1.1 測(cè)量磁場(chǎng)

使用霍爾器件檢測(cè)磁場(chǎng)的方法極為簡(jiǎn)單，將霍爾器件作成各種形式的探頭，放在被測(cè)磁場(chǎng)中，因霍爾器件只對(duì)垂直于霍爾片的表面的磁感應(yīng)強(qiáng)度敏感，因而必須令磁力線和器件表面垂直，通電后即可由輸出電壓得到被測(cè)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度。若不垂直，則應(yīng)求出其垂直分量來(lái)計(jì)算被測(cè)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度值。而且，因霍爾元件的尺寸極小，可以進(jìn)行多點(diǎn)檢測(cè)，由計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，可以得到場(chǎng)的分布狀態(tài)，并可對(duì)狹縫，小孔中的磁場(chǎng)進(jìn)行檢測(cè)。

1.2 工作磁體的設(shè)置

用磁場(chǎng)作為被傳感物體的運(yùn)動(dòng)和位置信息載體時(shí)，一般采用*磁鋼來(lái)產(chǎn)生工作磁場(chǎng)。例如，用一個(gè) 5×4×2.5 （ mm3 ）的釹鐵硼 Ⅱ 號(hào)磁鋼，就可在它的磁極表面上得到約 2300 高斯的磁感應(yīng)強(qiáng)度。在空氣隙中，磁感應(yīng)強(qiáng)度會(huì)隨距離增加而迅速下降。為保證霍爾器件，尤其是霍爾開(kāi)關(guān)器件的可靠工作，在應(yīng)用中要考慮有效工作氣隙的長(zhǎng)度。在計(jì)算總有效工作氣隙時(shí)，應(yīng)從霍爾片表面算起。在封裝好的霍爾電路中，霍爾片的深度在產(chǎn)品手冊(cè)中會(huì)給出。

因?yàn)榛魻柶骷枰ぷ麟娫矗谧鬟\(yùn)動(dòng)或位置傳感時(shí)，一般令磁體隨被檢測(cè)物體運(yùn)動(dòng)，將霍爾器件固定在工作系統(tǒng)的適當(dāng)位置，用它去檢測(cè)工作磁場(chǎng)，再?gòu)臋z測(cè)結(jié)果中提取被檢信息。

工作磁體和霍爾器件間的運(yùn)動(dòng)方式有： (a) 對(duì)移； (b) 側(cè)移； (c) 旋轉(zhuǎn)； (d) 遮斷。如圖 7 所示，圖中的 TEAG 即為總有效工作氣隙。

圖 7 霍爾器件和工作磁體間的運(yùn)動(dòng)方式

在遮斷方式中，工作磁體和霍爾器件以適當(dāng)?shù)拈g隙相對(duì)固定，用一軟磁（例如軟鐵）翼片作為運(yùn)動(dòng)工作部件，當(dāng)翼片進(jìn)入間隙時(shí)，作用到霍爾器件上的磁力線被部分或全部遮斷，以此來(lái)調(diào)節(jié)工作磁場(chǎng)。被傳感的運(yùn)動(dòng)信息加在翼片上。這種方法的檢測(cè)精度很高，在 125℃ 的溫度范圍內(nèi)，翼片的位置重復(fù)精度可達(dá) 50μm 。

圖 8 在霍爾器件背面放置磁體

也可將工作磁體固定在霍爾器件背面（外殼上沒(méi)打標(biāo)志的一面），讓被檢的鐵磁物體（例如鋼齒輪）從它們近旁通過(guò)，檢測(cè)出物體上的特殊標(biāo)志（如齒、凸緣、缺口等），得出物體的運(yùn)動(dòng)參數(shù)。

1.3   與外電路的接口

霍爾開(kāi)關(guān)電路的輸出級(jí)一般是一個(gè)集電極開(kāi)路的 NPN 晶體管，其使用規(guī)則和任何一種相似的 NPN 開(kāi)關(guān)管相同。輸出管截止時(shí)，輸漏電流很小，一般只有幾 nA ，可以忽略，輸出電壓和其電源電壓相近，但電源電壓zui高不得超過(guò)輸出管的擊穿電壓（即規(guī)范表中規(guī)定的極限電壓）。輸出管導(dǎo)通時(shí)，它的輸出端和線路的公共端短路。因此，必須外接一個(gè)電阻器（即負(fù)載電阻器）來(lái)限制流過(guò)管子的電流，使它不超過(guò)zui大允許值（一般為 20mA ），以免損壞輸出管。輸出電流較大時(shí)，管子的飽和壓降也會(huì)隨之增大，使用者應(yīng)當(dāng)特別注意，僅這個(gè)電壓和你要控制的電路的截止電壓（或邏輯 “ 零 ” ）是兼容的。

以與發(fā)光二極管的接口為例，對(duì)負(fù)載電阻器的選擇作一估計(jì)。若在 Io 為 20mA （霍爾電路輸出管允許吸入的zui大電流），發(fā)光二極管的正向壓降 VLED=1.4V ，當(dāng)電源電壓 VCC=12V 時(shí)，所需的負(fù)載電阻器的阻值 （ 4 ）

和這個(gè)阻值z(mì)ui接近的標(biāo)準(zhǔn)電阻為 560Ω ，因此，可取 560Ω 的電阻器作為負(fù)載電阻器。

用圖 9 表示簡(jiǎn)化了的霍爾開(kāi)關(guān)電路，圖 10 表示與各種電路的接口：（ a ）與 TTL 電路； (b) 與 CMOS 電路； (c) 與 LED ； (d) 與晶閘管。

  圖 9 簡(jiǎn)化的霍爾開(kāi)關(guān)示意圖

圖 10  霍爾開(kāi)關(guān)與電路接口舉例

與這些電路接口時(shí)所需的負(fù)載電阻器阻值的估算方法，和式（ 4 ）的方法相同。

若受控的電路所需的電流大于 20mA ，可在霍爾開(kāi)關(guān)電路與被控電路間接入電流放大器。

霍爾器件的開(kāi)關(guān)所需的電流大于 20mA ，可在霍爾開(kāi)關(guān)電路與被電路間接入電流放大器。