霍尔效应的工作原理是什么?

核心提示原理:在半导体上外加与电流方向垂直的磁场,会使得半导体中的电子与空穴受到不同方向的洛伦兹力而在不同方向上聚集,在聚集起来的电子与空穴之间会产生电场。电场力与洛伦兹力产生平衡之后,不再聚集,此时电场将会使后来的电子和空穴受到电场力的作用而平衡

原理:

在半导体上外加与电流方向垂直的磁场,会使得半导体中的电子与空穴受到不同方向的洛伦兹力而在不同方向上聚集,在聚集起来的电子与空穴之间会产生电场。

电场力与洛伦兹力产生平衡之后,不再聚集,此时电场将会使后来的电子和空穴受到电场力的作用而平衡掉磁场对其产生的洛伦兹力,使得后来的电子和空穴能顺利通过不会偏移。

扩展资料:

应用

霍尔效应在应用技术中特别重要。霍尔发现,如果对位于磁场(B)中的导体(d)施加一个电流(Iv),该磁场的方向垂直于所施加电压的方向,那么则在既与磁场垂直又和所施加电流方向垂直的方向上会产生另一个电压(UH),人们将这个电压叫做霍尔电压,产生这种现象被称为霍尔效应。?

好比一条路, 本来大家是均匀的分布在路面上, 往前移动。当有磁场时, 大家可能会被推到靠路的右边行走。故路 (导体) 的两侧,就会产生电压差。

这个就叫“霍尔效应”。根据霍尔效应做成的霍尔器件,就是以磁场为工作媒体,将物体的运动参量转变为数字电压的形式输出,使之具备传感和开关的功能。

迄今为止,已在现代汽车上广泛应用的霍尔器件有:在分电器上作信号传感器、ABS系统中的速度传感器、汽车速度表和里程表、液体物理量检测器、各种用电负载的电流检测及工作状态诊断、发动机转速及曲轴角度传感器、各种开关,等等。

例如汽车点火系统,设计者将霍尔传感器放在分电器内取代机械断电器,用作点火脉冲发生器。这种霍尔式点火脉冲发生器随着转速变化的磁场在带电的半导体层内产生脉冲电压,控制电控单元(ECU)的初级电流。

相对于机械断电器而言,霍尔式点火脉冲发生器无磨损免维护,能够适应恶劣的工作环境,还能精确地控制点火正时,能够较大幅度提高发动机的性能,具有明显的优势。

百度百科-霍尔效应

汽车点火系统霍尔式电子点火

1. 车速传感器,是一种安装在变速箱上,通过变速箱输出轴上的主动齿轮带动传感器的齿轮,利用传感器内的霍尔效应作用,从而使传感器输出一个与变速箱输出轴转速对应的电信号,车载控制系统以及显示系统采集该信号,从而实现车速的显示和对发动机系统的控制。变速箱内的主动齿轮传感器车速传感器传感的是变速箱输出轴位置的转速信号,传感器反映出来的信号是与它自身的齿轮一一对应的,即传感器齿轮转一圈,传感器就输出对应数目的信号,这个对应的数目是固有的,是随传感器的设计而不能改变的,一个传感器对应一个这样的参数,常规的是4或者8,在参数中称为每转脉冲数。而车速传感器在显示系统中要显示的是车辆行驶的里程,那么在车载显示系统中就要通过计算而获得每公里的脉冲数,从而通过每公里的脉冲数去显示车辆的即时车速,计算这个脉冲数需要的参数有:变速器内主动齿轮与传感器齿轮的减速比、变速器与车辆主轴的减速比以及车辆轮胎的大小。而在控制系统中主要是利用该车速传感器来反映整个发动机系统的输出状况,对于发动机系统,从变速箱的输出轴位置得到的数据是能够全面反映发动机状况的,也是最真实,最直接的发动机系统数据。所以该车速传感器的输出信号有两路输出,一路是到车辆显示系统,即仪表;另一路是直接输出给发动机ECU。 除了以上主要功能外,在一些高档的车子上通过该车速传感器与ABS系统的配合使用可以实现ESP和EDL功能。这些功能在某种理论中,称之为最高档的ABS功能,要实现这样的功能,在ABS系统中必须要有4通道4传感器和3位电磁阀的硬件配备才行。ESP之所以能够让前驱车减小转向不足,后驱车减小转向过度,就是因为它能对滑移率超过临界值的车轮(即将打滑的车轮)单独进行制动,从而摆脱失控的局面,这一切都不需要人为的介入,而是在很短的时间内通过电脑的控制来完成的。简单的说,其原理就是电脑通过四个车轮转速传感器检测到每个车轮的转速值,然后通过安装在变速箱上的该车速传感器以及转向角度传感器计算出某个车轮的理论转速。如果四个车轮的实际转速与理论转速不匹配电脑则会判断该车轮有打滑失控的危险,那么ECU则会立即通知三位电磁阀给这个车轮进行制动,让他在制动力的限制下恢复到正常的转速。所以他能在很大程度上提高汽车的主动安全性能,让汽车拥有更好的循迹性。EDL功能与ESP实现基本一致。

