西南科技大学
自动化专业方向设计报告
设计名称：霍尔式接近开关设计
姓名： XX
学号: XXXXXXX
班级：自动化XXX
指导教师： XXXXX
起止日期：2013.10—2013.11
西南科技大学信息工程学院制
方向设计任务书
学生班级：学生姓名：学号：2010
设计名称：霍尔式接近开关设计
起止日期：2013.10 – 2013.11 指导教师：
方向设计学生日志
目录
摘要 (4)
一、设计目的和意义 (5)
二、控制要求 (5)
三、设计方案论证 (6)
3.1 A1104L工作原理 (6)
3.2 A1104L器件参数 (6)
3.3 A1104L内部原理图 (6)
3.4 方案对比分析 (7)
3.5 综合方案论证 (8)
四、系统设计 (8)
4.1 系统设计框图 (8)
4.2 原理图分析设计 (8)
4.3 Multisim仿真以及运行结果分析 (9)
4.4 用Altium Designer 绘制PCB印制板 (10)
五、设计结果及分析 (11)
六、结束语 (11)
七、参考文献（递增引用，引用相关内容） (11)
八、附录（程序、电路图等） (12)
霍尔式接近开关设计
摘要：本文研究了霍尔式接近开关的基本工作原理以及设计方法。霍尔式接近开关是基于霍尔效应而制作的典型工业产品，在工业自动化领域起着至关重要的作用。本文通过原理图的绘制、参数选择、电子设计仿真和实物制作，计算霍尔式接近开关的动作距离，复位距离，回差和重复定位精度等动态性能值。在研究过程中，重点掌握单极性霍尔器件A1104L的内部电路和工作原理，从而学习如何将霍尔传感器原理延伸到自动控制领域。
关键词:霍尔传感器；接近开关；A1104L。
The Design of the Hall Proximity Switch Abstract：This thesis researches the basic operational principle and the design methods of the Hall proximity switch. The Hall proximity switch is a typical industrial product that is based on the principle of the Hall Effect, and it plays an important role in the field of industrial automation. Through schematic drawing, parameter selection, electronic design simulation and physical production, this thesis calculates the dynamic performance values about the action distance of the Hall proximity switch, reset distance, hysteresis and repeatability of positioning accuracy etc. In the process of research, the internal circuit and operational principle of unipolar Hall device A1104L can be mastered. The purpose of the research is putting the principle of the Hall sensor into the field of automatic control
Key words: Hall sensors;Proximity switch; A1104L.
一、设计目的和意义
设计目的：通过使用Multisim仿真软件和焊接电路板制作实物的方式，制作一个具有实用性的霍尔式接近开关，最终实现输入不同强度的磁信号，通过霍尔传感器和接近开关原理转化为输出不同的电信号的目的。在设计制作的过程中，熟练掌握霍尔传感器的基本原理，并学习怎样应用简单霍尔效应原理设计制作出能应用在实际工业生产中的自动控制系统。
