一、霍爾開(kāi)關(guān)原理--簡(jiǎn)介

霍爾開(kāi)關(guān)(Hall switch)又稱(chēng)霍爾數字電路，是一種新型的電器配件，由反向電壓保護器、精密電壓調節器、霍爾電壓發(fā)生器、差分放大器、施密特觸發(fā)器、溫度補償器和互補型集電極開(kāi)路輸出器等七部分組成，具有無(wú)觸點(diǎn)、低功耗、長(cháng)使用壽命、響應頻率高等特點(diǎn)，內部采用環(huán)氧樹(shù)脂封灌成一體化，能在各類(lèi)惡劣環(huán)境下可靠的工作。該電路由于具有高達400 mA的負載能力，并且是互補型輸出，因此，它是無(wú)刷風(fēng)扇最理想的器件。 

二、霍爾開(kāi)關(guān)--原理

霍爾效應說(shuō)的是當一塊通有電流的金屬或半導體薄片垂直地放在磁場(chǎng)中時(shí)，薄片的兩端就會(huì )產(chǎn)生電位差的現象，兩端具有的電位差值稱(chēng)為霍爾電勢U，其表達式為：U=KIB/d

式中，K為霍爾系數，I為薄片中通過(guò)的電流，B為外加磁場(chǎng)的磁感應強度，d是薄片的厚度。

霍爾開(kāi)關(guān)屬于有源磁電轉換器件，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，可方便的把磁輸入信號轉換成實(shí)際應用中的電信號，同時(shí)，又可滿(mǎn)足工業(yè)場(chǎng)合實(shí)際應用中易操作和可靠性的要求。

在外磁場(chǎng)的作用下，當磁感應強度超過(guò)導通閾值BOP 時(shí)，霍爾電路輸出管導通，輸出低電平。之后B 再增加，電路仍保持導通態(tài)。若外加磁場(chǎng)的B 值降低到BRP 時(shí)，輸出管截止，輸出高電平。我們稱(chēng)BOP 為工作點(diǎn)，BRP         為釋放點(diǎn)，BOP-BRP=BH 稱(chēng)為回差?；夭畹拇嬖谑归_(kāi)關(guān)電路的抗干擾能力增強。

三、霍爾開(kāi)關(guān)--原理結構

霍爾開(kāi)關(guān)電路由反向電壓保護器、精密電壓調節器、霍爾電壓發(fā)生器、差分放大器、施密特觸發(fā)器、溫度補償器和互補型集電極開(kāi)路輸出器等七部分組成。下面我們簡(jiǎn)單介紹一下各部分的功能。

電壓調節器：當電源電壓從3.5V~20V變化時(shí)，保證該電路正常工作。

反向保護器：當應用電源反接或在使用過(guò)程中受到反向脈沖電壓的干擾時(shí)，對電路起保護作用，保護電壓可達30V;

霍爾電壓發(fā)生器：將變化的磁信號轉換成相應的電信號。

差分放大器：將霍爾電壓發(fā)生器輸出的微弱電壓信號放大。

施密特觸發(fā)器：將差分放大器輸出的模擬信號轉換成數字信號。

溫度補償器：確保集成電路在-20℃~+85℃之間可靠地工作。

互補輸出器：輸出電流可直接驅動(dòng)無(wú)刷風(fēng)機的兩組繞組。

由上圖可知，當無(wú)刷風(fēng)機接通電源時(shí)，若霍爾電壓發(fā)生器受到交變磁場(chǎng)的作用，輸出端②和③的電位狀態(tài)也隨著(zhù)發(fā)生變化，從而改變負載電流的方向，使風(fēng)機正常運轉。

四、霍爾開(kāi)關(guān)--分類(lèi)

1、單極霍爾效應開(kāi)關(guān)(數字輸出)

單極霍爾效應開(kāi)關(guān)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(kāi)啟;當磁通密度降至低于工作閾值 (Brp) 時(shí)，晶體管會(huì )關(guān)閉。滯后 (Bhys) 是兩個(gè)閾值 (Bop-Brp) 之間的差額。即使存在外部機械振動(dòng)及電氣噪音，此內置滯后頁(yè)可實(shí)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(jiǎn)單的磁棒或磁桿一同使用。單極性霍爾開(kāi)關(guān)它的正反面會(huì )各指定一個(gè)磁極感應才會(huì )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(huì )造成單極性不感應輸出。

2、雙極霍爾效應開(kāi)關(guān)(數字輸出)

雙極性霍爾具體又分雙極性不帶鎖存型霍爾開(kāi)關(guān)和雙極性鎖存型霍爾開(kāi)關(guān)。

雙極霍爾效應開(kāi)關(guān)通常在南極磁場(chǎng)強度足夠的情況下打開(kāi)，并在北極磁場(chǎng)強度足夠的情況下關(guān)閉，但如果磁場(chǎng)被移除，則是隨機輸出，有可能是打開(kāi)，也有可能是關(guān)閉。雙極鎖存型霍爾效應開(kāi)關(guān)通常在南極磁場(chǎng)強度足夠的情況下打開(kāi)，并在北極磁場(chǎng)強度足夠的情況下關(guān)閉，但如果磁場(chǎng)被移除，不會(huì )更改輸出狀態(tài)。這些霍爾效應開(kāi)關(guān)可使用南北交變磁場(chǎng)、多極環(huán)磁鐵進(jìn)行磁驅動(dòng)。

3、雙極鎖存型霍爾效應開(kāi)關(guān)(數字輸出)

