霍爾接近開關(guān)原理
當(dāng)一塊通有電流的金屬或半導(dǎo)體薄片垂直地放在磁場中時(shí),薄片的兩端就會(huì)產(chǎn)生電位差,這種現(xiàn)象就稱為霍爾效應(yīng)。兩端具有的電位差值稱為霍爾電勢U,其表達(dá)式為: U=K·I·B/d,其中 K 為霍爾系數(shù),I 為薄片中通過的電流,B 為外加磁場(洛倫慈力 Lorrentz)的磁感應(yīng)強(qiáng)度,d 是薄片的厚度。由此可見,霍爾效應(yīng)的靈敏度高低與外加磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度成正比。霍爾接近開關(guān)就屬于這種有源磁/電轉(zhuǎn)換器件,它是在霍爾效應(yīng)原理的基礎(chǔ)上,利用先進(jìn)的集成封裝和組裝工藝制作而成,它可方便地把磁輸入信號轉(zhuǎn)換成實(shí)際應(yīng)用中的電信號,同時(shí)又具備工業(yè)場合實(shí)際應(yīng)用易操作和可靠性的要求。 霍爾接近開關(guān)的輸入端是以磁感應(yīng)強(qiáng)度 B 來表征的,當(dāng) B 值達(dá)到一定的程度(如 B1)時(shí),開關(guān)內(nèi)部的觸發(fā)器翻轉(zhuǎn),霍爾接近開關(guān)的輸出電平狀態(tài)也隨之翻轉(zhuǎn)。輸出端一般采用晶體管輸出,和電感式接近開關(guān)類似的有:NPN、PNP、常開型、常閉型、鎖存型(雙極性)、雙信號輸出幾種類型。
霍爾接近開關(guān)是磁性接近開關(guān)中的一種,具有無觸電、低功耗、長使用壽命、響應(yīng)頻率高等特點(diǎn),內(nèi)部采用環(huán)氧樹脂封灌制作成一體化結(jié)構(gòu),所以能在各類惡劣環(huán)境下可靠地工作。它可應(yīng)用于接近開關(guān)、壓力開關(guān)、里程表等,它是一種新型的電器配件?;魻柺介_關(guān)比電感式開關(guān)響應(yīng)頻率高,它用磁鋼觸發(fā),電感式用導(dǎo)磁金屬觸發(fā),霍爾式開關(guān)感應(yīng)距離除了與傳感器本身性能有關(guān)外,還與所選磁鋼磁場強(qiáng)度有關(guān)
霍爾接近開關(guān)術(shù)語解釋
?、?磁感應(yīng)強(qiáng)度:霍爾接近開關(guān)在工作時(shí),它所要求磁鋼具有的磁場強(qiáng)度的大小。一般磁感應(yīng)強(qiáng)度值B 為 0.02~0.05 特斯拉。
?、?響應(yīng)頻率:按規(guī)定在 1 秒的時(shí)間間隔內(nèi),允許霍爾開關(guān)動(dòng)作循環(huán)的次數(shù)。
?、?輸出狀態(tài):分為常開、常閉、鎖存等幾種類型。例如,當(dāng)無被檢測物體時(shí),常開型的霍爾開關(guān)所接通的負(fù)載,由于霍爾接近開關(guān)內(nèi)部的輸出晶體管的截止而不工作;當(dāng)檢測到物體時(shí),晶體管導(dǎo)通,負(fù)載得電工作。
?、?輸出形式:分為 NPN、PNP、常開、常閉、多功能等幾種常用的形式輸出。
?、?動(dòng)作距離:動(dòng)作距離是指被檢測物體按一定方式移動(dòng)時(shí),從基準(zhǔn)位置(霍爾開關(guān)的感應(yīng)表面)到開關(guān)動(dòng)作時(shí)測得的基準(zhǔn)位置到檢測面的空間距離。額定動(dòng)作距離指霍爾開關(guān)動(dòng)作距離的標(biāo)稱值。
?、?回差距離:動(dòng)作距離與復(fù)位距離之間的絕對值。
霍爾接近開關(guān)應(yīng)用實(shí)例
由于轉(zhuǎn)速信號是以脈沖形式出現(xiàn)的,當(dāng)被測磁性物體磁場強(qiáng)度達(dá)到 25 毫特斯拉以上時(shí),其輸出是標(biāo)準(zhǔn)的TTL電平。利用計(jì)算機(jī)的智能型控制、運(yùn)算功能,組成的轉(zhuǎn)速表既簡單又精確。如用 3020 型霍爾式接近開關(guān),單片機(jī)用 8031(它的晶振為 6MHz,經(jīng) 12 分頻后為 0.5MHz),則其測量的最大轉(zhuǎn)速為 0.5MHz,而最小測量轉(zhuǎn)速可無限低。
霍爾接近開關(guān)注意事項(xiàng)
?、?直流型霍爾接近開關(guān)產(chǎn)品所使用的直流電壓為 3~28V,其典型的應(yīng)用范圍一般采用 5~24V,過高的電壓會(huì)引起其內(nèi)部霍爾元器件參數(shù)隨電壓升高而變化的不穩(wěn)定性,而過低的電壓容易讓外界的溫度變化影響磁場強(qiáng)度特性,從而引起電路誤動(dòng)作。
② 當(dāng)使用霍爾接近開關(guān)驅(qū)動(dòng)感性負(fù)載時(shí),請?jiān)谪?fù)載兩端并接入續(xù)流型二極管,否則會(huì)因感性負(fù)載長期動(dòng)作時(shí)的瞬態(tài)高壓脈沖影響霍爾開關(guān)的使用壽命。
③ 一般霍爾接近開關(guān)產(chǎn)品用 SMD 工藝生產(chǎn)制造而成,并經(jīng)嚴(yán)格的測試合格后才出廠。在一般情況下使用是不會(huì)出現(xiàn)損壞現(xiàn)象的,但為了防止意外性事件發(fā)生,用戶在接通電源前應(yīng)檢查接線是否正確,并核定其電壓是否為額定值。
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