传感器 精选PPT.ppt

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1、传感器课件 第1页，此课件共23页哦当磁敏三极管末受磁场作用时，由于基区当磁敏三极管末受磁场作用时，由于基区宽度大于载流子有效扩散长度，大部分载宽度大于载流子有效扩散长度，大部分载流子通过流子通过e-I-be-I-b形成基极电流，少数载流子输形成基极电流，少数载流子输入到入到c c极。因极。因而形成基极电流而形成基极电流大于集电极电流大于集电极电流的情况，使的情况，使 l l。工作原理工作原理:N N+N N+e eP P+x xI Ir rb bc cy y第2页，此课件共23页哦 当受到正向磁场当受到正向磁场(H(H+)作用时，由于磁场的作用，洛作用时，由于磁场的作用，洛仑兹力使载流子偏向

2、发射结的一侧，导致集电极电仑兹力使载流子偏向发射结的一侧，导致集电极电流显著下降，当反向磁场流显著下降，当反向磁场(H(H-)作用时，在作用时，在HH-的作用的作用下，载流子向集电极一侧偏转，使集电极电流增大。下，载流子向集电极一侧偏转，使集电极电流增大。N N+N N+e eP P+x xr rb by yc cI IN N+N N+e eP P+x xI Ir rb bc cHH-y y第3页，此课件共23页哦图图7-25 7-25 磁敏三极管工作原理磁敏三极管工作原理N N+N N+e eP P+x xI Ir rb bc cy yHH+N N+N N+e eP P+x xI Ir rb

3、 bc cHH-y yN N+N N+e eP P+x xr rb by yc cI I（a a）(b)(c)(b)(c)由此可知、磁敏三极管在正、反向磁场作用下，其集由此可知、磁敏三极管在正、反向磁场作用下，其集电极电流出现明显变化。这样就可以利用磁敏三极管电极电流出现明显变化。这样就可以利用磁敏三极管来测量弱磁场、电流、转速、位移等物理量。来测量弱磁场、电流、转速、位移等物理量。第4页，此课件共23页哦与普通晶体管的伏安特性曲线类似。由图可知，磁敏与普通晶体管的伏安特性曲线类似。由图可知，磁敏三极管的电流放大倍数小于三极管的电流放大倍数小于1 1。(1)伏安特性伏安特性2.磁敏三极管的主要

4、特性磁敏三极管的主要特性I Ib b=0=0I Ib b=5mA=5mA1.01.00.80.80.60.60.40.40.20.20 02 24 46 68 81010U Ucece/V/VI Ic c/mA/mAI Ib b=4mA=4mAI Ib b=3mA=3mAI Ib b=2mA=2mAI Ib b=1mA=1mAU Ucece/V/VI Ib b=3mA,=3mA,B B=-1kG=-1kG1.01.00.80.80.60.60.40.40.20.20 02 24 46 68 81010I Ic c/mA/mAI Ib b=3mA,=3mA,B B=0=0I Ib b=3mA,=

5、3mA,B B=1kG=1kG(1)为不受磁场作用时为不受磁场作用时(2)(2)磁场为磁场为 1kGs 基极为基极为3mA3mA第5页，此课件共23页哦(2)(2)磁电特性磁电特性 磁敏三极管的磁电特性是应用的基础，右图为磁敏三极管的磁电特性是应用的基础，右图为国产国产NPNNPN型型3BCM(3BCM(锗锗)磁敏三极管的磁电特性，磁敏三极管的磁电特性，在弱磁场作用在弱磁场作用下，曲线接近下，曲线接近一条直线。一条直线。-3 -2 -1 1 2 3 4 5-3 -2 -1 1 2 3 4 5B B/0.1T/0.1T I Ic c/mA/mA0.50.50.40.40.30.30.20.20.

6、10.1 图图7-27 3BCM 磁敏三极管的磁电特性磁敏三极管的磁电特性 第6页，此课件共23页哦(3)(3)温度特性及其补偿温度特性及其补偿 磁敏三极管对温度比较敏感，使用时必须进磁敏三极管对温度比较敏感，使用时必须进行温度补偿。对于锗磁敏三极管如行温度补偿。对于锗磁敏三极管如3ACM3ACM、3BCM3BCM，其磁灵敏度的温度系数为，其磁灵敏度的温度系数为0.80.8/0 0C C；硅磁敏三极管；硅磁敏三极管(3CCM)(3CCM)磁灵敏度的温度系磁灵敏度的温度系数为数为-0.6-0.6/0 0C C。因此，实际使用时必须对因此，实际使用时必须对磁敏三极管进行温度补偿。磁敏三极管进行温度

