磁電式霍爾溫度補(bǔ)償分析課件.ppt

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1、5.霍爾元件溫度補(bǔ)償霍爾元件是采用半導(dǎo)體材料制成的，半導(dǎo)體的許多參數(shù)都具有較大的溫度系數(shù)。當(dāng)溫度變化時(shí)，霍爾元件的下列參數(shù)發(fā)生變化：載流子濃度遷移率電阻率霍爾系數(shù)從而使霍爾元件產(chǎn)生溫度誤差。為了減小霍爾元件的溫度誤差，可采用兩項(xiàng)措施：選用溫度系數(shù)小的元件；采用恒溫措施。由UH=KHIB可看出：采用恒流源供電是個(gè)有效措施。但也只能是減小由于輸入電阻隨溫度變化所引起的激勵(lì)電流I的變化的影響?；魻栐撵`敏系數(shù)KH也是溫度的函數(shù)，它隨溫度變化將引起霍爾電勢的變化?；魻栐撵`敏度系數(shù)與溫度的關(guān)系：KH=KH0(1+αΔT)KH0——溫

2、度T0時(shí)的KH值；α—霍爾電勢溫度系數(shù)。大多數(shù)霍爾元件的溫度系數(shù)α是正值，它們的霍爾電勢隨溫度升高而增加αΔT倍。但如果同時(shí)讓激勵(lì)電流Is相應(yīng)地減小，并能保持KH·Is乘積不變，也就抵消了靈敏系數(shù)KH增加的影響。UH=KHIB圖7-14就是按此思路設(shè)計(jì)的一個(gè)既簡單，補(bǔ)償效果又較好的補(bǔ)償電路。圖7-14恒流溫度補(bǔ)償電路電路中Is為恒流源，分流電阻Rp與霍爾元件的激勵(lì)電極相并聯(lián)。當(dāng)霍爾元件的輸入電阻隨溫度升高而增加時(shí)，旁路分流電阻Rp自動(dòng)地增大分流，減小了霍爾元件的激勵(lì)電流IH，從而達(dá)到補(bǔ)償?shù)哪康?。設(shè)初始溫度為T0，霍爾元件輸入電阻

3、為Ri0，靈敏系數(shù)為KH0，分流電阻為Rp0，當(dāng)溫度升至T時(shí)，電路中各參數(shù)變?yōu)棣摹魻栐斎腚娮铚囟认禂?shù)；β——分流電阻溫度系數(shù)。雖然溫度升高了ΔT，為使霍爾電勢不變，補(bǔ)償電路必須滿足溫升前、后的霍爾電勢不變，即UH0=UH，則KH0IH0B=KHIHB有KH0IH0=KHIH經(jīng)整理并略去αβ(ΔT)2高次項(xiàng)后得α—霍爾電勢的溫度系數(shù)；β——分流電阻的溫度系數(shù)；δ——霍爾元件輸入電阻的溫度系數(shù)。當(dāng)霍爾元件選定后，它的輸入電阻Ri0和溫度系數(shù)δ及霍爾電勢溫度系數(shù)α是確定值。由前式可計(jì)算出分流電阻Rp0及所需的溫度系數(shù)β值。為了

4、滿足Rp0及β兩個(gè)條件，分流電阻可取溫度系數(shù)不同的兩種電阻的串、并聯(lián)組合，這樣雖然麻煩但效果很好。7.2.2霍爾傳感器的應(yīng)用霍爾元件的特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡單體積小動(dòng)態(tài)特性好壽命長?？梢詼y量：磁感應(yīng)強(qiáng)度有功功率電能位移。圖7-15霍爾式位移傳感器的工作原理圖(a)磁場強(qiáng)度相同傳感器；(b)簡單的位移傳感器；(c)結(jié)構(gòu)相同的位移傳感器1.霍爾式微位移傳感器磁場強(qiáng)度相同傳感器磁場強(qiáng)度相同的兩塊永久磁鐵，同極性相對(duì)地放置，霍爾元件處在兩塊磁鐵的中間。由于磁鐵中間的磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0，因此霍爾元件輸出的霍爾電勢UH也等于零，此時(shí)位移Δx=0。若霍爾

5、元件在兩磁鐵中產(chǎn)生相對(duì)位移，霍爾元件感受到的磁感應(yīng)強(qiáng)度也隨之改變，這時(shí)UH不為零，其量值大小反映出霍爾元件與磁鐵之間相對(duì)位置的變化量。這種結(jié)構(gòu)的傳感器，其動(dòng)態(tài)范圍可達(dá)5mm，分辨率為0.001mm。簡單的位移傳感器在霍爾元件處于初始位置Δx=0時(shí)，霍爾電勢UH不等于零。結(jié)構(gòu)相同的位移傳感器由兩個(gè)結(jié)構(gòu)相同的磁路組成的霍爾式位移傳感器，為了獲得較好的線性分布，在磁極端面裝有極靴，霍爾元件調(diào)整好初始位置時(shí)，可以使霍爾電勢UH=0。這種傳感器靈敏度很高，但它所能檢測的位移量較小，適合于微位移量及振動(dòng)的測量。2.霍爾式轉(zhuǎn)速傳感器轉(zhuǎn)盤的輸入

6、軸與被測轉(zhuǎn)軸相連，當(dāng)被測轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，轉(zhuǎn)盤隨之轉(zhuǎn)動(dòng)，固定在轉(zhuǎn)盤附近的霍爾傳感器便可在每一個(gè)小磁鐵通過時(shí)產(chǎn)生一個(gè)相應(yīng)的脈沖，檢測出單位時(shí)間的脈沖數(shù)，便可知被測轉(zhuǎn)速。根據(jù)磁性轉(zhuǎn)盤上小磁鐵數(shù)目多少就可確定傳感器測量轉(zhuǎn)速的分辨率。3.霍爾計(jì)數(shù)裝置霍爾集成元件是將霍爾元件和放大器等集成在一塊芯片上。它由霍爾元件、放大器、電壓調(diào)整電路、電流放大輸出電路、失調(diào)調(diào)整及線性度調(diào)整電路等幾部分組成，有三端T形單端輸出和八腳雙列直插型雙端輸出兩種結(jié)構(gòu)。它的特點(diǎn)是輸出電壓在一定范圍內(nèi)與磁感應(yīng)強(qiáng)度成線性關(guān)系。霍爾開關(guān)傳感器SL3501具有較高靈敏度的集成霍

7、爾元件，能感受到很小的磁場變化，可對(duì)黑色金屬零件進(jìn)行計(jì)數(shù)檢測。黑色金屬：鐵、錳和鉻的統(tǒng)稱。包括鋼和其它以鐵為主的合金。有色金屬：黑色金屬（鐵、錳、鉻）以外的所有金屬的統(tǒng)稱。如金、銀、銅、錫、汞、鋅等。圖7-17是對(duì)鋼球進(jìn)行計(jì)數(shù)的工作示意圖和電路圖。當(dāng)鋼球通過霍爾開關(guān)傳感器時(shí)，傳感器可輸出峰值20mV的脈沖電壓，該電壓經(jīng)運(yùn)算放大器(μA741)放大后，驅(qū)動(dòng)三極管V(2N5812)工作，V輸出端便可接計(jì)數(shù)器進(jìn)行計(jì)數(shù)，并由顯示器顯示檢測數(shù)值。作業(yè)p.1207－67－6溫度變化對(duì)霍爾元件有什么影響？如何補(bǔ)償？