意义：在当今的社会，工业技术不断发展，自动控制领域也不断谱写新的篇章。但是日常生活中所接触到的自动控制系统都采用软件和硬件结合来实现其功能，例如使用单片机或者PLC之类的具有CPU功能的芯片所组成的系统来实现自动控制功能。那么，如何用一个接近开关来实现自动控制呢？接近开关，顾名思义，就是通过一个外界的信号来接近传感器件，使传感器件把来自外界的接近信号转化为所需要的电信号，传感信号接近时，开关自动打开，传感信号离开时，开关自动关闭。
接近开关也有很多种类，比如电感式接近开关、电容式接近开关、磁性接近开关、霍尔式接近开关；这些接近开关的工作原理也有异同点，相同之处是都是通过外界传感信号来触发开关，不同之处是外界传感信号的区别以及内部转换电路的区别。其中，霍尔式开关的优点在工业应用方面来看，属于比较耐用的产品，也是精确度相对较高的一中接近开关，当然，它的缺点在于霍尔器件自身的散热性能上，所以在散热的时候需要针对它的工作电压范围设计降压电阻。
霍尔式接近开关的设计意义正是霍尔效应向自动化领域的一个重要延伸应用，利用磁铁接近单极性霍尔器件时，通过霍尔器件A1104L和放大电路以及稳压滤波电路，将磁铁的磁信号转化为电信号，也就是霍尔原理当中的霍尔电动势，这个电动势经过单极性霍尔器件A1104L 的输出，再通过晶体管的放大作用，最后输出开关量电信号，控制开关。这个控制的过程也用到了接近开关的一个应用原理，当霍尔器件输入端B值达到一定的程度(如B1)时，霍尔开关内部的施密特触发器发生翻转，霍尔开关的输出电平状态也随之翻转，从而通过LED灯的亮灭来表示输出信号。霍尔式接近开关把磁信号转化为电信号的基本原理，可以应用在工业控制中自动检测磁感应强度的大小，也可以应用在日常生活之中，比如一些自控门，比如说轿车的车门，打开车门之后可以利用霍尔式接近开关控制车门的关闭。
研究此课题，最深远的意义就在于研究传感器技术向自动化领域的应用延伸。
二、控制要求
（1）霍尔式接近开关的单极性霍尔器件A1104L在磁铁接近一段时间后，电路中的LED灯会亮，磁铁拿开之后灯会灭，要控制单极性霍尔器件内部施密特触发器发生翻转的时间。（2）仿真电路中，能用示波器检测输出电压信号。当改变霍尔器件的磁感应强度参数值后，示波器上的电压信号峰值会发生变化。
（3）实物验证时，控制磁铁距离霍尔器件的远近距离、重复定位距离、回差来控制LED灯的亮度。
（4）通过仿真和计算，改变原理图中NPN三极管基极所接电阻的大小，控制输出电压信号的频率，并分析结果。
三、设计方案论证
本课题主要通过对单极性霍尔器件A1104L的内部电路分析，结合霍尔效应原理，设计出一个接近开关，针对单极性霍尔器件的工作参数，经过反复仿真验证和计算，有两种方案可以用于最终的设计，本设计方案的最终选择需要根据霍尔器件A1104L的工作原理和参数范围来做选择，下面将通过原理的分析来论证两个方案。
3.1 A1104L工作原理：
当一块通有电流的金属或半导体薄片垂直地放在磁场中时，薄片的两端就会产生电位差，这种现象就称为霍尔效应。两端具有的电位差值称为霍尔电势U，其表达式为U=K·I·B/d其中K为霍尔系数，I为薄片中通过的电流，B为外加磁场（洛伦慈力Lorrentz）的磁感应强度，d 是薄片的厚度。
由此可见，霍尔效应的灵敏度高低与外加磁场的磁感应强度成正比的关系。
霍尔器件A1104L就属于这种有源磁电转换器件，工作电压为30V，它是在霍尔效应原理的基础上，利用集成封装和组装工艺制作而成，它可方便的把磁输入信号转换成实际应用中的电信号，同时又具备工业场合实际应用易操作和可靠性的要求。并且能根据电源范围和频率改变内部施密特触发器的触发时间和频率。霍尔开关的输入端是以磁感应强度B来表征的，当B 值达到一定的程度（如B1）时，霍尔开关内部的触发器翻转，霍尔开关的输出电平状态也随之翻转。输出端一般采用晶体管输出，和接近开关类似有NPN、PNP、常开型、常闭型、锁存型（双极性）、双信号输出之分。
3.2 A1104L器件参数
类型：单极开关
供电电压（Vs）4.5-36V；
工作电流：200mA；
工作温度范围（Working Temp)-40～85℃；
封装/外壳：3-SIP；
灵敏度：3.125%。
3.3 A1104L内部原理图：
图1 A1104L内部原理图
