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霍爾元件

B0  2020年 03月24日 17:41


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霍爾元件為磁性傳感器的一種。馬達中的轉子以永久磁鐵當材料,透過感知磁極與磁場的大小可以知道旋轉的位置。很常應用在無刷馬達之中。另外也常用於磁性編碼器上。當搭配鐵心可以製作成為電流傳感器。

它的原理如圖所示,對於固體施以電流,然後以垂直於電流的方向施加磁場就會在同時垂直於電流方向與磁場方向的方向上產生電動勢。這樣的現象稱為霍爾效果。活用此效果的半導體元件稱為霍爾元件。隨著磁場的方向的反轉也會讓電動勢的方向反轉,因此可以用來檢測磁場的極性。而電動勢的大小代表著磁場大小。用來判斷磁極時就使用Switching元件於電路中以輸出脈波。


使用霍爾元件需始終提供電流, 此偏壓電流如果不穩定就無法正確量測磁場。控制馬達時必須使用獨立於馬達電源之固定電壓電源。此外霍爾元件輸出的電壓非常微弱,因此需要有增幅電路。有一些元件考慮增幅電路與定電壓電源將Switching電路與霍爾元件整合成一片霍爾IC。雖然成本比較高,但是使用起來的電路複雜度可以降低。


霍爾電流傳感器

霍爾電流傳感器以甜甜圈形狀的鐵心一部份切斷搭配霍爾元件組合而成。受測的電流的導線有兩種方式配置,一種是如附圖直接貫穿甜甜圈的中心的方式,另一種則對於鐵心一圈一圈繞著類似線圈狀配置。如此配置的導線流過的電流會在鐵心中感應出磁場,導線的電流越大則鐵心感應的磁場就越大,成正比。在鐵心的缺口中放入霍爾元件並施以穩定的偏壓電流,如此就可以量測得到導體電流的大小。


線圈式的配置結構時,磁場強弱依存於線圈的捲數,修改捲數就可以分別對應小電流的應用與大電流的應用,相當具有彈性。

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