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开关与线性器件

线性霍尔 / 比例式输出 ​

输出电压随磁通密度线性变化,灵敏度档位同时决定量程

是什么 ​

线性霍尔把磁通密度转换成连续变化的模拟电压。比例式(ratiometric)器件的零磁场输出在电源电压的一半附近,灵敏度与电源电压成正比,一个极性的磁场让输出升高,另一个极性让输出降低。

与电源成比例的好处是:如果 ADC 的参考电压取自同一电源,电源波动会在输出与参考中同时出现并被抵消。

灵敏度档位就是量程档位 ​

输出只能在电源轨以内摆动,而且上下各有一段到不了轨的余量。可测磁场上限约为「零点到可用输出边界的电压 ÷ 灵敏度」:灵敏度越高,量程越小。同一系列里最灵敏的档位,磁铁稍微靠近就会削顶。

选型时先算出磁铁在行程两端、在最坏公差与温度下产生的场强,选一个量程能覆盖最大场、同时在最小变化量上仍有足够分辨率的档位。

误差预算 ​

零点失调与温漂、灵敏度温漂、磁体剩磁温度系数(钕铁硼约 -0.1 %/℃ 量级)都会进入测量结果;按幅值测量的器件对气隙变化直接敏感。需要高精度时,可以用差分布置两颗传感器,或在系统里做两点、多点标定。

要点提示

比例式输出配合同一电源做参考的 ADC 效果最好;若 ADC 参考与传感器电源不同源,电源波动会直接变成测量误差。

常见误区 ​

每条标题是常听到的说法,下方是工程上的实际情况。

01

灵敏度越高越好

高灵敏度意味着小量程,磁场稍强就削顶,整段行程作废。

02

换一个供电电压,量程与灵敏度都不变

比例式器件的灵敏度随电源变化;输出到轨的余量是绝对电压,量程也不严格等比。以对应电压下的规格为准。

03

输出电压只和磁铁位置有关

磁体温度、气隙公差与电源电压都会改变输出,需要在全温度与公差范围内核算。

相关系列 ​

正文涉及的原理与指标,在这些产品系列上用得到。

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