霍爾傳感器 是基于霍爾效應的磁場傳感器?；魻栃谴烹娦囊环N，是由霍爾（A.H.Hall，1855-1938）于1879年在研究金屬導電機理時發(fā)現(xiàn)的。后來人們發(fā)現(xiàn)半導體、導電流體等也有此效應，而且半導體的霍爾效應比金屬的強得多。利用此現(xiàn)象制成的各種霍爾元件廣泛應用于工業(yè)自動化技術(shù)、檢測技術(shù)、信息處理等方面?；魻栃茄芯堪雽w材料性能的一種基本方法，通過霍爾效應實驗測得的霍爾系數(shù)可以確定半導體材料的導電類型、載流子濃度、載流子遷移率等重要參數(shù)。
霍爾效應原理
霍爾效應的本質(zhì)是運動帶電粒子在磁場中受洛倫茲力的作用而發(fā)生偏轉(zhuǎn)。當帶電粒子（電子或空穴）被限制在固體材料中時，這種偏轉(zhuǎn)會導致正負電荷在垂直于電流和磁場的方向上積累，從而產(chǎn)生額外的橫向電場，即霍爾場EH。
電流IS通過N型或P型霍爾元件，磁場B的方向與電流IS方向垂直，磁場方向由內(nèi)向外，對于N型半導體和P型半導體，產(chǎn)生的方向如下圖所示。（由此可判斷霍爾元件的性質(zhì)——N型還是P型）。
霍爾電位差EH阻止載流子繼續(xù)向側(cè)面偏移，當載流子所受的橫向電場力FE等于洛倫茲力FB時，霍爾元件兩側(cè)電荷的積累達到動態(tài)平衡。
由于：FE=eEH，F(xiàn)B=evB，所以：eEH=eVB(1)
設(shè)樣品寬度為b，厚度為d，載流子濃度為n，則：IS=nevbd(2)
從（1）和（2）我們可以得到：
霍爾電位差UH=EHb=(1/ne)(ISB/d)=RH(ISB/d)
RH=1/ne為材料的霍爾系數(shù)，是反映材料霍爾效應強弱的重要參數(shù)。
對于一個固定的霍爾元件，厚度d是固定的，KH為霍爾元件的霍爾系數(shù)，我們可以得到：
UH=KHISB(3)
即：霍爾電位差UH與電流IS、磁感應強度B成正比。
3144 霍爾傳感器
3144霍爾 傳感器電路圖
輸出有效信號為低電平，也可通過修改3144、3296電路中比較器的同相輸入端和反相輸入端來設(shè)計。
從信號原理可以看出，通過調(diào)節(jié)3296輸出的標準電壓就可以調(diào)整靈敏度，由于采用了多圈精密可調(diào)電阻對基準電壓的精確調(diào)整，所以這里靈敏度的調(diào)整也是非常精確的。
3144霍爾傳感器的磁場感應面為頂平面，只要有足夠的磁場強度在子平面觸發(fā)比較，電路中JP1的2個端子的輸出電平就不會改變。也就是說，調(diào)節(jié)3296輸出的參考電壓，就相當于調(diào)節(jié)本模塊磁場強度的觸發(fā)值。磁鐵離3144頂平面越近，磁場越強，3144輸出的電壓就越高。
編程時，請注意：
（1）如果在（1）的同時持續(xù)檢測引腳的電平狀態(tài)，則此電路模塊相當于一個獨立的按鈕，需要延時20ms進行去抖動。
（2）如果接單片機外部中斷，要根據(jù)具體情況選擇電平觸發(fā)還是邊沿觸發(fā)，LM393的觸發(fā)邊沿還是很整齊的，邊沿觸發(fā)效果好。
霍爾傳感器引腳定義和霍爾傳感器接線
正常情況下霍爾開關(guān)有棕、藍、黑三根引線，棕藍線分別接電源正負極，黑線接信號輸出線。有NPN、PNP兩種類型，需根據(jù)實際電路情況判斷。
參考電路圖：
霍爾傳感器的輸出，多數(shù)情況下是三個腳位，按照印刷的字樣依次為：1腳為工作電源（VDD），2腳為地（GND），3腳為輸出（OUT），如下圖所示：
TO-92
SOT-23
SOT-89
四腳的霍爾傳感器接線也比較常見，任意兩條對角線上的腳（1、3或者2、4）都可以作為電源正負極，比如正極就是1腳，地就是3腳，另外2/4腳就是差分電壓輸出，不懂1234也沒關(guān)系，只要選對角線上任意兩腳就行。
霍爾傳感器類型
霍爾傳感器分為線霍爾傳感器和開關(guān)霍爾傳感器兩種。
