集成电路）。电路）。随磁鼓上永久磁体的极性随磁鼓上永久磁体的极性（N N、S S）变化，霍尔元件）变化，霍尔元件c c、d d端输出电压的极性（正、负）端输出电压的极性（正、负）也发生变化，通过整形输出，也发生变化，通过整形输出，获得近似矩形的脉冲信号。获得近似矩形的脉冲信号。根据磁鼓上永久磁体数量多根据磁鼓上永久磁体数量多少，可获得磁鼓旋转一周的脉少，可获得磁鼓旋转一周的脉冲数目，从而进行与旋转有关冲数目，从而进行与旋转有关的参数测量和控制。的参数测量和控制。6.2霍尔式传感器传感器原理及应用第6章306.2 6.2 6.2 6.2 霍尔式传感器霍尔式传感器霍尔式传感器霍尔式传感器6.2.5 6.2.5 6.2.5 6.2.5 霍霍霍霍尔尔集成集成集成集成传传感器感器感器感器传感器原理及应用传感器原理及应用第第第第6 6 6 6章章章章磁磁磁磁电电式式式式传传感器感器感器感器应用用 ：天然气点火天然气点火电路（无触点开关）路（无触点开关）磁钢远离霍尔元件时磁钢远离霍尔元件时VT1导通，高压无输出导通，高压无输出6.2霍尔式传感器传感器原理及应用第6章磁316.2 6.2 6.2 6.2 霍尔式传感器霍尔式传感器霍尔式传感器霍尔式传感器6.2.5 6.2.5 6.2.5 6.2.5 霍霍霍霍尔尔集成集成集成集成传传感器感器感器感器传感器原理及应用传感器原理及应用第第第第6 6 6 6章章章章磁磁磁磁电电式式式式传传感器感器感器感器6.2霍尔式传感器传感器原理及应用第6章磁326.2 6.2 6.2 6.2 霍尔式传感器霍尔式传感器霍尔式传感器霍尔式传感器6.2.5 6.2.5 6.2.5 6.2.5 霍霍霍霍尔尔集成集成集成集成传传感器感器感器感器传感器原理及应用传感器原理及应用第第第第6 6 6 6章章章章磁磁磁磁电电式式式式传传感器感器感器感器应用应用 ：霍尔计数装置：霍尔计数装置 传感器可输出峰值传感器可输出峰值20mV20mV脉冲电压脉冲电压NS霍霍尔元件元件钢珠珠绝缘传送送带磁磁钢信号信号输出出+V+VCCCCC 22C 22VTVT11K11KS N计数器计数器LM741SL3051+12V+12V470K470K470K470K1K1K10K10K6.2霍尔式传感器传感器原理及应用第6章磁336.2 6.2 6.2 6.2 霍尔式传感器霍尔式传感器霍尔式传感器霍尔式传感器6.2.5 6.2.5 6.2.5 6.2.5 霍霍霍霍尔尔集成集成集成集成传传感器感器感器感器传感器原理及应用传感器原理及应用第第第第6 6 6 6章章章章磁磁磁磁电电式式式式传传感器感器感器感器应用应用工位定位：工位定位：使用霍尔传感器进行定位，霍尔传感器在检测到磁钢经使用霍尔传感器进行定位，霍尔传感器在检测到磁钢经过传感器探头时，磁场的变化会使传感器输出脉冲信号。过传感器探头时，磁场的变化会使传感器输出脉冲信号。利用霍尔传感器的这一特性，我们将磁钢安装在自动化利用霍尔传感器的这一特性，我们将磁钢安装在自动化生产流水线某几个特定的链板上，这样，当这些安装有磁生产流水线某几个特定的链板上，这样，当这些安装有磁钢的链板经过传感器探头时，传感器就会钢的链板经过传感器探头时，传感器就会“认出认出”这些链这些链板。板。6.2霍尔式传感器传感器原理及应用第6章磁346.3 6.3 6.3 6.3 磁敏传感器磁敏传感器磁敏传感器磁敏传感器传感器原理及应用传感器原理及应用第第第第6 6 6 6章章章章磁磁磁磁电电式式式式传传感器感器感器感器n 磁磁敏敏元元件件也也是是基基于于磁磁电转换原原理理,60,60年年代代西西门子子公公司司研研制制了了第第一一个个磁磁敏敏元元件件,68,68年年索索尼尼公公司司研研制制成成磁磁敏敏二二极极管管,目前磁敏元件目前磁敏元件应用广泛。