霍爾元件是利用霍爾效應。即運動的電子或 正的載流子, 由于受洛倫茲力而偏轉,因而在通道兩側積累出正負相反的電荷,產生電勢差。用這個電勢差做傳感器的輸入信號,可以測電流等。
當一塊通有電流的金屬或半導體薄片垂直地放在磁場中時,薄片的兩端就會產生電位差,這種現象就稱為霍爾效應.兩端具有的電位差值稱為霍爾電勢U,其表達式為
U=K·I·B/d
其中K為霍爾系數,I為薄片中通過的電流,B為外加磁場(洛倫磁力Lorrentz)的磁感應強度,d是薄片的厚度.
由此可見,霍爾效應的靈敏度高低與外加磁場的磁感應強度成正比的關系.
霍爾效應原理圖
霍爾開關就屬于這種有源磁電轉換器件,它是在霍爾效應原理的基礎上,利用集成封裝和組裝工藝制作而成,它可方便的把磁輸入信號轉換成實際應用中的電信號,同時又具備工業場合實際應用易操作和可靠性的要求.
霍爾開關的輸入端是以磁感應強度B 來表征的,當B 值達到一定的程度(如B1)時,霍爾開關內部的觸發器翻轉,霍爾開關的輸出電平狀態也隨之翻轉.輸出端一般采用晶體管輸出,和接近開關類似有NPN、PNP、常開型、常閉型、鎖存型(雙極性)、雙信號輸出之分.
霍爾開關具有無觸點、低功耗、長使用壽命、響應頻率高等特點,內部采用環氧樹脂封灌成一體化,所以能在各類惡劣環境下可靠的工作.霍爾開關可應用于接近開關,壓力開關,里程表等,作為一種新型的電器配件.
1、單極霍爾效應開關(數字輸出)
單極霍爾效應開關具有磁性工作閾值 (Bop)。如果霍爾單元承受的磁通密度大于工作閾值,那么輸出晶體管將開啟;當磁通密度降至低于工作閾值 (Brp) 時,晶體管會關閉。滯后 (Bhys) 是兩個閾值 (Bop-Brp) 之間的差額。即使存在外部機械振動及電氣噪音,此內置滯后頁可實現輸出的凈切換。單極霍爾效應的數字輸出可適應各種邏輯系統。這些器件非常適合與簡單的磁棒或磁桿一同使用。單極性霍爾開關它的正反面會各指定一個磁極感應才會有作用,在具體應用當中應該注意磁鐵的磁極的安裝,反了就會造成單極性不感應輸出。
2、雙極霍爾效應開關(數字輸出)
雙極性霍爾具體又分雙極性不帶鎖存型霍爾開關和雙極性鎖存型霍爾開關。
雙極霍爾效應開關通常在南極磁場強度足夠的情況下打開,并在北極磁場強度足夠的情況下關閉,但如果磁場被移除,則是隨機輸出,有可能是打開,也有可能是關閉。雙極鎖存型霍爾效應開關通常在南極磁場強度足夠的情況下打開,并在北極磁場強度足夠的情況下關閉,但如果磁場被移除,不會更改輸出狀態。這些霍爾效應開關可使用南北交變磁場、多極環磁鐵進行磁驅動。
3、雙極鎖存型霍爾效應開關(數字輸出)
當置于n極(或s極)時開啟,磁場移除后繼續保持開啟;而只有當置于s極(或n極)時才會關閉,磁場移除后繼續保持其開啟或關閉狀態,直到下次磁場改變。這種保持上次狀態的特性即鎖存特性,這種類型的霍爾效益開關即雙極鎖存型霍爾效應開關。
霍爾開關就是利用霍爾元件的這一特性制作的,它的輸入端是以磁感應強度B來表征的,當B值達到一定的程度(如B1)時,霍爾開關內部的觸發器翻轉,霍爾開關的輸出電平狀態也隨之翻轉。輸出端一般采用晶體管輸出,和其他傳感器類似有NPN、PNP、常開型、常閉型、鎖存型(雙極性)、雙信號輸出之分。霍爾開關具有無觸電、低功耗、長使用壽命、響應頻率高等特點,內部采用環氧樹脂封灌成一體化,所以能在各類惡劣環境下可靠的工作。