當置于n極(或s極)時(shí)開(kāi)啟，磁場(chǎng)移除后繼續保持開(kāi)啟;而只有當置于s極(或n極)時(shí)才會(huì )關(guān)閉，磁場(chǎng)移除后繼續保持其開(kāi)啟或關(guān)閉狀態(tài)，直到下次磁場(chǎng)改變。這種保持上次狀態(tài)的特性即鎖存特性，這種類(lèi)型的霍爾效益開(kāi)關(guān)即雙極鎖存型霍爾效應開(kāi)關(guān)。

4、全極霍爾效應開(kāi)關(guān)(數字輸出)

與其他霍爾效應開(kāi)關(guān)不同，只要存在強度足夠大的北極或南極磁場(chǎng)，這些器件就能打開(kāi);而在沒(méi)有磁場(chǎng)的時(shí)候，輸出會(huì )關(guān)閉。

5、線(xiàn)性霍爾效應傳感器 IC(模擬輸出)

線(xiàn)性霍爾效應傳感器 IC 的電壓輸出會(huì )精確跟蹤磁通密度的變化。在靜態(tài)(無(wú)磁場(chǎng))時(shí)，從理論上講，輸出應等于在工作電壓及工作溫度范圍內的電源電壓的一半。增加南極磁場(chǎng)將增加來(lái)自其靜態(tài)電壓的電壓。相反，增加北極磁場(chǎng)將增加來(lái)自其靜態(tài)電壓的電壓。這些部件可測量電流的角、接近性、運動(dòng)及磁通量。它們能夠以磁力驅動(dòng)的方式反映機械事件。

6、微功耗型霍爾效應開(kāi)關(guān)(數字輸出)

隨著(zhù)手機、筆記本電腦、DV等便攜式設備的普及，對霍爾IC的功耗提出要求，由此產(chǎn)生了一大類(lèi)新的霍爾IC。它是數字霍爾IC按功耗單獨分出的一類(lèi)，其內部采用休眠機制降低功耗，平均功耗可以達到uA級。它也可按功能分為單級型霍爾IC、鎖定型霍爾IC、和全級霍爾IC三類(lèi)。這類(lèi)一般用于電池長(cháng)期供電的系統。

五、霍爾開(kāi)關(guān)--失效鑒定

給您一個(gè)簡(jiǎn)單的方法：霍爾面向自己(印章面)，管腳向下，從左到右分別為：正極(開(kāi)關(guān)霍爾4.5V到24V，線(xiàn)性霍爾5V)、負極、輸岀(信號)，在正極和輸出接電阻(1到10K)。在負極和輸出間接一個(gè)發(fā)光二極管(或用萬(wàn)用表測量電壓，高電平等于電源電壓低電平約等于零)。接電后用磁鐵靠近或遠離霍爾可以看到發(fā)光二極管是否發(fā)光變化。如有變化就好的，沒(méi)變化就是壞的。

六、霍爾開(kāi)關(guān)--單極開(kāi)關(guān)電路(OH137)

霍爾開(kāi)關(guān)分為單極開(kāi)關(guān)和雙極開(kāi)關(guān)，下面OH137為單極開(kāi)關(guān)，雙極開(kāi)關(guān)可在網(wǎng)上查詢(xún)下OH413，OH41等，作為參考電腦，具體詳情請看如下↓。

OH137 霍爾開(kāi)關(guān)電路是為了適用客戶(hù)低成本高性能要求開(kāi)發(fā)生產(chǎn)的系 列產(chǎn)品，其應用領(lǐng)域廣泛，性能可靠穩定。電路內部由反向電壓保護器、電 壓調整器，霍爾電壓發(fā)生器，差分放大器，史密特觸發(fā)器和集電極開(kāi)路輸出 級組成，能將變化的磁場(chǎng)訊號轉換成數字電壓輸出。

典型應用領(lǐng)域：直流無(wú)刷電機、家用電器、縫紉設備、紡織機械、編碼器、安全報警裝置等 自動(dòng)化控制領(lǐng)域。

極限參數：(TA=25℃)

電源電壓 VCC···························4.5-24V

輸出負載電流 IO···················25mA

工作溫度范圍 TA ···············-40～85℃

貯存溫度范圍 TS ················-55～150℃

磁特性： (VCC=4.5～24V) 1mT=10GS

測試電路

外型尺寸圖：

七、霍爾開(kāi)關(guān)--集成傳感器的應用

霍爾開(kāi)關(guān)集成傳感器的基本用途包括以下一些領(lǐng)域：點(diǎn)火系統、保安系統、轉速、里程測定、機械設備的限位開(kāi)關(guān)、按鈕開(kāi)關(guān)、電流的測定與控制、位置及角度的檢測，等等。

(1)霍爾式轉速傳感器。圖8-30示出了幾種霍爾式轉速傳感器的結構。

(2)霍爾計數裝置。圖8-31示出了霍爾傳感器對鋼球計數的裝置的工作原理示意圖及電路圖。

因為鋼球為強磁性物體，所以在裝置中將水久磁鐵固定當有鋼球滾過(guò)時(shí)，磁場(chǎng)就發(fā)生一次變化，傳感器輸出的霍爾電壓也變化一次，這相當于愉出一個(gè)脈沖，該脈沖信號經(jīng)運算放大器放大后。送人三極管的基極，三極管便導通一次，在三極管的集電極上接一個(gè)計數器，即可對滾過(guò)的鋼球計數。

(3)霍爾接近開(kāi)關(guān)(圖8-32)。運動(dòng)部件上裝有一塊永久磁鐵，它的軸線(xiàn)與傳感器的軸線(xiàn)處在同一直線(xiàn)上。當磁鐵隨運動(dòng)部件移動(dòng)到距傳感器幾毫米至兒十毫米(由設計確定)時(shí)，傳感器的輸出由高電平變?yōu)榈碗娖?，?jīng)驅動(dòng)電路使繼電器吸合或釋放，運動(dòng)部件停止。