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神奇的霍爾傳感器：是怎樣把磁場變成電信號的？
霍爾效應(yīng)是由美國物理學(xué)家Edwin Hall在1879年初次發(fā)現(xiàn)的。霍爾效應(yīng)的產(chǎn)生源于導(dǎo)體中電流的性質(zhì)。電流是由電子的定向移動形成的，電子移動的方向與電流方向相反。當(dāng)導(dǎo)體周圍存在足夠強(qiáng)的磁場時，電荷會受到一種稱為洛倫茲力的力的作用，導(dǎo)致電荷移動的路徑發(fā)生偏移。偏移的電荷會積累在導(dǎo)體的同一面上，而另一面則留下空穴，從而在導(dǎo)體之間產(chǎn)生電勢差，這個電勢差就是霍爾電壓。
霍爾傳感器的工作原理正是基于霍爾效應(yīng)?；魻杺鞲衅魍ǔＳ苫魻柊雽?dǎo)體片、磁鐵和磁性材料組成。當(dāng)恒定電流通過霍爾半導(dǎo)體片時，如果此時有磁場作用于半導(dǎo)體片，那么在洛倫茲力的作用下，電流的電子流會向一側(cè)偏移，從而在兩端產(chǎn)生電位差，即霍爾電壓。
霍爾電壓的大小與磁場強(qiáng)度成正比，磁場越強(qiáng)，電壓越高；磁場越弱，電壓越低。然而，霍爾電壓的值通常很小，只有幾毫伏，因此霍爾傳感器內(nèi)部通常配備了高增益的運(yùn)算放大器，以放大這個微弱的電信號，使其能夠進(jìn)行信號傳輸和處理。
霍爾傳感器根據(jù)輸出信號的不同可以分為模擬輸出型和數(shù)字輸出型。模擬輸出型霍爾傳感器通常用于檢測物體的位移等連續(xù)變化的物理量，而數(shù)字輸出型霍爾傳感器則用于開關(guān)控制和檢測等離散變化的物理量。
數(shù)字輸出型霍爾傳感器根據(jù)輸入信號和輸出關(guān)系的不同，又可以分為單極性霍爾、雙極性霍爾和全極性霍爾。單極性霍爾的開關(guān)特性通常是磁場的磁極和傳感器的正反面要一一對應(yīng)，否則可能沒有輸出。雙極性霍爾傳感器則可以鎖存輸出電平的狀態(tài)，直到下一個輸入到來才會改變輸出狀態(tài)，廣泛應(yīng)用于直流無刷電機(jī)、計(jì)數(shù)和定位等系統(tǒng)中。全極性霍爾開關(guān)則會在磁場S極靠近正面時輸出低電平，N極靠近正面時輸出高電平。
霍爾傳感器的應(yīng)用領(lǐng)域非常廣闊。在工業(yè)應(yīng)用中，霍爾傳感器可以用于非接觸式旋轉(zhuǎn)位置檢測、機(jī)器人技術(shù)、無刷直流電動機(jī)換向等。在汽車應(yīng)用中，霍爾傳感器用于方向盤位置檢測、油門位置檢測、傳動變速箱編碼器等。在辦公設(shè)備中，霍爾傳感器可以用于打印機(jī)、掃描儀、復(fù)印機(jī)等設(shè)備的非接觸式開關(guān)和位置檢測。
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