用广泛。磁敏元件磁敏传感器主要有：磁敏传感器主要有：磁敏电阻；磁敏电阻；磁敏二极管；磁敏二极管；磁敏三极管；磁敏三极管；霍尔式磁敏传感器。霍尔式磁敏传感器。6.3磁敏传感器传感器原理及应用第6章磁电式356.3 6.3 6.3 6.3 磁敏传感器磁敏传感器磁敏传感器磁敏传感器6.3.1 6.3.1 6.3.1 6.3.1 磁敏磁敏磁敏磁敏电电阻阻阻阻传感器原理及应用传感器原理及应用第第第第6 6 6 6章章章章磁磁磁磁电电式式式式传传感器感器感器感器 磁磁阻阻效效应应：载载载载流流流流导导导导体体体体置置置置于于于于磁磁磁磁场场场场中中中中,除除除除了了了了产产产产生生生生霍霍霍霍尔尔尔尔效效效效应应应应外外外外,导导导导体体体体中中中中载载载载流流流流子子子子因因因因受受受受洛洛洛洛仑仑仑仑兹兹兹兹力力力力作作作作用用用用要要要要发发发发生生生生偏偏偏偏转转转转,载载载载流流流流子子子子运运运运动动动动方方方方向向向向的的的的偏偏偏偏转转转转使使使使电电电电流流流流路路路路径径径径变变变变化化化化，起起起起到到到到了了了了加加加加大大大大电电电电阻阻阻阻的的的的作作作作用，磁场越强增大电阻的作用越强。用，磁场越强增大电阻的作用越强。用，磁场越强增大电阻的作用越强。用，磁场越强增大电阻的作用越强。0 0 0 0零磁零磁零磁零磁场电场电阻率，阻率，阻率，阻率，B B B BB B B B磁磁磁磁场电场电阻率阻率阻率阻率vv 外加磁外加磁外加磁外加磁场场使使使使导导体体体体(半半半半导导体体体体)电电阻随磁阻随磁阻随磁阻随磁场场增加而增大的增加而增大的增加而增大的增加而增大的现现象称象称象称象称 磁阻效磁阻效磁阻效磁阻效应应。磁阻效应表达式为磁阻效应表达式为磁阻效应表达式为磁阻效应表达式为6.3磁敏传感器传感器原理及应用第6章磁电式366.3 6.3 6.3 6.3 磁敏传感器磁敏传感器磁敏传感器磁敏传感器6.3.1 6.3.1 6.3.1 6.3.1 磁敏磁敏磁敏磁敏电电阻阻阻阻传感器原理及应用传感器原理及应用第第第第6 6 6 6章章章章磁磁磁磁电电式式式式传传感器感器感器感器6.3磁敏传感器传感器原理及应用第6章磁电式37第第第第6 6 6 6章章章章磁磁磁磁电电式式式式传传感器感器感器感器6.3 6.3 6.3 6.3 磁敏传感器磁敏传感器磁敏传感器磁敏传感器6.3.1 6.3.1 6.3.1 6.3.1 磁敏磁敏磁敏磁敏电电阻阻阻阻传感器原理及应用传感器原理及应用 而而霍霍尔尔电电场场作作用用会会抵抵消消洛洛伦伦兹兹力力,磁磁阻阻效效应应被被大大大大减减弱弱,但但仍仍然然存存在在。由由于于霍霍尔尔电电场场强强度度与与导导体体薄薄片片的的宽宽度度b b成成反反比比关关系系，所以所以磁阻元件的电阻率与几何尺寸有关磁阻元件的电阻率与几何尺寸有关：长方形样品长方形样品 扁条状长形扁条状长形 圆盘样品圆盘样品电阻变化很小电阻变化很小 磁阻变化明显磁阻变化明显 不产生霍尔电场不产生霍尔电场第6章磁电式传感器6.3磁敏传感器传感器原理386.3 6.3 6.3 6.3 磁敏传感器磁敏传感器磁敏传感器磁敏传感器6.3.1 6.3.1 6.3.1 6.3.1 磁敏磁敏磁敏磁敏电电阻阻阻阻传感器原理及应用传感器原理及应用第第第第6 6 6 6章章章章磁磁磁磁电电式式式式传传感器感器感器感器 长长方形方形方形方形样样品：霍品：霍品：霍品：霍尔电场尔电场作用作用作用作用F F F FH H H H,电电阻阻阻阻变变化很小。