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什麼是Hall傳感器？
霍爾效應傳感器以美國物理學家埃德溫·霍爾 (Edwin Hall) 的名字命名，他發現電和磁可以共同移動物體，霍爾效應傳感器利用這一原理將磁編碼信息轉換為電信號。 這些設備具有廣泛的應用，霍爾效應傳感器通常用於汽車系統中來感測位置、距離和速度。 這些巧妙的設備應用於各個領域，但最引人注目的可能是防抱死制動系統 (ABS) 和協助點火正時的內燃機。 本指南將介紹您需要了解的有關霍爾效應傳感器的所有信息，包括設備背後的科學原理、該傳感器的應用以及如何進行霍爾效應傳感器測量。 首先，了解該設備的工作原理非常重要。
Hall傳感器如何工作？
當電流流過任何材料時，電流中的電子自然會沿直線移動，電流在充電時會產生自己的磁場。
如果將帶電材料放置在永磁體的兩極之間，則電子在穿過材料時將偏離一條曲線路徑，而不是沿直線移動。 發生這種情況是因為它們自己的磁場與永磁體的對比磁場發生反應。
由於這種新的彎曲運動，更多的電子出現在帶電材料的一側。 通過這種方式，來自永磁體和電流的電勢差（或電壓）將出現在與磁場成直角的材料上。
那麼，霍爾效應傳感器如何工作？ 霍爾效應傳感器使用半導體（例如矽），通過測量設備置於磁場中時變化的電壓來工作。 換句話說，一旦霍爾效應傳感器檢測到它現在處於磁場中，它就能夠感知物體的位置。
Hall傳感器和磁鐵 磁鐵是霍爾效應傳感器固有的，可通過外部磁場的存在來激活。 然後，該設備能夠僅通過磁場強度的不同來感知物體的靠近或遠離。
舉例來說，如果將霍爾效應傳感器放置在門框中並在門上放置磁鐵，則傳感器將能夠通過磁場的存在來檢測門何時打開或關閉。 所有磁場都有兩個重要特徵。 首先，所謂的“磁通密度”是指通過單位面積的磁流量，其次，所有磁鐵都具有兩個極性（北極和南極）。
霍爾效應傳感器發出的輸出信號代表設備周圍磁場的密度。 霍爾效應傳感器具有預設閾值，當磁通密度超過此限制時，設備能夠通過生成稱為“霍爾電壓”的輸出來檢測磁場。
霍爾效應傳感器內部都有一片薄薄的半導體材料，該材料通過連續電流產生磁場。 當設備放置在外部磁鐵附近時，磁通量會對半導體材料施加力。 該力引起電子運動，產生可測量的霍爾電壓並激活霍爾效應傳感器。
霍爾效應傳感器的輸出霍爾電壓與穿過半導體材料的磁場強度成正比。 通常，該輸出電壓非常小（僅等於幾微伏），許多霍爾效應器件包括內置直流放大器以及邏輯開關電路和穩壓器，它們有助於提高靈敏度（從而提高有效性） 設備的。
Hall 效應傳感器類型
霍爾效應傳感器有兩種類型：具有線性（或模擬）輸出的設備和具有數字輸出的設備。 模擬傳感器使用連續電壓輸出，該輸出在強磁場中增加，在較弱磁場中減少。
對於線性輸出霍爾效應傳感器，隨著設備與磁鐵接觸時外部磁場強度的增加，輸出信號會並行增加，直到達到電源施加的限制。
相反，數字輸出設備具有“施密特觸發器”，這是一種雙穩態電路，當電壓上升和下降到不同閾值時，穩定地增加和減少輸出。
借助施密特觸發器，當通過霍爾效應傳感器的磁通量超過設備的預設值時，設備的輸出會將其從“關閉”切換為“打開”。 當傳感器移入和移出磁場時，設備中的內置磁滯消除了輸出信號的任何振盪。
數碼Hall傳感器
數碼霍爾效應傳感器有兩種類型：雙極和單極，其不同取決於操作它們所需的磁場類型。
