霍尔开关在应用中磁体设置和接口问题 (霍尔开关在应用上的应用)

一、测量磁场使用霍尔器件检测磁场的方法极为简单，将霍尔器件作成各种形式的*，放在被测磁场中，因霍尔器件只对垂直于霍尔片的表面的磁感应强度敏感，因而必须令磁力线和器件表面垂直，通电后即可由输出电压得到被测磁场的磁感应强度。若不垂直，则应求出其垂直分量来计算被测磁场的磁感应强度值。而且，因霍尔元件的尺寸极小，可以进行多点检测，由计算机进行数据处理，可以得到场的分布状态，并可对狭缝，小孔中的磁场进行检测。二、工作磁体的设置用磁场作为被传感物体的运动和位置信息载体时，一般采用永久磁钢来产生工作磁场。例如，用一个5×4×2.5（mm3）的钕铁硼Ⅱ号磁钢，就可在它的磁极表面上得到约高斯的磁感应强度。在空气隙中，磁感应强度会随距离增加而迅速下降。为保证霍尔器件，尤其是霍尔开关器件的可靠工作，在应用中要考虑有效工作气隙的长度。在计算总有效工作气隙时，应从霍尔片表面算起。在封装好的霍尔电路中，霍尔片的深度在产品手册中会给出。因为霍尔器件需要工作电源，在作运动或位置传感时，一般令磁体随被检测物体运动，将霍尔器件固定在工作*的适当位置，用它去检测工作磁场，再从检测结果中提取被检信息。工作磁体和霍尔器件间的运动方式有：（a）对移；（b）侧移；（c）旋转；（d）遮断。如下图1所示，图中的TEAG即为总有效工作气隙。

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图1霍尔器件和工作磁体间的运动方式在遮断方式中，工作磁体和霍尔器件以适当的间隙相对固定，用一软磁（例如软铁）翼片作为运动工作部件，当翼片进入间隙时，作用到霍尔器件上的磁力线被部分或全部遮断，以此来调节工作磁场。被传感的运动信息加在翼片上。这种方法的检测精度很高，在℃的温度范围内，翼片的位置重复精度可达μm。

图2在霍尔器件背面放置磁体也可将工作磁体固定在霍尔器件背面（外壳上没打标志的一面），让被检的铁磁物体（例如钢齿轮）从它们近旁通过，检测出物体上的特殊标志（如齿、凸缘、缺口等），得出物体的运动参数。三、与外电路的接口霍尔开关电路的输出级一般是一个集电极开路的NPN晶体管，其使用规则和任何一种相似的NPN开关管相同。输出管截止时，输漏电流很小，一般只有几nA，可以忽略，输出电压和其电源电压相近，但电源电压最高不得超过输出管的击穿电压（即规范表中规定的极限电压）。输出管导通时，它的输出端和线路的公共端短路。因此，必须外接一个电阻器（即负载电阻器）来*流过管子的电流，使它不超过最大允许值（一般为mA），以免损坏输出管。输出电流较大时，管子的饱和压降也会随之增大，使用者应当特别注意，仅这个电压和你要控制的电路的截止电压（或逻辑“零”）是兼容的。以与发光二极管的接口为例，对负载电阻器的选择作一估计。若在Io为mA（霍尔电路输出管允许吸入的最大电流），发光二极管的正向压降VLED=1.4V，当电源电压VCC=V时，所需的负载电阻器的阻值和这个阻值最接近的标准电阻为Ω，因此，可取Ω的电阻器作为负载电阻器。

用图3表示简化了的霍尔开关电路，图4表示与各种电路的接口：（a）与TTL电路；（b）与CMOS电路；（c）与LED；（d）与晶闸管。

图3简化的霍尔开关示意图与这些电路接口时所需的负载电阻器阻值的估算方法，和式（4）的方法相同。若受控的电路所需的电流大于mA，可在霍尔开关电路与被控电路间接入电流放大器。霍尔器件的开关所需的电流大于mA，可在霍尔开关电路与被电路间接入电流放大器。

霍尔器件的开关作用非常迅速，典型的上升时间和下降时间在nS范围内，优于任何机械开关。