（1）開關(guān)型霍爾傳感器由穩(wěn)壓器、霍爾元件、差分放大器、施密特觸發(fā)器和輸出級組成，輸出數(shù)字量。還有一種特殊形式的開關(guān)型霍爾傳感器，稱為鑰匙鎖霍爾傳感器。
（2）線性霍爾傳感器由霍爾元件、線性放大器、射極跟隨器組成，輸出模擬量。
線性霍爾傳感器可分為開環(huán)和閉環(huán)兩種，閉環(huán)霍爾傳感器又稱零磁通霍爾傳感器，線性霍爾傳感器主要用于交流、直流電流、電壓的測量。
開關(guān)霍爾傳感器
如下圖所示，其中BNP為動作點“開”的磁感應強度，BRP為釋放點“關(guān)”的磁感應強度。當施加的磁感應強度超過動作點Bnp時，傳感器輸出低電平。當磁感應強度降至動作點Bnp以下時，傳感器輸出電平不變。當磁感應強度降至釋放點BRP時，傳感器由低電平變?yōu)楦唠娖?。Bnp與BRP之間的滯后作用使開關(guān)動作更加可靠。
線性霍爾傳感器
線性霍爾傳感器主要用于交直流電流、電壓測量。其輸出電壓與外加磁場強度呈線性關(guān)系，如下圖所示，可以看出在磁感應強度B1~B2范圍內(nèi)有很好的線性，而當磁感應強度超過此范圍時，則處于飽和狀態(tài)。
霍爾傳感器應用
霍爾傳感器在手機中的應用
主要用于開合屏幕。合上保護殼，手機會自動進入休眠狀態(tài)。翻開保護殼即可立即喚醒手機，無需點擊任何按鈕。
說到底還是離不開“開關(guān)”二字。在電話機中，有一個我們不怎么用卻必不可少的鍵，沒錯，就是掛機鍵。掛機鍵位于放置聽筒的凹槽內(nèi)。當通話結(jié)束后，只要將聽筒放回凹槽內(nèi)，掛機鍵在聽筒重力的作用下被壓縮，從而切斷通話狀態(tài)。反之，當拿起聽筒時，電話就處于可接通狀態(tài)。
這里伸縮掛機鍵起到的“開/關(guān)”電話狀態(tài)的功能，可以通過霍爾傳感器來實現(xiàn)，如果在電話聽筒對應的位置安裝霍爾傳感器，由于聽筒內(nèi)有磁鐵，所以無論聽筒離開或放回原位，傳感器都可以檢測到磁場的變化，從而判斷電話是開機還是關(guān)機。
霍爾傳感器在BLDC電機中的應用
為了彌補接觸式傳感器的不足，霍爾傳感器得到了大力發(fā)展?；魻杺鞲衅饔捎诮Y(jié)構(gòu)堅固、無接觸、壽命長、功耗低、抗震、防污染、耐腐蝕等優(yōu)點，被廣泛應用于各類電子控制系統(tǒng)中。其中無刷直流電機，簡稱BLDC，是發(fā)展迅速、應用廣泛的一種電機設(shè)備。接下來就簡單介紹一下霍爾傳感器在無刷直流電機轉(zhuǎn)子檢測中的應用。
與有刷直流電機（目前使用最廣泛的三相 BLDC）不同，無刷直流電機采用電子換向。要使 BLDC 旋轉(zhuǎn)起來，必須按一定順序給定子通電。此時，我們需要知道轉(zhuǎn)子的位置，以便根據(jù)通電順序給相應的定子線圈通電。定子的位置由嵌入在定子中的霍爾傳感器感測。
BLDC 電機中的霍爾傳感器
通常在BLDC電機轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)軌跡周圍安裝有3個霍爾傳感器，每當轉(zhuǎn)子磁極經(jīng)過霍爾元件時，霍爾元件就會根據(jù)轉(zhuǎn)子當前磁極的極性輸出相應的高電平或低電平，從而根據(jù)3個霍爾元件產(chǎn)生電平的時序來判斷轉(zhuǎn)子的當前位置，并據(jù)此對定子繞組進行通電。
霍爾傳感器測量原理
上圖為NS磁極交替排列的轉(zhuǎn)子剖面圖。霍爾元件放置在電機的固定位置上，將霍爾元件放置在電機的定子上比較復雜，因為如果該位置不與轉(zhuǎn)子磁場相切，那么霍爾元件的測量值可能無法準確反映轉(zhuǎn)子的當前位置。鑒于上述原因，為了簡化霍爾元件的安裝，通常在電機轉(zhuǎn)子上安裝一塊多余的磁鐵，這塊磁鐵專門用于感應霍爾元件，以便它能起到與轉(zhuǎn)子磁鐵感應相同的作用。霍爾元件一般按周長放置在印刷電路板上，并配有調(diào)節(jié)蓋，以便用戶可以根據(jù)磁場的方向輕松調(diào)節(jié)霍爾元件的位置，使其工作最佳。