7、补偿。第7页，此课件共23页哦对于硅磁敏三极管因其具有负温度系数，可用对于硅磁敏三极管因其具有负温度系数，可用正温度系数的正温度系数的普通硅三极管普通硅三极管来补偿因温度而产来补偿因温度而产生的集电极电流的漂移。生的集电极电流的漂移。E EC CR R1 1AAmAmAV V1 1V VmmR Re eR R2 2具体补偿电路如图所示。具体补偿电路如图所示。当温度升高时，当温度升高时，V1管集管集电极电流电极电流IC增加导致增加导致Vm管的集电极电流也增管的集电极电流也增加，从而补偿了加，从而补偿了Vm管因管因温度升高而导致温度升高而导致IC 的下降。的下降。补偿电路补偿电路(a)(a)第8页

8、，此课件共23页哦利用锗磁敏二极管电流随温度升高而增加的这利用锗磁敏二极管电流随温度升高而增加的这一特性，使其作为硅磁敏三极管的负载，从而一特性，使其作为硅磁敏三极管的负载，从而当温度升高时，可补偿硅磁敏三极管的负温度当温度升高时，可补偿硅磁敏三极管的负温度漂移系数所引起的电流下降。漂移系数所引起的电流下降。WWV VmmU U0 0E EC C补偿电路补偿电路补偿电路补偿电路(b)第9页，此课件共23页哦下图是采用两只特性一致、磁极相反的磁敏下图是采用两只特性一致、磁极相反的磁敏三极管组成的差动电路。这种电路既可以提三极管组成的差动电路。这种电路既可以提高磁灵敏度，又能实现温度补偿，它是一种

9、高磁灵敏度，又能实现温度补偿，它是一种行之有效的温度补偿电路。行之有效的温度补偿电路。U U0 0WW1 1R RL LV Vm1m1V Vm2m2E EC CWW2 2R RL LR Re e补偿电路补偿电路(c)(c)第10页，此课件共23页哦（4）频率特性）频率特性3BCM锗磁敏三极管对于交变磁场的频率响应锗磁敏三极管对于交变磁场的频率响应特性为特性为10kHz。（5）磁灵敏度）磁灵敏度 磁敏三极管的磁灵敏度有正向灵敏度磁敏三极管的磁灵敏度有正向灵敏度h+和负向和负向灵敏度灵敏度h-两种。其定义如下：两种。其定义如下：第11页，此课件共23页哦7.5 7.5 磁敏式传感器的应用磁敏式传感

10、器的应用7.5.1 7.5.1 霍尔式传感器的典型应用霍尔式传感器的典型应用例例7-1 7-1 检测磁场检测磁场检测磁场是霍尔式传感器最典型的应用之一。检测磁场是霍尔式传感器最典型的应用之一。将霍尔器件做成各种形式的探头，放在被测将霍尔器件做成各种形式的探头，放在被测磁场中，使磁力线和器件表面垂直，通电后磁场中，使磁力线和器件表面垂直，通电后即可输出与被测磁场的磁感应强度成线性正即可输出与被测磁场的磁感应强度成线性正比的电压。比的电压。第12页，此课件共23页哦例例7-2 7-2 霍尔位移传感器霍尔位移传感器第13页，此课件共23页哦将霍尔元件置于磁场中，左半部磁场方向向上，右半部将霍尔元件置

11、于磁场中，左半部磁场方向向上，右半部磁场方向向下，从磁场方向向下，从 a a端通人电流端通人电流I I，根据霍尔效应，左，根据霍尔效应，左半部产生霍尔电势半部产生霍尔电势V VH1H1，右半部产生露尔电势，右半部产生露尔电势V VH2H2，其方向相反。因此，其方向相反。因此，c c、d d两端电势为两端电势为V VH1H1VVH2H2。如。如果霍尔元件在初始位置时果霍尔元件在初始位置时V VH1H1=V=VH2H2，则输出为零；当，则输出为零；当改变磁极系统与霍尔元件的相对位置时，即可得到输改变磁极系统与霍尔元件的相对位置时，即可得到输出电压，其大小正比于位移量。出电压，其大小正比于位移量。V

12、 VHH=kx=kx第14页，此课件共23页哦例例7-3 7-3 霍尔式压力传感器霍尔式压力传感器图图7-30 7-30 霍尔压力传感器结构原理图霍尔压力传感器结构原理图霍尔元件霍尔元件霍尔元件霍尔元件磁钢磁钢磁钢磁钢压力压力压力压力P P波登管波登管波登管波登管N SN SS NS N第15页，此课件共23页哦例例7-4 7-4 霍尔转速传感器霍尔转速传感器图图7-31 7-31 霍尔转速传感器结构霍尔转速传感器结构输入轴输入轴输入轴输入轴输入轴输入轴输入轴输入轴霍尔传感器霍尔传感器霍尔传感器霍尔传感器（a a）（b b）第16页，此课件共23页哦例例7-5 7-5 霍尔计数装置霍尔计数装置