化很小。化很小。化很小。扁条状扁条状扁条状扁条状长长形：霍形：霍形：霍形：霍尔电势尔电势 E E E EH H H H 很小很小很小很小电电流磁流磁流磁流磁场场作用偏作用偏作用偏作用偏转厉转厉害效害效害效害效应应明明明明显显。圆圆盘盘样样品品品品：外外外外加加加加磁磁磁磁场场时时，电电流流流流以以以以螺螺螺螺旋旋旋旋形形形形路路路路径径径径指指指指向向向向外外外外电电极极极极，路路路路径径径径增增增增大大大大电电阻阻阻阻增增增增加加加加。在在在在圆圆盘盘中中中中任任任任何何何何地地地地方方方方都都都都不不不不会会会会积积累累累累电电荷荷荷荷也也也也不不不不会会会会产产生生生生霍霍霍霍尔尔电电场场，磁阻效，磁阻效，磁阻效，磁阻效应应明明明明显显。长方形L L L Lb b b bvv为为了消除霍了消除霍了消除霍了消除霍尔电场尔电场影响，影响，影响，影响，获获得大的磁阻效得大的磁阻效得大的磁阻效得大的磁阻效应应,一般将磁敏一般将磁敏一般将磁敏一般将磁敏电电阻制成阻制成阻制成阻制成圆圆形或扁条形或扁条形或扁条形或扁条长长方形，并且磁敏元件需方形，并且磁敏元件需方形，并且磁敏元件需方形，并且磁敏元件需满满足足足足 L/b 1L/b 16.3磁敏传感器传感器原理及应用第6章磁电式396.3 6.3 6.3 6.3 磁敏传感器磁敏传感器磁敏传感器磁敏传感器6.3.1 6.3.1 6.3.1 6.3.1 磁敏磁敏磁敏磁敏电电阻阻阻阻传感器原理及应用传感器原理及应用第第第第6 6 6 6章章章章磁磁磁磁电电式式式式传传感器感器感器感器磁磁敏敏电阻阻与与霍霍尔元元件件属属同同一一类,都都是是磁磁电转换元元件件,本本质不不同同是是磁磁敏敏电阻阻没没有有判判断断极极性性的的能能力力,只只有有与与辅助助材材料料(磁磁铁)并用才具有并用才具有识别磁极的能力磁极的能力.磁敏磁敏电阻的阻的输出特性出特性例例：磁磁阻阻图形形识别传感感器器BS05A1HFAABS05A1HFAA检测电路路，工工作作电压5V5V，输出出0.30.30.8v0.8v，被被测物物体体3mm3mm，可可测磁磁性性齿轮，磁磁性性墨墨水水，磁磁性性条条形形码，磁磁带，识别有有机机磁磁性性（自自动售售货机）。机）。磁敏磁敏电阻的阻的应用用6.3磁敏传感器传感器原理及应用第6章磁电式406.3 6.3 6.3 6.3 磁敏传感器磁敏传感器磁敏传感器磁敏传感器6.3.1 6.3.1 6.3.1 6.3.1 磁敏磁敏磁敏磁敏电电阻阻阻阻传感器原理及应用传感器原理及应用第第第第6 6 6 6章章章章磁磁磁磁电电式式式式传传感器感器感器感器 无无偏偏置置磁磁场场时时,检检测测磁磁场场不不能能判判别别磁磁性性；输输出出弱弱磁磁场场时时磁磁阻阻与与磁磁场关系为：场关系为：R=R R=R0 0（1+MB1+MB2 2）R R0 0为零磁场内阻；为零磁场内阻；M M为零磁场系数；为零磁场系数；外外加加偏偏置置磁磁场场时时磁磁阻阻具具有有极极性性，相相当当在在检检测测磁磁场场外外加加了了偏偏置置磁磁场场，工工作作点点移移到到线线性性区区，磁磁极极性性也也作作为为电电阻阻值值变变化化表表现现出出来来，这这时时电电阻值的变化为：阻值的变化为：R=R R=RB B（1+MB1+MB）R RB B为加偏置磁场电阻为加偏置磁场电阻偏置磁铁偏置磁铁R RM M6.3磁敏传感器传感器原理及应用第6章磁电式416.3 6.3 6.3 6.3 磁敏传感器磁敏传感器磁敏传感器磁敏传感器6.3.1 6.3.1 6.3.1 6.3.1 磁敏磁敏磁敏磁敏电电阻阻阻阻传感器原理及应用传感器原理及应用第第第第6 6 6 6章章章章磁磁磁磁电电式式式式传传感器感器感器感器 在自动测量技术中有许多微小磁信号需要检测，如录音机、在自动测量技术中有许多微小磁信号需要检测，如录音机、录像机的磁带，防伪纸币、票据、信用（磁）卡上用的磁性录像机的磁带，防伪纸币、票据、信用（磁）卡上用的磁性油墨等。