霍尔传感器的原理是什么？有哪些应用？有什么优缺点？
成都的冬天是不是来了，昨天竟开始变得有点小冷了。
?
估计米亚罗的红叶又开始“泛滥”了。
?
但是我哪里也不去，呆在家里写日记。
?
本来我是想接着上一篇，再写一下直流电机，还有伺服电机的。
?
但是，我在看直流电机文档时，发现需要先理解霍尔传感器。
?
所以今天还是先说下霍尔传感器的原理。
?
这篇日记不长，读起来也很轻松。
?
花5分钟时间，我们来了解一下霍尔传感器。
?
开始吧。
?
1.霍尔传感器的原理
说起霍尔传感器，其实它的基本原理，还得从我们中学时学过的洛伦兹力说起。
左图：电子受到的洛伦兹力向右。右图，霍尔感应：薄板左右两侧因电势差，形成电压，称为霍尔感应电压。
?
我们知道，电子在磁场中运动时，会受到洛伦兹力（Lorentz force）的作用。
?
如上，我们先看左边这幅图，当电子向上运动时，其产生的电流向下。
?
好了，我们使用左手定则，让磁场B的磁感线（射入屏幕）穿入手心，也就是手心向外，并用四指指向电流方向，也就是四指向下，那么，大拇指的方向就是电子的受力方向。
?
在这幅图中，电子受力向右。
?
所以在外磁场的作用下，薄板中的电荷会向一侧倾斜。
?
在上面的例子中，电子向右侧倾斜，那么就会在左右两边形成电势差。
?
如右图，如果用电压表接在左右两侧，那么会检测到电压。
?
这就是霍尔感应的基本原理。
?
检测到的电压叫霍尔感应电压。
?
如果取走外磁场，那么霍尔电压消失。
?
如果用形象的图来表示，霍尔感应就像下面这张图。
i表示电流方向，B表示外磁场方向，V表示霍尔电压，盒子中的小圆点可以看作是电子。
?
这张图也不错，我保存一下
当然，实际的霍尔传感器，其实很小。
?
下面是一个霍尔传感器的内部结构。
?
霍尔传感器工作示意图：外部旋转磁场经霍尔感器，产生周期变化的信号，再通过传感器内部电路处理，输出数字信号，或者模拟信号。
?
其核心就是感应外部磁场（输入），产生电压（输出）。
?
这就是霍尔传感器的工作原理。
?
是不是很简单。
?
2.霍尔传感器的分类
?
按照输出量是数字量还是模拟量，霍尔传感器分为数字式和模拟式两种。
?
根据激活和关闭工作特性，霍尔传感器又分为单极式和双极式两种。
数字式霍尔传感器电路图
?
数字式霍尔传感器输出量
?
模拟式霍尔传感器电路图
模拟式霍尔传感器输出量
?
双极式霍尔传感器：分别用磁铁的两极来触发和释放霍尔传感器
?
单极式霍尔传感器：仅用磁铁的S极来触发和释放霍尔传感器
?
3.霍尔传感器的应用
上面，我们对霍尔传感器的原理和基本类型有了大体的认识。
?
那么，接下来，我们看看霍尔传感器有哪些应用。
?
当然，首先就是用在直流无刷电机上。
?
示意图如下，具体工作原理我们下一篇再讲，这里不过多解释。
霍尔传感器在无刷直流电机中的应用：霍尔传感器感应转子的位置，然后告诉控制器怎么改变线圈通电次序。
?
用作近传感器
?
探测纸的存在
?
?
作为互锁感应
?
?
作为速度传感器
当然，实际上，霍尔传感器还有更多的应用，以上只是部分例子（大部分例子来自Honeywell）。
?
到这里，我们说了霍尔传感器的一些应用。
?
那么霍尔传感器有什么优缺点呢？
?
4.霍尔传感器的优缺点
?
因为是利用磁感原理，所以霍尔传感器有如下的优点：
?
（1）可用于探测多种物理量，例如位置感应，速度以及运动方向的感应。
?
（2）因为是固态设备，而且没有活动部件，所以不会出现摩擦及磨损，理论上有无限寿命。
?
（3）稳固，高重复性，几乎免维护。
?
（4）不受振动，灰尘和水的影响。
?
（5）可应用于高速测量，例如大于100KHz，而电容和电感式传感器在如此高速应用时，输出信号就会变得扭曲。
?
（6）低成本。
?
（7）体积小，可用于表面贴装。
?
当然，也正因为如此，它也有一些缺点：
?
（1）线性霍尔传感器，测量距离受限。
?
（2）因为利用磁性，所以外部磁场可能会影响测量值。
?
（3）因为高温会影响导体电阻，反过来，会影响载流子的迁移率和霍尔传感器的灵敏度。
??
好了，让我们回顾一下，今天说了哪些东西。
?
霍尔传感器的原理，霍尔传感器的分类，霍尔传感器的应用，霍尔传感器的优缺点。
?
差不多了，今天就到这里吧。
?
如果本文对你有用，留言，点击好看，点赞都可以，鼓励我一下。
?
如果你有什么想补充的，想对罗罗说的，都可以在留言区留言，我看到后会一一回复。
?
对了，不要太想我，我们下一篇直流电机的工作原理再见。
?
相关阅读：
?
旋转编码器的原理是什么？增量式编码器和绝对式编码器有什么区别？
