开关型霍尔传感器的应用原理

集成开关型霍尔传感器特性

与简谐振动实验随着科学技术的发展，测量方法也不断进步，70年代初，光电技术迅速发展，光敏传感器计时技术在工业和家用电器中得到大量应用。90年代初，集成霍尔传感器技术得到了迅猛发展。各种性能的集成霍尔传感器不断涌现，在工业、交通、通信等领域的自动控制中得到广泛的应用。本实验将学习集成开关型霍尔传感器的特性，并用该传感器测量弹簧振子的振动周期。集成开关型霍尔传感器测量周期的优点是装置体积小，可靠性强，价格低廉，特别是它隔着介质（非磁介质）仍能工作，这些是光电传感器很难做得到的，因而有广泛的应用前景。实验目的通过测量弹簧振子振动周期，掌握霍尔传感器的特性。了解其在自动测量和自动控制中的应用。测量弹簧的倔强系数，研究弹簧振子运动规律。测量集成开关型霍尔传感器的特性，掌握集成霍尔传感器的使用方法。用集成开关型霍尔传感器设计测量角度、转速、产品计数、液位控制等有关应用性实验。实验原理1.位移法测弹簧倔强系数弹簧在外力作用下将产生形变（即伸长或缩短）。在弹性限度内，外力F和它的变形量成正比，即：

即胡克定律，比例系数K称为弹簧的倔强系数，其值与弹簧的形状，材料有关。若改变施加在弹簧上的外力，并测量相应的形变量，即可通过该式推算该弹簧的倔强系数K。实验原理2.周期法测弹簧倔强系数质量为M的物体系于一轻弹簧的自由端，并放置在光滑的水平台面上，弹簧的另一端固定，这就构成一个弹簧振子。弹簧振子将在平衡点附近来回作简谐振动，其周期为：实际上弹簧本身具有质量M0，它必对周期产生影响，可修正为式中P是一个介于0与1之间的系数（0<P<1），其准确值可以通过实验予以确定，对柱形弹簧P

1/3。PM0称为弹簧的有效质量（亦称折合质量）。实验原理3.霍尔效应及集成开关型霍尔传感器原理一般霍尔器件是四端器件，有两个电流控制极和两个输出极。两个电流控制极分别焊接在霍尔片与y轴平行的两个侧面上，而两个输出极则在与x轴平行的两侧面中央焊接引出。如果给霍尔器件的电流控制极通以控制电流IC，并在其所在平面的法线方向（即z轴方向）上加以磁应强度为B的磁场，那么载流子受洛伦兹力作用在两侧面间产生电位差VH，称为霍尔电压或霍尔电势。这种现象称为霍尔效应。实验原理开关型霍尔传感器（集成霍尔开关）是把霍尔片产生的霍尔电压VH放大后驱动触发电路，输出电压是能反映B的变化的方脉冲。集成霍尔开关由稳压器、霍尔电势发生器（即硅霍尔片）、差分放大器、施密特触发器和OC门输出五个基本部分组成。在输入端（1、2之间）输入电压Vcc，经稳压器稳压后加在霍尔发生器的两电流端。根据霍尔效应原理，当霍尔片处于磁场中时，霍尔发生器的两电压端将会有一个霍尔电势差VH输出。VH经放大器放大以后送至施密特触发器整形，使其成为方波输送到OC门输出。实验原理当外磁场B达到“工作点”Bop时，触发器输出高电平（相对于地电位），三极管导通，此时，OC门输出端输出低电平，通常称这种状态为“开”；当外磁场B达到“释放点”Brp时，触发器输出低电平，三极管截止，OC门输出高电平，这时称其为“关”状态。本实验就是利用磁钢与霍尔传感器之间的距离周期性改变来测量弹簧的振动周期的，把这些开关信号（方脉冲）送入计数器计数就能测出振动的周期数。Bop与Brp是有一定差值的，此差值BH=Bop