传感器 - 一种物理量到另一种物理量的转换器（通常是电气量）广泛用于家用和工业设备。没有它们，即使不是不可能，也很难测量、数字化和处理压力和流量（气体或液体）等技术参数， 温度、水平、磁场或电场强度等。最广泛使用的传感器之一是霍尔传感器——它们既用于日常生活（从智能手机或笔记本电脑开始），也用于最复杂的工业技术。
霍尔效应 - 工作原理
这种效应由美国物理学家埃德温·霍尔于 1879 年发现并以他的名字命名。现象的本质是，如果你拿一块金属板，让电流通过它（图中AB方向），然后用磁场作用在板上，例如由永磁体产生的磁场，那么在垂直于电流通过的方向（图中CD），就会产生电位差。
这种效应的发生是由于洛伦兹力作用在运动电荷上，并使它们在垂直于运动方向的方向上发生位移。结果，在板的边缘会出现电位差，可以测量或用于触发执行器（预放大）。这种差异取决于：
- 从流动电流的强度；
- 从磁场强度；
- 关于导体中自由电荷载流子的浓度。
这种现象以其发现者的名字命名——霍尔效应。
霍尔传感器的类型和布置
早在上个世纪就发现了这种效应，并找到了实际应用。在此基础上构建磁场传感器。它们的优点是它们没有移动和摩擦元件（不像簧片开关），因此它们的可靠性要高得多。根据灵敏度原理 工业传感器 大厅分为：
- 单极（仅对一个磁极反应 - 北极或南极）；
- 双极（暴露于一个极性的磁场时打开，暴露于相反极性的磁场时关闭）；
- 全极 - 对任何磁极做出反应。
磁场对移动电荷的作用产生的电位差是单位，最多为几十微伏。对于实际应用，这还不够，必须增加电位差。这些放大器直接内置于传感器主体中，根据放大器的类型，设备分为两类。
- 模拟。 其中，传感器输出端的电压与磁场成正比（取决于磁铁的强度和与它的距离）。建立在运算放大器的基础上，用于测量磁场。
- 数字的。 安装功放后 比较器 或施密特触发器。输出电压，当磁感应达到一定阈值时，从零跳到高电平（通常到电源电压电平）。这种传感器用于构建磁继电器或脉冲发生器。来自板的放大信号被施加到阈值设备。当达到设定水平时，触发传感器。可以通过改变传感器到磁场源的距离来调整触发电平。
霍尔传感器的应用
霍尔传感器在日常生活中最常见的应用是非接触式汽车点火系统。它们的优点是没有机械接触组。这意味着无磨损、无触点燃烧、无机械故障风险。
分配系统包括一个带有由发动机曲轴驱动的壁架的板、一个永磁体和霍尔传感器本身。当板旋转时，由曲轴位置确定的严格定义时刻的突起落入传感器和磁铁之间的间隙中，从而改变磁场参数。传感器产生与曲轴旋转同步的脉冲，在所需时间点调节高压线圈的电压供应。此外，汽车中的磁场传感器用于识别曲轴的位置。
磁敏传感器的另一个用途是确定电动机转子的位置。继电器元件安装在电机定子上，并在磁极通过时激活。根据这个原则，您可以构建转速表或速度计。
基于霍尔效应的设备用于笔记本电脑或移动设备 - 作为盖子关闭位置的指示器。当传感器被触发时，计算机进入睡眠状态或关闭。而在智能手机中，响应地球磁场的传感器的功能之一是电子罗盘的组织。
模拟霍尔传感器用于测量仪器 - 需要评估磁场水平。它们对于导体中电流强度的非接触式测量是必不可少的。如您所知，当电流通过导体时，其周围会产生磁场。它的强度取决于电流的强度。如果电流是交流的，则可以通过其他方式测量场（例如，使用电流互感器），但对于直流电，霍尔传感器是必不可少的。直流电流钳就是根据这个原理工作的。
霍尔效应最奇特的应用是根据其原理制造离子火箭发动机。
如何检查霍尔传感器的性能
要检查传感器，您可以组装一个简单的电路，除了传感器本身，您还需要：
- 所需电压的电源；
- 电阻器 电阻约为 1 kOhm;
- 发光二极管;
- 磁铁。
如果没有 LED，那么您可以代替它（和限流电阻） 使用万用表 （数字或指针）在电压测量模式。
对电源没有特殊要求——电路中的电流非常小。其电压必须在被测传感器的电源电压范围内。 LED 的阳极连接到电压源的正极，阴极连接到被测设备的输出，因为传感器通常由集电极开路制成（但最好在数据表上进行检查）。
测试程序取决于被测设备的类型。
- 要测试单极数字传感器，您需要用一个磁极将磁铁带到它上面。 LED 应点亮（指针电压表的箭头偏离或数字测试仪的读数突然变化）。当磁铁移开相当长的距离时，电路应返回其原始位置。如果传感器不起作用，则需要将磁铁与另一极翻转并重复该过程。如果 LED 闪烁，则传感器正在工作。如果在磁铁的任何位置都没有成功，则该设备无法使用。
- 使用类似技术测试双极数字传感器，只有磁铁的一个位置的 LED 亮起，并且在移除磁场源时不会熄灭。电路不应对同一极的进一步操作做出反应。如果将磁铁翻转过来并以相反的极性将其带到传感器上，则 LED 应关闭。这表明被测设备的健康状况。如果电路不工作，则传感器出现故障。
- 全极数字霍尔传感器的测试方法与单极传感器相同，但磁敏设备应在磁铁的任何位置工作。
模拟传感器的检查方式与数字传感器相同，但输出电压不应突然变化，而应随着磁力的增加而平稳变化（例如，永磁体接近或电磁线圈中的电流增加）。
从实际的角度来看，如何检查安装在汽车非接触式点火系统中的霍尔传感器的问题很有趣。为此，请从传感器上拆下连接器，并将指示的电路直接组装在引脚上。
在这里，您还可以用万用表替换 LED。手动转动汽车的曲轴，您可以观察到 LED 的周期性闪烁或输出电压从零到接近汽车电气系统电压的变化。检查车库的另一种方法是用已知良好的备用传感器临时更换设备。
霍尔传感器已广泛应用于家用和工业设备。如果了解其操作原理，则不难检查其可维护性。
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