油墨等。利用三端差分型磁敏电阻做成磁头检测微弱信号，又称为利用三端差分型磁敏电阻做成磁头检测微弱信号，又称为图形识别器。图形识别器。MS-F-06MS-F-06型磁敏传感器为日本产型磁敏传感器为日本产InSbInSb（锑化铟）（锑化铟）图形识别传感器的等效电路与外部结构及传感器的电阻值与图形识别传感器的等效电路与外部结构及传感器的电阻值与磁感应强度关系曲线；磁感应强度关系曲线；6.3磁敏传感器传感器原理及应用第6章磁电式426.3 6.3 6.3 6.3 磁敏传感器磁敏传感器磁敏传感器磁敏传感器6.3.1 6.3.1 6.3.1 6.3.1 磁敏磁敏磁敏磁敏电电阻阻阻阻传感器原理及应用传感器原理及应用第第第第6 6 6 6章章章章磁磁磁磁电电式式式式传传感器感器感器感器由特性曲线图中可见，由特性曲线图中可见，R=0R=0时为时为0.8k0.8k，当磁感应强度，当磁感应强度B B为为0.3T0.3T时，电阻时，电阻R RB B约为约为2.4 k2.4 k，有较好的磁灵敏度。，有较好的磁灵敏度。这种传感器主要用于识别磁性墨水的图形和文字，磁迹信这种传感器主要用于识别磁性墨水的图形和文字，磁迹信号阅读电路原理示意图如图所示。磁图形识别传感器由磁敏号阅读电路原理示意图如图所示。磁图形识别传感器由磁敏元件，放大整形检测电路组成，磁敏电阻工作电压元件，放大整形检测电路组成，磁敏电阻工作电压5V5V，输出，输出0.30.8V0.30.8V，被检测物体的距离，被检测物体的距离3mm3mm。6.3磁敏传感器传感器原理及应用第6章磁电式436.3 6.3 6.3 6.3 磁敏传感器磁敏传感器磁敏传感器磁敏传感器6.3.1 6.3.1 6.3.1 6.3.1 磁敏磁敏磁敏磁敏电电阻阻阻阻传感器原理及应用传感器原理及应用第第第第6 6 6 6章章章章磁磁磁磁电电式式式式传传感器感器感器感器6.3磁敏传感器传感器原理及应用第6章磁电式446.3 6.3 6.3 6.3 磁敏传感器磁敏传感器磁敏传感器磁敏传感器6.3.1 6.3.1 6.3.1 6.3.1 磁敏磁敏磁敏磁敏电电阻器阻器阻器阻器传感器原理及应用传感器原理及应用第第第第6 6 6 6章章章章磁磁磁磁电电式式式式传传感器感器感器感器 由于磁墨的磁场强度较弱，根据磁阻元件特性需要加偏置磁由于磁墨的磁场强度较弱，根据磁阻元件特性需要加偏置磁场，使磁敏电阻工作在线性区域。磁敏电阻应用时一般采用恒场，使磁敏电阻工作在线性区域。磁敏电阻应用时一般采用恒压源驱动，分压输出，三端差分型电路有较好的温度特性。压源驱动，分压输出，三端差分型电路有较好的温度特性。这种磁敏传感器呈纯电阻特性，输出信号的变化按字迹间距这种磁敏传感器呈纯电阻特性，输出信号的变化按字迹间距变化出现，可测磁性齿轮，磁性墨水，磁性条形码，磁带，可变化出现，可测磁性齿轮，磁性墨水，磁性条形码，磁带，可识别有机磁性（自动售货机）等。识别有机磁性（自动售货机）等。