该系统由分电器、信号 发生器、点火器、高能点火线圈、高压线、火花塞等组成。 霍尔信号发生器是根据霍尔效应原理制成的,它装在分电器内。霍尔信号发生器,它由触发叶轮1和霍尔传感器4组成。 触发叶轮像传统的分电器凸轮一样,套在分电器轴的上部,它可以随分电 器轴一起转动,又能相对分电器轴作少量转动,以保证离心调节装置正常工作。 三维网技术论坛0 V( ^( i8 U! n

三维|cad|机械|汽车|技术|catia|pro/e|ug|inventor|solidedge|solidworks|caxa' I0 L2 _1 s) x* u" V

触发叶轮的叶片数与气缸数相等,其上部套装分火头,与触发叶轮一起转动。 霍尔传感器4由带导板(导磁)的永久磁铁3和霍尔集成块2组成,触发叶轮1 的叶片在霍尔集成块2和永久磁铁3之间转动。 霍尔集成块2包括霍尔元件和集成电路。由于霍尔信号发生器工作时,霍尔 元件产生的霍尔电压Uh是mV级的,信号很微弱,还需进行信号处理。这一任务 由集成电路完成,这样霍尔元件产生的霍尔电压Uh信号,还要经过放大、脉冲 整形,最后以整齐的矩形脉冲(方波)信号Ug输出。 三维网技术论坛+ t5 K9 J! S1 H) o E; z4 B

. U9 s( J/ } ^/ Z' N8 o% q6 V 霍尔信号发生器是一个有源器件,它需要提供电源才能工作。霍尔集成块 的电源由点火器提供。霍尔集成电路输出极的集电极为开路输出形式,其集电 极的负载电阻在点火器内设置。霍尔信号发生器有三根引出线且与点火器相连 接,其中一根是电源输入线(红黑色线),一根是信号输出线(绿白色线),一根 是接地线(棕白色线)9J霍尔信号发生器外壳的三线插座分别标有“+”、“0”、 “-”符号。

3 Z( q9 W# x) d三维,cad,机械,技术,汽车,catia,pro/e,ug,inventor,solidedge,solidworks,caxa,时空,镇江三维|cad|机械|汽车|技术|catia|pro/e|ug|inventor|solidedge|solidworks|caxa2 A+ o1 }6 _3 i9 l4 x, W# o% q/ |

分电器工作时,叶片随分电器轴转动,每当叶片进入永久磁铁与霍尔元件 之间的空气隙时,霍尔集成块中的磁场即被触发叶轮的叶片旁路(或称隔磁),这 时霍尔元件不产生霍尔电压,集成电路输出极的三极管处于截止状态,信号发 生器输出高电位。 当触发叶轮的叶片离开空气隙时,永久磁铁的磁通便通过霍尔集成块经导 板构成回路,这时霍尔元件产生霍尔电压,集成电路输出极的三极管处于导通 状态,信号发生器输出低电位。分电器轴转一圈,输出4个方波。触发叶轮的转 向从上向下看时是顺时针方向。当叶轮缺口的后边缘转动使磁极端面只露一半 时,信号输出端的电压瞬间从低电位跳到高电位,此时就是点火时刻。

3 K5 ~: q) & `* L/ L三维网技术论坛三维网技术论坛( O0 x1 w5 z. Z! ], e( J

霍尔点火器与信号发生器通过二线插头相联接,当信号输出端把信号输入 到点火控制器后,经过其内部电路处理,控制一只大功率三极管,进而控制点 火线圈,使点火线圈高压输出端输出高压脉冲到火花塞点火。霍尔点火器实质 上是个电子开关,它受霍尔传感器产生的信号电压控制。点火控制器还具有停 机自动断电功能,以保护点火线圈不被烧坏。不仅如此,该点火控制器还具有 限流控制功能,当检测到点火线圈中电流值小于额定值的94%时,控制电路在 输入信号向低电平转换前加大电流的上升率,保证初级线圈产生足够的磁性。 三维|cad|机械|汽车|技术|catia|pro/e|ug|inventor|solidedge|solidworks|caxa, ]& }) : v( r( i$ o Q/ s

* ~; a$ p! y( R( p( a0 R, N" q三维网技术论坛闭合角控制功能,它可以根据发动机的工作转速、电源电压及点火线圈的 性能,对闭合角不断调节,使得一次侧电路接通时间,在发动机的工作转速范 围之内基本保持不变,从而使发动机高速时有足够的点火能量和点火电压,不 致发生断火现象;低速时不致因点火线圈和点火电子组件过度发热而影响其使用寿命。与磁感应式电子点火装置相比,霍尔式电子点火装置由于其点火信号发生 器输出的点火信号幅值波形不受发动机转速的影响,即使发动机转速很低时,也 能输出稳定的点火信号,因此低速性能好,有利于发动机的起动,并且发动机 在任何工况下,霍尔式点火信号发生器均能输出高低电平时间比一定的方波信 号,故点火正时精度高且易于控制。另外霍尔式点火信号发生器无需调整,不 受灰尘、油污的影响,使霍尔式电子点火装置的工作性能更加可靠,寿命更长。

 
友情链接
鄂ICP备19019357号-22