霍尔传感霍尔传感器的应用差动霍尔电路制成的霍尔齿轮传感器，如图1所示,新一代的霍尔齿轮转速传感器，广泛用于新一代的汽车智能发动机，作为点火定时用的速度传感器，用于ABS（汽车防抱死制动系统）作为车速传感器等 在ABS中，速度传感器是十分重要的部件ABS的工作原理示意图如图2所示图中，1是车速齿轮传感器；2是压力调节器；3是控制器在制动过程中，控制器3不断接收来自车速齿轮传感器1和车轮转速相对应的脉冲信号并进行处理，得到车辆的滑移率和减速信号，按其控制逻辑及时准确地向制动压力调节器2发出指令，调节器及时准确地作出响应，使制动气室执行充气、保持或放气指令，调节制动器的制动压力，以防止车轮抱死，达到抗侧滑、甩尾，提高制动安全及制动过程中的可驾驭性在这个系统中，霍尔传感器作为车轮转速传感器，是制动过程中的实时速度采集器，是ABS中的关键部件之一 在汽车的新一代智能发动机中，用霍尔齿轮传感器来检测曲轴位置和活塞在汽缸中的运动速度，以提供更准确的点火时间，其作用是别的速度传感器难以代替的，它具有如下许多新的优点 （1）相位精度高，可满足0.4°曲轴角的要求，不需采用相位补偿 （2）可满足0.05度曲轴角的熄火检测要求。
（3）输出为矩形波，幅度与车辆转速无关在电子控制单元中作进一步的传感器信号调整时，会降低成本 用齿轮传感器，除可检测转速外，还可测出角度、角速度、流量、流速、旋转方向等等 图1霍尔速度传感器的内部结构 1.车轮速度传感器2.压力调节器3.电子控制器 图2 ABS气制动系统的工作原理示意图 二、 旋转传感器 按图3所示的各种方法设置磁体，将它们和霍尔开关电路组合起来可以构成各种旋转传感器霍尔电路通电后，磁体每经过霍尔电路一次，便输出一个电压脉冲 (a)径向磁极(b)轴向磁极(c)遮断式 图3 旋转传感器磁体设置 由此，可对转动物体实施转数、转速、角度、角速度等物理量的检测在转轴上固定一个叶轮和磁体，用流体（气体、液体）去推动叶轮转动，便可构成流速、流量传感器在车轮转轴上装上磁体，在靠近磁体的位置上装上霍尔开关电路，可制成车速表，里程表等等，这些应用的实例如图4所示 图4的壳体内装有一个带磁体的叶轮，磁体旁装有霍尔开关电路，被测流体从管道一端通入，推动叶轮带动与之相连的磁体转动，经过霍尔器件时，电路输出脉冲电压，由脉冲的数目，可以得到流体的流速。
若知管道的内径，可由流速和管径求得流量霍尔电路由电缆35来供电和输出 图4 霍尔流量计 由图5可见，经过简单的信号转换，便可得到数字显示的车速 利用锁定型霍尔电路，不仅可检测转速，还可辨别旋转方向，如图6所示 曲线1对应结构图（a）,曲线2对应结构图(b)，曲线3对应结构图(c) 图5 霍尔车速表的框图 图6 利用霍尔开关锁定器进行方向和转速测定 三、 霍尔位移传感器 若令霍尔元件的工作电流保持不变，而使其在一个均匀梯度磁场中移动，它输出的霍尔电压VH值只由它在该磁场中的位移量Z来决定图7示出3种产生梯度磁场的磁系统及其与霍尔器件组成的位移传感器的输出特性曲线，将它们固定在被测系统上，可构成霍尔微位移传感器从曲线可见，结构（b）在Z<2mm时，VH与Z有良好的线性关系，且分辨力可达1μm，结构（C）的灵敏度高，但工作距离较小 图7 几种产生梯度磁场的磁系统和几种霍尔位移传感器的静态特性 用霍尔元件测量位移的优点很多：惯性小、频响快、工作可靠、寿命长 以微位移检测为基础，可以构成压力、应力、应变、机械振动、加速度、重量、称重等霍尔传感器。