6.3磁敏传感器传感器原理及应用第6章磁电式456.3 6.3 6.3 6.3 磁敏传感器磁敏传感器磁敏传感器磁敏传感器6.3.2 6.3.2 6.3.2 6.3.2 磁敏晶体管磁敏晶体管磁敏晶体管磁敏晶体管 传感器原理及应用传感器原理及应用第第第第6 6 6 6章章章章磁磁磁磁电电式式式式传传感器感器感器感器 特点：特点：长“基区基区”PI”PI为掺杂区，本征区区，本征区I I长度度较长构成高阻半构成高阻半导体；体；工工作作过程程：磁磁敏敏二二极极管管在在长“基基区区”的的一一侧面面设置置了了复复合合区区r r，r r面面是是个个粗糙面粗糙面截流子复合速度非常高，截流子复合速度非常高，r r区区对面是复合率很小的面是复合率很小的光滑面光滑面。外加正向外加正向电压时，空穴、，空穴、电子同子同时注入注入I I区（双二极管）区（双二极管）v 无磁无磁场 B=0 B=0 时大部分大部分P P区空穴注入区空穴注入N N区，区，N N区区电子注入子注入P P区形成区形成电流；流；v 加正向磁加正向磁场时，由于洛，由于洛仑磁力作用，空穴磁力作用，空穴电子偏向子偏向r r区，并在区，并在r r区很快区很快 复合复合 ，I I区区载流子减小流子减小 ，电流减小流减小 ，相当于，相当于电阻增加阻增加压降增加降增加 ；v 加反向磁加反向磁场时，空穴，空穴电子偏向子偏向r r区背面，复合减少，区背面，复合减少，I I区区载流子增流子增 加加 ，相当，相当电阻减小阻减小 电流增加流增加 ，压降减小降减小 。（1）磁敏二极管（）磁敏二极管（锗管锗管2ACM2ACM，硅管，硅管2DCM2DCM）6.3磁敏传感器传感器原理及应用第6章磁电式466.3 6.3 6.3 6.3 磁敏传感器磁敏传感器磁敏传感器磁敏传感器6.3.2 6.3.2 6.3.2 6.3.2 磁敏晶体管磁敏晶体管磁敏晶体管磁敏晶体管 传感器原理及应用传感器原理及应用第第第第6 6 6 6章章章章磁磁磁磁电电式式式式传传感器感器感器感器 在正向磁在正向磁场 作用下作用下电阻大阻大 ，电流小流小 在在负向磁向磁场 作用下作用下电阻小阻小 ，电流大流大 在磁在磁场作用下，磁敏二极管灵敏度大大提高。作用下，磁敏二极管灵敏度大大提高。输出出电压与外加磁与外加磁场的关系叫磁敏二极管的的关系叫磁敏二极管的磁磁电特性特性，磁敏二极管具有磁敏二极管具有正反磁灵敏度正反磁灵敏度，这是磁阻元件欠缺的。是磁阻元件欠缺的。但正向磁灵敏度大于反向磁灵敏度，需互但正向磁灵敏度大于反向磁灵敏度，需互补使用，使用，对臂相同、臂相同、邻臂相反。臂相反。UUB BE ED D1 1D D2 2D D3 3D D4 4U U0 06.3磁敏传感器传感器原理及应用第6章磁电式476.3 6.3 6.3 6.3 磁敏传感器磁敏传感器磁敏传感器磁敏传感器6.3.2 6.3.2 6.3.2 6.3.2 磁敏晶体管磁敏晶体管磁敏晶体管磁敏晶体管传感器原理及应用传感器原理及应用第第第第6 6 6 6章章章章磁磁磁磁电电式式式式传传感器感器感器感器以锗管以锗管NPNNPN型为例：型为例：磁磁敏敏三三极极管管也也是是以以长长基基区区为为特特征征，有有两两个个PNPN结结，发发射射极极与与基基极极之之间间的的PN PN 结结由由长长基基区区二二极极管管构构成成，有一个高复合区，集电极电流大小与磁场有关。有一个高复合区，集电极电流大小与磁场有关。