13、图图7-32 7-32 霍尔计数装置及电路霍尔计数装置及电路(a)(a)工作示意图工作示意图霍尔开关传感器霍尔开关传感器霍尔开关传感器霍尔开关传感器绝缘板绝缘板绝缘板绝缘板磁铁磁铁磁铁磁铁N NS S(b)(b)电路图电路图 +12V+12VSL3051SL3051A AS SV VT T+V VC CR R5 5R RL LR R4 4R R3 3R R1 1R R2 2计计计计数数数数器器器器第17页，此课件共23页哦例例7-6 7-6 汽车霍尔电子点火器汽车霍尔电子点火器霍尔传感器霍尔传感器霍尔传感器霍尔传感器隔磁罩隔磁罩隔磁罩隔磁罩磁钢磁钢磁钢磁钢缺口缺口缺口缺口霍尔传感器霍尔传感器霍

14、尔传感器霍尔传感器隔磁罩隔磁罩隔磁罩隔磁罩磁钢磁钢磁钢磁钢缺口缺口缺口缺口当缺口对准霍尔元件时，磁通通过霍尔传感器形当缺口对准霍尔元件时，磁通通过霍尔传感器形成闭合回路，电路导通，霍尔电路输出成闭合回路，电路导通，霍尔电路输出0.4V的的低电平低电平；当隔磁罩竖边的凸出部分挡在霍尔元件和磁；当隔磁罩竖边的凸出部分挡在霍尔元件和磁体之间时，电路截止，霍尔电路输出体之间时，电路截止，霍尔电路输出高电平高电平。第18页，此课件共23页哦图图图图7-34 7-34 7-34 7-34 霍尔计数装置及电路霍尔计数装置及电路R R6 6DWDW1 1R R7 7V V1 1+12V+12VC CR R5

15、5D D1 1R R4 4R R3 3R R1 1R R2 2磁钢磁钢磁钢磁钢R R8 8D D2 2DWDW2 2HHV V2 2V V3 3当霍尔传感器输出低电平时，当霍尔传感器输出低电平时，当霍尔传感器输出低电平时，当霍尔传感器输出低电平时，V V1截止，截止，V2 2、V3 3导通，点火器的导通，点火器的初级绕组有恒定的电流通过；当霍尔传感器输出高电平时，初级绕组有恒定的电流通过；当霍尔传感器输出高电平时，V V1导通，导通，V2、V V3 3 截止，点火器的初级绕组电流截止，此时储截止，点火器的初级绕组电流截止，此时储截止，点火器的初级绕组电流截止，此时储截止，点火器的初级绕组电流截

16、止，此时储存在点火线圈中的能量由初级绕组以高压放电的形式输出，即存在点火线圈中的能量由初级绕组以高压放电的形式输出，即存在点火线圈中的能量由初级绕组以高压放电的形式输出，即存在点火线圈中的能量由初级绕组以高压放电的形式输出，即放电点火。放电点火。放电点火。放电点火。第19页，此课件共23页哦7.5.2 7.5.2 磁敏电阻的应用磁敏电阻的应用磁敏电阻可以用来作为电流传感器、磁敏磁敏电阻可以用来作为电流传感器、磁敏接近开关、角速度接近开关、角速度/角位移传感器、磁场传角位移传感器、磁场传感器等，可用于开关电源、变频器、伺服感器等，可用于开关电源、变频器、伺服马达驱动器、电度表、断路器、防爆电机马

17、达驱动器、电度表、断路器、防爆电机保护器、地磁场的测量、探矿等。保护器、地磁场的测量、探矿等。第20页，此课件共23页哦7.5.3 7.5.3 磁敏二极管、三极管的应用磁敏二极管、三极管的应用例例7-7 7-7 漏磁探伤仪漏磁探伤仪图图7-35 7-35 漏磁探伤仪原理图漏磁探伤仪原理图1 1 裂缝；裂缝；2 2 磁敏管探头；磁敏管探头；3 3 铁芯；铁芯；4 4 激励线圈；激励线圈；5 5 被测棒材被测棒材5 5 放大器放大器放大器放大器显示显示显示显示仪表仪表仪表仪表4 42 23 31 15 5 放大器放大器放大器放大器显示显示显示显示仪表仪表仪表仪表4 42 23 31 1第21页，此课件共23页哦磁敏三极管置于磁敏三极管置于1kGs的磁场中，改变磁敏三极管的基的磁场中，改变磁敏三极管的基极电流，该电路的输出电压在极电流，该电路的输出电压在0.7V15V之间连续变化。之间连续变化。这就等效于一个这就等效于一个电位器，而且没电位器，而且没有触点。该电路有触点。该电路特别适合于变化特别适合于变化频繁、调节迅速、频繁、调节迅速、噪声要求低的场合。噪声要求低的场合。例例7-8 无触点电位器无触点电位器图图7-36 无触点电位器无触点电位器V VmmV VHH+18V+18VR Rmm第22页，此课件共23页哦P152 1、7、11、18第23页，此课件共23页哦