图2 输入/输出特性
从内部原理图中可以分析出：当给予A1104L的输入端即VCC端口24V的工作电压时，单极性霍尔器件即可开始工作，通过稳压部分和放大器部分，当磁信号B逐渐增大时，通有电流的金属导体薄片两端的霍尔电位差也组建增加，增加到一定值B1时，达到施密特触发器临界出发点，输出电平随即发生翻转，从V out端口输出，从实物霍尔器件A1104L也可以看到器件的三个引脚，输出电信号经过晶体管放大电路部分，变为能点亮LED灯的开关。这就是利用霍尔传感器原理来作为接近开关，点亮LED的原理。
3.4 方案对比分析
首先，根据单极性霍尔器件A1104L的特性，两种方案中有两个不同之处：输入部分是否降压和输出是否接入RC振荡电路。方案一采用输入不接电阻，直接接入霍尔器件VCC输入端，但电源供电端使用不高于24V的直流电压，输出端不接RC振荡电路，直接通过三极管接地。这种方案其实是在没有考虑输入散热和输入降压，其优点是减少了电路中的负载，同时也降低了供电电压，从环保的角度考虑，有节约电能的作用。那么缺点就在于输出部分，如果不采用RC振荡电路，如果因为受到外界干扰，会使输出电平有毛刺，使LED灯显示不稳定。方案二输入部分接入降压电阻，并考虑到长时间工作后的散热需求，将电阻分散为多个电阻并联，这也算是方案二的优点，然后输出部分采用RC振荡电路，其缺点就是增加了电路的冗余，而且增加了供电电压。综合两个方案对比分析，方案一的优势在于节能，但不稳定；反之方案二的优势在于稳定，但不节能。下面分别是两个方案的输入和输出对比。
方案一方案二
图3 方案一和方案二输入输出对比
3.5 综合方案论证
通过对整个电路各部分的分析，结合A1104L的原理分析和参数比较以及方案对比，在本次课题研究设计中，选用方案二作为最终仿真和实物制作的根据。
四、系统设计
4.1 系统设计框图
4.2 原理图分析设计
图4 设计原理图
从原理图的电源端一步步根据各个器件的原理推导整个电路的工作原理，首先是电源输入端，VCC由于霍尔器件A1104L的工作电压是24V，工作电流为200mA，而VCC端口输入电压为36V，所以在输入和霍尔器件之间应该接入2.5K的电阻，但是为了保证霍尔开关长期工作时的散热功能，这里采取八个20K电阻并联的方式来散热。
接下来两个三极管的作用分别是反相和提供负载能力，由于NPN的参数特性，在Q1的基极和电源端增加一个100K的电阻作为上拉电阻，其目的是当A1104L输出端口为高电平时，Q2的集电极为低电平，从而使Q2导通。而Q2的基极所接电阻，是根据三极管电流导通的特性来计算的，使Q2导通，实现提供负载的能力。
电阻R12和电容C2在这里的作用是构成RC振荡电路，用于消除输出LED灯的电平毛刺，使之为稳定的电压信号。这一作用在实物电路板中的作用就是使LED等亮度为稳定状态。
LED灯作为整个电路的输出部分，在LED与输出之间接一个10K的电阻，作用是降压，避免输出干扰作用造成的高电压将LED烧坏。
因此，在这个霍尔式接近开关电路中，综合原理就是从电源降压、稳压，到霍尔器件A1104L 输出，再经过NPN三极管稳压反相和放大输出，最终控制LED灯的亮灭。
4.3 Multisim仿真以及运行结果分析
图5 Multisim仿真原理图
图6 输出波形图
分析：由于Multisim软件中没有单极性霍尔器件A1104L，所以在这里我们用压控电源和电阻R6代替，同时，由于采取了方案二做仿真，所以取消了八个降压的电阻。仿真结果波形图实时展示了控制压控电源频率时，LED灯两端的输出电压信号。
4.4 用Altium Designer 绘制PCB印制板
图7 PCB原理图
图8 PCB印制板
五、设计结果及分析
（1）Multisim仿真结果分析：点击运行按钮，LED灯会闪亮，表示又磁铁靠近时LED灯亮，无磁铁靠近时LED灯会灭。运行波形图表示了输出频率和压控电源频率有直接关系
（2）实物电路板运行结果分析：当磁铁靠近电路板上的霍尔器件A1104L时，LED灯会亮；磁铁拿开之后，LED灯熄灭；同时，改变磁铁的靠近距离和时间，也会改变LED亮灭的时间，这是因为当改变了A1104L的输入磁感应强度的频率和时间，由于霍尔效应需要霍尔电动势达到一定值才会触发施密特触发器，从而改变了内部触发器电平翻转的时间。