（2）磁敏三极管）磁敏三极管6.3磁敏传感器传感器原理及应用第6章磁电式486.3 6.3 6.3 6.3 磁敏传感器磁敏传感器磁敏传感器磁敏传感器6.3.2 6.3.2 6.3.2 6.3.2 磁敏晶体管磁敏晶体管磁敏晶体管磁敏晶体管传感器原理及应用传感器原理及应用第第第第6 6 6 6章章章章磁磁磁磁电电式式式式传传感器感器感器感器v加正向磁场加正向磁场 ，载流子偏向高复合区，集电极电流减小；，载流子偏向高复合区，集电极电流减小；v加反向磁场加反向磁场 ，载流子背向高复合区，集电极电流，载流子背向高复合区，集电极电流IcIc增加；增加；v当基极电流一定，靠外加磁场可以改变集电极电流，这是当基极电流一定，靠外加磁场可以改变集电极电流，这是与普通三极管不同之处；与普通三极管不同之处；v由于长基区大于扩散长度，所以发射极电流增益由于长基区大于扩散长度，所以发射极电流增益1 1，但，但集电极电流有很高的磁灵敏度。集电极电流有很高的磁灵敏度。（2）磁敏三极管）磁敏三极管6.3磁敏传感器传感器原理及应用第6章磁电式496.3 6.3 6.3 6.3 磁敏传感器磁敏传感器磁敏传感器磁敏传感器6.3.2 6.3.2 6.3.2 6.3.2 磁敏晶体管磁敏晶体管磁敏晶体管磁敏晶体管传感器原理及应用传感器原理及应用第第第第6 6 6 6章章章章磁磁磁磁电电式式式式传传感器感器感器感器 位移位移测量量 磁磁敏敏二二极极管管组成成电桥，磁磁铁处于于磁磁敏敏元元件件之之间，中中间位位置置时输出出电压U U0 0=0=0；位位移移时两两磁磁敏敏元元件件感感受受的的磁磁场强度度不不同同，R RD1D1RRD3D3，电桥失失衡衡，输出出与与位位移移有有关关。位位移移方方向向相相反反输出出极极性性变化，可判化，可判别位移大小和方向。位移大小和方向。E ED D1 1D D2 2D D3 3D D4 4U U0 0SN 涡流流量流流量计 液体流动时，涡轮转动，流速与转速成正液体流动时，涡轮转动，流速与转速成正比，磁敏晶体管检测到磁性涡轮周期变化近比，磁敏晶体管检测到磁性涡轮周期变化近似正弦波波形，频率与齿轮的转速成正比。似正弦波波形，频率与齿轮的转速成正比。频率频率转速转速流量流量磁性齿轮磁性齿轮传感器传感器（3）磁敏晶体管的应用）磁敏晶体管的应用6.3磁敏传感器传感器原理及应用第6章磁电式50 HMCHMC系系列列是是美美国国霍霍尼尼威威尔（HoneywellHoneywell)公公司司生生产的的单片片集集成成化化磁磁场传感器，感器，简称称 MRMR（磁敏电阻）（磁敏电阻）传感器。感器。该系系列列有有6 6种种型型号号：其其中中HMC1001HMC1001、1021D1021D、1021S1021S、1021Z1021Z为单轴磁磁场传感器，感器，HMC1002HMC1002、10221022属于属于双双轴磁磁场传感器感器。单轴磁磁场和和双双轴磁磁场传感感器器配配套套使使用用，可可以以构构成成3 3轴（X X、Y Y、Z Z轴轴）磁磁场传感器，感器，测量立体空量立体空间磁磁场。这种种传感感器器体体积小小、灵灵敏敏度度高高、价价格格低低，可可用用于于地地球球磁磁场探探测仪、导航系航系统、磁、磁疗设备以及自以及自动化装置中。化装置中。传感器内部有感器内部有4 4只半只半导体磁敏体磁敏电阻（阻（HMC1001HMC1001典型典型值为850850）构成构成MRMR电桥，当受到外部磁，当受到外部磁场作用作用时桥臂臂电阻会阻会发生生变化，化，使使电桥输出一个差分出一个差分电压信号；信号；灵敏度灵敏度：对磁磁场的敏感程度可达的敏感程度可达3nT3nT，测量范量范围可达可达610610-4-4T T（地球磁（地球磁场仅为510510-5-5T T）。）。