四、 霍尔压力传感器 霍尔压力传感器由弹性元件，磁系统和霍尔元件等部分组成，如图8所示在图8中，（a）的弹性元件为膜盒，(b)为弹簧片，(c)为波纹管磁系统最好用能构成均匀梯度磁场的复合系统，如图8中的(a)、(b)，也可采用单一磁体，如（c）加上压力后，使磁系统和霍尔元件间产生相对位移，改变作用到霍尔元件上的磁场，从而改变它的输出电压VH由事先校准的p～f(VH)曲线即可得到被测压力p的值 图8 几种霍尔压力传感器的构成原理 五、 霍尔应力检测装置 图9示出用来进行土壤和砂子与钢界面上的法向和切向应力检测的霍尔传感器装置a)检测向切应力，(b)检测压应力箭头所指是施加的外力方向在图9(a)中，仪器上用钢作成上下两个块子，它们之间有两条较细的梁支撑，在钢下块上置一销柱，销上贴两对永磁体，形成均匀梯度磁场，在上块上贴两个霍尔传感器，受剪切力作用后，支撑梁发生形变，使霍尔传感器和磁场间发生位移，使传感器输出发生变化由霍尔传感器的输出可从事先校准的曲线上查得与该装置相接的砂或土受到的剪切应力 图9 霍尔应力检测装置 图9(b)的磁体固定在受力后产生形变的膜片上，霍尔传感器固定在一杆上。
检测原理同上应用检测压应力的原理，可构成检测重量的装置，称作霍尔称重传感器 六、 霍尔加速度传感器 图10示出霍尔加速度传感器的结构原理和静态特性曲线在盒体的O点上固定均质弹簧片S,片S的中部U处装一惯性块M，片S的末端b处固定测量位移的霍尔元件H，H的上下方装上一对永磁体，它们同极性相对安装盒体固定在被测对象上，当它们与被测对象一起作垂直向上的加速运动时，惯性块在惯性力的作用下使霍尔元件H产生一个相对盒体的位移，产生霍尔电压VH的变化可从VH与加速度的关系曲线上求得加速度 图10 霍尔加速度传感器的结构及其静态特性 七、 霍尔振动传感器 图11所示为一种霍尔机械振动传感器图中，1为霍尔元件，固定在非磁性材料的平板2上，平板2紧固在顶杆3上，顶杆3通过触点4与被测对象接触，随之做机械振动元件1置于磁系统6中当触头4靠在被测物体上时，经顶杆3，平板2使霍尔元件在磁场中按被测物的振动频率振动，霍尔元件输出的霍尔电压的频率和幅度反映了被测物的振动规律 应当说明，在现代电子装置中，上述应力、压力、加速度、振动等传感器所得数据，都可经微机进行处理后直接显示出被测量数据或将被测量数据供各种控制系统使用。
图11霍尔振动传感器霍尔传感器应用2霍尔传感器的应用摘要：介绍了闭环霍尔电流传感器的工作原理及在地面车用电源系统中的应用，实现了对车用电源系统输出电流的隔离测量、控制，解决了地面车辆的大功率发电系统的限流保护问题 关键词：闭环；霍尔电流传感器；车用电源；应用1 引言地面车用电源系统（以下简称电源系统）输出电流的检测与控制，直接关系着电源系统工作的稳定性和可靠性，并影响车辆的运行状况及车辆的可* 作性由于车辆复杂的使用条件导致车用电源的负载变化较大，随之电源的输出功率也将发生较大变化，若对电源的输出电流不加限制，会造成电源因过载而发热，影响其功率输出，严重情况下会导致电源永久失效 闭环霍尔电流传感器（以下简称传感器）在车用电源系统中的应用，实现了对电源系统输出电流的隔离测量，并通过反馈控制电源系统的输出电流当电源的输出电流接近电源系统的设计功率输出时，电源输出电流将不再增加，从而限制了电源系统的输出功率，保护了电源系统不会因用电负载的变化而损坏 2 闭环霍尔传感器的工作原理自1879年美国物理学家Edwin Herbert Hall发现霍尔效应以来，霍尔技术被越来越多地应用于工业控制的各个领域。
随着元器件工艺技术的发展，由霍尔器件应用开发的霍尔电流、电压传感器的性能也有了很大提高，特别是闭环霍尔电流、电压传感器的研制成功，大大地扩展了该项技术的应用领域 2.1 霍尔效应及霍尔器件霍尔效应是霍尔技术应用的理论基础，当通有小电流的半导体薄片置于磁场中时，半导体内的载流子受洛伦兹力的作用发生偏转，使半导体两侧产生电势差，该电势差即为霍尔电压VH，VH与磁感应强度B 及控制电流IC成正比，经过理论推算有式（1 ）关系 VH= （RH/d）×B ×IC（1 ） 式中：B 