霍尔传感器基础知识(1)

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霍尔传感器是用霍尔元件根据霍尔效应原理制造出来的，是一种用途十分广泛的磁电转换元件。霍尔传感器主要分为线型霍尔传感器和开关型霍尔传感器，在生活中应用都十分广泛。今天我们先对开关型霍尔传感器展开讲解一下。

1 初识霍尔开关

霍尔开关是将磁感应强度转换为电路可识别的电信号。开关型霍尔开关简称为霍尔开关，其输出只有高电平和低电平两种状态。当磁感应强度B达到一定强度时，霍尔传感器的输出值发生翻转。
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2 霍尔开关的分类

霍尔开关可以分为单极型霍尔开关、全极型霍尔开关、锁存型霍尔开关。不管是哪种霍尔开关，都有磁性工作阈值，具体有以下几种：
Bop表示磁性增强时的工作阈值。
Brp表示磁性减弱时的工作阈值。
磁带表示两个工作阈值的差值，即Bop-Brp。

单极性霍尔开关

单极性：单极性霍尔开关只对特定方向的磁场响应，通常是对“北极”或“南极”磁场敏感。当磁场的方向达到一定强度时，霍尔元件产生的电压会被转换为电信号，控制开关的打开或关闭。

开关状态：在没有磁场或磁场强度较弱时，霍尔开关处于关闭状态；当磁场达到一定强度时，霍尔开关会打开，产生输出信号。

全型性霍尔开关

响应北极与南极：当磁场的北极接近霍尔开关时，霍尔元件会产生一个特定的霍尔电压，触发开关输出一个信号（比如从低电平变为高电平）。

当南极接近时，霍尔元件会产生方向相反的霍尔电压，触发开关输出不同的信号（如从高电平变为低电平）。

开关输出：在没有磁场作用时，霍尔开关处于“关闭”状态。

当磁场存在时，霍尔开关会根据磁场的极性（北极或南极）改变输出状态。

锁存型霍尔开关

锁存型霍尔开关与全极型霍尔开关类似，对南极（S）和北极（N）都有响应，唯一不同的是锁存器霍尔开关的磁性工作阈值Bop和磁性工作阈值Brp分布在两个磁极。

锁存型霍尔开关内置了锁存电路，它的作用是“记住”输入的磁场方向和状态。当磁场的极性改变时，锁存电路会改变输出状态。换句话说，它“锁住”当前的状态，直到发生磁场方向变化，才会切换输出。

输出信号： 锁存型霍尔开关的输出通常有两种状态：高电平和低电平。当一个特定方向的磁场（如北极）作用时，开关输出变为一个状态（例如高电平）。 当另一个方向的磁场（如南极）作用时，输出会锁存为另一个状态（如低电平）。
 

3 霍尔开关的原理图设计

霍尔开关的封装一般有两种形式，分别直插型和标贴型。这两种形式的霍尔开关电路设计都是类似的，其典型应用电路见下：

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电路分析：

电源引脚一般放置0.1uF电容，用于滤除高频耦合噪声；
为了提高响应速率，一般会在输出的引脚上添加上拉电阻，取值范围一般为1K~10K，输出端的电容CL一般为可选。

4 霍尔开关的实际应用

电机控制
  应用：在电机中，开关型霍尔传感器广泛用于检测转子的位置或旋转方向，进而控制电机的启动、停止或速度调节。
  原理：霍尔开关可以检测磁铁在电机转子上的位置，电机驱动系统根据霍尔传感器的输出信号来调整电流的方向或频率，控制电机的转动。

转速和位置传感
 应用：用于测量转速或监测旋转体的位置，如旋转编码器、风扇、泵等。
 原理：通过在旋转轴上安装一个磁铁，霍尔开关可以检测磁场的变化，并输出脉冲信号，反映旋转物体的速度或位置。

限位开关
  应用：霍尔开关用于机械设备中的限位检测，如自动化设备、输送带等。
  原理：当物体或部件靠近霍尔传感器时，传感器会检测到磁场的变化，触发开关动作。这样可以确保设备在运行中不会超出设定的限制位置。

速度计和计数器
应用：在车辆、计步器或其他计数设备中，霍尔开关可以用来测量速度或计数。
  原理：当带有磁铁的轮子或其他部件旋转时，霍尔开关会产生脉冲信号，脉冲的频率可以用来计算速度，或者根据脉冲数量来计数转动的次数。

 接近传感
  应用：霍尔开关常用于接近传感器系统，如自动门、停车场系统等。
  原理：当人或物体靠近传感器时，磁场的变化触发开关的动作，实现接近检测。

在笔记本电脑中的应用

霍尔元件在笔记本电脑中主要是开关的应用，当笔记本电脑闭合时，笔记本的屏幕会自动熄灭，笔记本整机进入待机休眠状态，靠的就是霍尔元件。一般情况下，它是在笔记本的屏幕面内安装磁体，在对应部分装上霍尔传感器，当屏幕开启时，磁铁会远离传感器，笔记本电脑便能够正常工作;当屏幕闭合时，磁铁接近霍尔元件时，从而导致霍尔传感器附近的磁场产生变化。

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霍尔开关推荐的几款型号

矽睿半导体推出的单极开关型霍尔SWC254N

SWC254N是一颗微功耗、高灵敏度北(N)极型的霍尔开关传感装置。

SWC254N内部电路包含了霍尔薄片、电压稳压模块、信号放大处理模块、动态失调消除模块以及

CMOS输出级。由于SWC254N 使用先进的Bi-CMOS 工艺，整体优化了的线路结构，使得产品获得极低

的输入误差反馈。产品采用了动态失调消除技术，该技术能 够消除由封装应力，热应力，以及温度梯度

所造成的失调电压，提高器件的一致性。同时该产品采用及其小型化的封装工艺，使得产品 更具极高的

性能和市场优势。

SWC254N使用缩小型贴片SOT-323封装，工作温度范围为 -40~130°C。可应用于无刷电机、仪器仪、PDA、笔记本电脑。

矽睿半导体推出的双极锁存型霍尔SWF210NS

SWF210NS是一颗低功耗、高频高灵敏度的双极锁存型霍尔开关传感装置。特别适用于使用电池电

源的便携式电子产品应用电路，如无刷电机、速度检测、线性位置检测、角度检测等电路应用。

SWF210NS内部电路包含了霍尔薄片、电压稳压模块、信号放大处理模块、动态失调消除模块以及

CMOS输出级。同时该产品采用及其小型化的封装工艺，使得产品 更具极高的性能和市场优势。

SWF210NS为SOT-23封装，工作温度范围为-40~130℃。可应用于无刷电机、速度检测、线性位置检测、角度检测等电路应用

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