6.3 6.3 6.3 6.3 磁敏传感器磁敏传感器磁敏传感器磁敏传感器6.3.3 HMC6.3.3 HMC6.3.3 HMC6.3.3 HMC系列集成磁系列集成磁系列集成磁系列集成磁场传场传感器感器感器感器1 12 23 34 45 56 67 78 8 HMC1001HMC1001（SIP-8SIP-8）封装）封装传感器原理及应用传感器原理及应用第第第第6 6 6 6章章章章 磁磁磁磁电电式式式式传传感器感器感器感器HMC系列是美国霍尼威尔（Honeywell)公司生产的单51HMCHMC系列磁系列磁场传感器工作原理感器工作原理 UBR UBR供电桥压供电桥压+5V+5V，GNDGND公共地；公共地；OUT OUT+、OUTOUT-差分电压输出端；差分电压输出端；OFFSET OFFSET+、OFFSETOFFSET-为内部补偿线圈引线，为内部补偿线圈引线，表示电流极性表示电流极性 ；S/R S/R+、S/RS/R-为置位、复位线圈引出端，为置位、复位线圈引出端，改变电流的极性可分别实现置位、复位；改变电流的极性可分别实现置位、复位；图中小尖头代表图中小尖头代表MRMR传感器灵敏度的方向传感器灵敏度的方向。双轴磁场传感器的引脚图中，芯片内部双轴磁场传感器的引脚图中，芯片内部有有A A、B B两组两组MRMR传感器适合测量平面磁场。传感器适合测量平面磁场。6.3 6.3 6.3 6.3 磁敏传感器磁敏传感器磁敏传感器磁敏传感器6.3.3 HMC6.3.3 HMC6.3.3 HMC6.3.3 HMC系列集成磁系列集成磁系列集成磁系列集成磁场传场传感器感器感器感器1 12 23 34 45 56 67 78 8 HMC1001 SIP-8封装S/R+S/R+OFFSET+OFFSET+S/R-S/R-GNDGNDOUT+OUT+OFFSET-OFFSET-UBRUBROUT-OUT-HMC1022HMC1022SOIC-16SOIC-16封装封装1 12 23 34 45 56 67 78 816161515141413131212111110 10 9 9A AB BYX传感器原理及应用传感器原理及应用第第第第6 6 6 6章章章章 磁磁磁磁电电式式式式传传感器感器感器感器HMC系列磁场传感器工作原理UBR供电桥压+5V，GND公52 HMC HMC系列磁系列磁场传感器工作原理感器工作原理 以以HMCHMC 1001 1001为例例 HMC1001 HMC1001内部电路框图包括集成工艺制成的内部电路框图包括集成工艺制成的MRMR电桥，两电桥，两个带绕式线圈，个带绕式线圈，一个一个补偿线圈补偿线圈可等效于可等效于2.52.5的标称电的标称电阻阻;另一个是另一个是置位置位/复位线圈复位线圈，等效，等效1.51.5的标称电阻。的标称电阻。6.3 6.3 6.3 6.3 磁敏传感器磁敏传感器磁敏传感器磁敏传感器6.3.3 HMC6.3.3 HMC6.3.3 HMC6.3.3 HMC系列集成磁系列集成磁系列集成磁系列集成磁场传场传感器感器感器感器HMC1001MR电桥 R RR RR RR RUBRUBROUT+OUT+OUT-OUT-GNDGND OFFSET+OFFSET+OFFSET-OFFSET-S/R+S/R+S/R-S/R-补偿线圈 置位/复位线圈 YX传感器原理及应用传感器原理及应用第第第第6 6 6 6章章章章 磁磁磁磁电电式式式式传传感器感器感器感器 当线圈上有电流通当线圈上有电流通过时，所产生的磁场过时，所产生的磁场就耦合到就耦合到MRMR电桥上。电桥上。这两个线圈具有磁场这两个线圈具有磁场信号信号调理调理功能。功能。HMC系列磁场传感器工作原理以HMC1001为例53 HMC HMC系列磁系列磁场传感器工作原理感器工作原理 以以HMCHMC 1001