14 器件篇-霍尔传感器基础知识(2)

文摘   2024-09-28 21:45   湖北  

线性霍尔效应传感器具有多种特性,例如多种输出类型和封装选项、高性能和低功耗。无论是检测磁体的线性行程还是旋转应用的角度位置,这些传感器都能提供精确可靠的测量来满足您的系统要求。

目录

  • 初识线性霍尔传感器

  • 线性霍尔传感器的原理

  • 线性霍尔传感器的应用

  • 线性霍尔传感器的推荐

  • Layout注意事项

1 初识线性霍尔霍尔传感器

线性霍尔IC进行模拟输出,与数字输出的霍尔IC相比,位置检测精度更高。

2 线性霍尔传感器的原理

线性霍尔IC通过信号处理IC,将内置的霍尔元件的输出电压进行放大,在0~Vcc的范围内进行线性输出(下图)。信号处理IC的放大率的差异,形成了不同灵敏度的线性霍尔IC产品。

不施加磁场时,输出为Vcc/2。施加N极或S极磁场时,输出发生增减(0~Vcc)。施加的磁场超出规格范围时,输出饱和。
因此,建议根据需要测量的磁场范围选择相匹配灵敏度的线性霍尔
IC,以便有效利用线性霍尔IC的输出范围。

与霍尔IC一样,线性霍尔IC的输出电压范围由电源决定,后端微控制器能够快速接收。

3 线性霍尔传感器的应用

  • 输入控制摇杆

摇杆控制也是一种模拟接口,常见于无线装置操控和游戏手柄。遥杆组成包括摇杆、圆形磁铁、线性霍尔IC(供电电压为VCC)。线性霍尔IC值与固定摇杆的正下方,具体见图。摇杆主要有三种状态:默认状态(2)、向左滑动(1)、向右滑动(3)。

  • 默认状态2

    S极和N极的中间位置正对线性霍尔传感器,此时线性霍尔传感器的输出电压接近VCC/2。

  • 向左滑动(1

    S极正对线性霍尔传感器的面积逐渐增加,此时线性霍尔传感器的输出电压位于0~VCC/2

  • 右滑动3

    N极正对线性霍尔传感器的面积逐渐增加,此时线性霍尔传感器的输出电压位于VCC/2~VCC

说明:这种布局的的摇杆的检测精度一般为±30°。

  • 开环电流传感器

主要工作原理:目标线缆周围产生磁场,依据磁场的大小来检测通过该线缆的电流。

4 线性霍尔传感器推荐

大家推荐一款TI的霍尔传感器DRV5055系列,供电电压电压为3.3V或者5V,精度要求±10%
  • 灵敏度选项:
    • A1/Z1:100mV/mT,±21mT范围
    • A2/Z2:50mV/mT,±42mT范围
    • A3/Z3:25mV/mT,±85mT范围
    • A4/Z4:12.5mV/mT,±169mT 范围
      A系列与Z系列的区别在于器件随温度增加灵敏度的速率不同。具体见下:
  • 高度20kHz检测带宽。
典型设计以及输出电压与磁场强度的关系见下:

5 Layout注意事项

DRV5055对垂直于封装顶部的磁场分量很敏感。

磁场在没有明显干扰的情况下穿过大多数非铁磁材料。将霍尔效应传感器嵌入塑料或铝制外壳中来感应外部磁体是惯常的做法。磁场也很容易穿过大多数印刷电路板,这使得将磁体放置在另一侧成为可能。

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