为磁感应强度；IC为控制电流；RH为霍尔系数；d 为半导体厚度 式（1 ）中，若保持控制电流IC不变，在一定条件下，可通过测量霍尔电压推算出磁感应强度的大小，由此建立了磁场与电压信号的联系根据这一关系式，人们研制出了用于测量磁场的半导体器件，即霍尔器件 2.2 闭环霍尔电流传感器的工作原理闭环霍尔电流传感器是利用霍尔器件为核心敏感元件用于隔离检测电流的模块化产品，它的工作原理是霍尔磁平衡式（或称霍尔磁补偿式、霍尔零磁通式）众所周知，当电流流过一根导线时，将在导线周围产生磁场，磁场的大小与流过导线的电流大小成正比，这一磁场可以通过软磁材料来聚集，然后用霍尔器件进行检测，由于磁场的变化与霍尔器件的输出电压信号有良好的线形关系，因此，可利用霍尔器件测得的输出信号，直接反映出导线中的电流大小，即I ∝B ∝VH（2 ） 式中：I 为通过导线的电流； B为导线通电流后产生的磁感应强度。
当选择适当的比例系数后，上述关系可以表示为等式 对于霍尔输出电压信号VH的处理，人们设计了许多种电路，但总体来讲可分为两类，一类为开环（或称直测式、直检式）霍尔电流传感器；另一类为闭环（或称零磁通式、磁平衡式）霍尔电流传感器针对霍尔传感器的电路形式而言，人们最容易想到的是将霍尔器件的输出电压用运算放大器直接进行信号放大，得到所需要的信号电压，由此电压值来标定原边被测电流大小，这种形式的霍尔传感器通常称为开环霍尔电流传感器开环霍尔传感器的优点是电路形式简单，成本相对较低；其缺点是其精度、线性度较差，响应时间较慢，温度漂移较大为了克服开环传感器的不足，上世纪80年代末期，便出现了闭环霍尔电流传感器 闭环霍尔电流传感器的工作原理是磁平衡式的，即原边电流（IN）所产生的磁场，通过一个副边线圈的电流（IM）所产生的磁场进行补偿，使霍尔器件始终处于检测零磁通的工作状态当原副边补偿电流产生的磁场在磁芯中达到平衡时，即N1×IN=N2 ×IM（3 ） 式中：N1为原边线圈的匝数；N2为副边线圈的匝数 由式（3 ）可以看出，当已知传感器原边和副边线圈匝数时，通过测量副边补偿电流IM的大小，即可推算出原边电流IN的值，从而实现了原边电流的隔离测量。
3 闭环霍尔电流传感器的主要性能闭环霍尔电流传感器是近10年来出现的高技术模块化产品，其性能大大优于开环霍尔电流传感器，同时与传统的分流器或互感器的电流测量方法相比亦有许多优点闭环霍尔电流传感器主要有以下特点：1 ）可以同时测量任意波形电流，如：直流、交流、脉冲电流；2 ）副边测量电流与原边被测电流之间完全电气隔离，绝缘电压一般为2kV ～12kV；3 ）电流测量范围宽，可测量额定1mA ～50kA电流；4 ）跟踪速度di/dt>50A/μs ；5 ）线性度优于0.1 ％IN；6 ）响应时间<1μs ；7 ）频率响应0 ～100kHz. 4 传感器在车用电源系统中的应用闭环霍尔电流传感器的应用范围很广，目前已成功地应用于逆变焊机，发电及输变电设备，电气传动，数控机床等工业产品上我们假以南京中旭的额定电流为300A的HNC-300S型霍尔电流传感器为例，说明这种传感器的应用（传感器电参数略）在某型地面车辆上装备了一套独立的大功率发电系统，该发电系统设计选用了HNC －300S型闭环霍尔电流传感器作为系统电流检测部件，通过对传感器的输出信号进行处理，设定限流工作点，确保发电系统的输出功率不高于发电机的额定功率。
闭环霍尔电流传感器HNC －300S的应用，很好地实现了上述应用目的 当发电机G 输出正端汇流母线穿过HNC －300S的原边电流穿孔，由传感器HNC －300S检测发电机的输出电流，传感器的输出IM与发电机控制盒相连，由发电机控制盒设定发电机的输出电流控制点，依据此信号，对发电机的输出电流加以限制，避免发电机因输出功率过高而发生故障或损坏，从而保证发电系统正常工作。