雙極數字霍爾效應傳感器需要正磁場（來自磁體的南極）來操作它們，並使用負磁場（來自北極）來釋放它們。 單極傳感器只需要一個磁南極即可在它們移入和移出磁場時操作和釋放它們。
由於大多數數字霍爾效應傳感器的輸出驅動能力非常小，因此大多數這些設備無法直接切換大電氣負載。 許多數字傳感器通過使用集電極開路 NPN 晶體管來應對這一問題。
晶體管充當開關，當磁通密度高於霍爾效應傳感器“導通”點時，會將輸出端子短路到地。 有多種霍爾效應開關可供選擇，適用於各種不同的任務。
Hall 效應傳感器用途
解釋了霍爾效應傳感器的工作原理以及可用的不同類型後，什麼時候使用這些設備？ 霍爾效應傳感器應用有多種，設備的用途因磁鐵的放置方式及其朝向傳感器移動的方式而異。
磁鐵運動的類型包括：正面、側向、推拉和推推等，這些變體改變了傳感器拾取磁場的方式。 在了解霍爾效應傳感器的不同用途之前，有必要先了解兩種最常見的磁運動，以了解它們的工作原理和原因。
正面檢測
這要求磁場垂直於霍爾效應傳感器，並且磁鐵直接接近傳感器。 在這種方法中，線性傳感器通過磁鐵的距離來檢測磁場的強度。 磁場越近，磁場越強，輸出電壓就越大。
側向檢測
這是當磁鐵以側向運動穿過霍爾效應傳感器的表面時。 這種類型的運動對於計算旋轉磁鐵或檢測電機的旋轉速度特別有用。
不同的磁運動為霍爾效應傳感器提供了多種用途。 這些設備最常見的應用是測量工業和家庭環境中物體的存在、位置和接近度。
在家裡，您的打印機中可能有一個霍爾效應傳感器，用於檢測打開的蓋子或何時需要補充紙張。 側向檢測運動允許霍爾效應傳感器用作轉速傳感器，這對於汽車和其他車輛的車速表以及自行車車輪、齒輪齒和電子點火系統特別有用。
霍爾效應傳感器的其他用途包括電流傳感器、壓力傳感器和流體流量傳感器，這些傳感器通常用於工業和製造過程。 霍爾效應傳感器也是一種有效的非接觸式測量電流互感器直流磁通量的方法。
還有其他需要非接觸式開關的霍爾效應傳感器應用，例如電動氣槍、卡丁車速度控制以及電動氣動彩彈槍的觸發器。
Hall 汽車應用
除了這些不同的應用之外，霍爾效應傳感器的主要功能之一是在汽車行業，該設備具有多種用途，包括汽車燃油油位指示器。
霍爾效應傳感器有兩種用於測量燃油油位的方法。 首先，在垂直漂浮系統中，永磁體固定在漂浮物體的表面，而傳感器安裝在水箱頂部，與磁鐵成一直線。
給汽車或車輛加滿油後，浮動磁鐵上升到油箱頂部，將磁場帶向傳感器並增加霍爾電壓。 隨著燃油液位降低，磁鐵下降，霍爾電壓也隨之降低。
除了測量燃油之外，霍爾效應傳感器還通常用於對車輪和軸等旋轉部件的速度進行計時，並且在測量車輛速度和轉速等各種“轉速表”中特別有用。
霍爾效應傳感器在存在水、振動或污垢等會影響光學和光傳感器的情況下特別有用。 這就是為什麼它們在工業應用中特別有效，因為磁場不會被外部因素中斷。
Hall 效應傳感器智能手機
這些多功能傳感器具有廣泛的應用，手機和其他移動設備（例如平板電腦）中的霍爾效應傳感器用於檢測翻蓋，這些設備通常配備有磁鐵。
當翻蓋關閉時，磁鐵會被吸向智能手機或平板電腦上的霍爾傳感器。 翻蓋提供磁場，從而產生霍爾電壓。 在電路中使用施密特觸發器，當霍爾傳感器檢測到這種磁力時，移動設備能夠執行特定操作，例如關閉屏幕。
通過使用霍爾效應傳感器，當屏幕被覆蓋且無法使用時，屏幕將被禁用，從而延長電池壽命。
霍爾效應傳感器比其他設備更受歡迎，因為它們非常小，製造簡單且便宜，並且不易受大範圍溫度變化的影響，這對於手機特別有用。