六、结束语
自动化专业方向设计，从选题开始到答辩，用时一个月时间。在这一个月的时间里，查找资料，请教导师问题，设计原理图，制作电路板实物，测试和验证。学习到了很多大学四年都没学到的知识，对我来说最大的感触是，把一个小小的理论知识应用到动手实践的过程中，就可以延伸到自动化所有课程的基础知识，这或许就是专业知识结构的重要性。自动化专业学习的理论知识非常广泛，可以说强电弱电，软件硬件都学了，但是都只是学到了皮毛，需要我们选择自己适合的研究方向，并重视理论和实践的结合。
这次制作霍尔式接近开关，最基础的理论知识来源于我们所学习过的《现代检测技术》课本上的霍尔传感器章节。书上的理论知识很简单，只讲了霍尔效应原理和霍尔传感器知识。当我们把这一简单的理论知识应用到工业自动化控制领域时，才发现这其中隐藏了巨大的应用，需要我们自己去发掘。
霍尔效应是一个磁信号向电信号的转化过程。从而延伸出利用信号的转换来控制开关电路的理论。在设计霍尔式接近开关的过程中，有几大难题，第一是单极性霍尔器件A1104L的参数和原理研究，其中内部原理包括了磁电转换的过程，第二是输出电信号的放大电路，解决这一个问题需要着重研究模拟电子技术基础中的NPN三极管知识；第三是电平信号消除毛刺，也就是整流，因为霍尔器件所受到的干扰，需要对输出整流。这个理论的实现用了RC振荡电路。
总之，专业方向设计是为毕业设计打下基础，同时培养了我们自身的动手实践能力和分析解决问题的能力。
七、参考文献（递增引用，引用相关内容）
[1]华中科技大学电子技术课程组编，康华光主编.电子技术基础模拟部分[第五版].北京：高等教育出版社,2005.
[2]自动化博览，湖南建材高等专科学校电子信息工程系，邓重一，接近开关原理及应用，文章编号：TP241
[3]邱关源编,电路[第五版].北京：高等教育出版社,2007.
[4]孙传友，张一主编.现代检测技术及仪表[第二版].北京：高等教育出版社,2011
八、附录（程序、电路图等）
图9 仿真原理图
图10 PCB原理图
图11 PCB顶层
图12 PCB底层
图13 PCB丝印层
电感式接近开关原理 1.电感式接近开关工作原理 电感式接近开关由三大部分组成：振荡器、开关电路及放大输出电路。振荡器产生一个交变磁场。当金属目标接近这一磁场，并达到感应距离时，在金属目标内产生涡流，从而导致振荡衰减，以至停振。振荡器振荡及停振的变化被后级放大电路处理并转换成开关信号，触发驱动控制器件，从而达到非接触式之检测目的 2.霍尔接近开关工作原理 当一块通有电流的金属或半导体薄片垂直地放在磁场中时，薄片的两端就会产生电位差，这种现象就称为霍尔效应。两端具有的电位差值称为霍尔电势U，其表达式为U=K·I·B/d其中K为霍尔系数，I为薄片中通过的电流，B为外加磁场(洛伦慈力Lorrentz)的磁感应强度，d是薄片的厚度。 由此可见，霍尔效应的灵敏度高低与外加磁场的磁感应强度成正比的关系。霍尔开关就属于这种有源磁电转换器件，它是在霍尔效应原理的基础上，利用集成封装和组装工艺制作而成，它可方便的把磁输入信号转换成实际应用中的电信号，同时又具备工业场合实际应用易操作和可靠性的要求。霍尔开关的输入端是以磁感应强度B来表征的，当B值达到一定的程度(如B1)时，霍尔开关内部的触发器翻转，霍尔开关的输出电平状态也随之翻转。输出端一般采用晶体管输出，和其他传感器类似有NPN、PNP、常开型、常闭型、锁存型(双极性)、双信号输出之分。霍尔开关具有无触电、低功耗、长使用寿命、响应频率高等特点，内部采用环氧树脂封灌成一体化，所以能在各类恶劣环境下可靠的工作。霍尔开关可应用于接近传感器、压力传感器、里程表等，作为一种新型的电器配件。 3.线性接近传感器的原理 线性接近传感器是一种属于金属感应的线性器件，接通电源后，在传感器的感应面将产生一个交变磁场，当金属物体接近此感应面时，金属中则产生涡流而吸取了振荡器的能量，使振荡器输出幅度线性衰减，然后根据衰减量的变化来完成无接触检测物体的目的。 该接近传感器具有无滑动触点，工作时不受灰尘等非金属因素的影响，并且低功耗，长寿命，可使用在各种恶劣条件下。线性传感器主要应用在自动化装备生产线对模拟量的智能控制。 4. 电感式接近开关工作原理 电感式接近开关由三大部分组成：振荡器、开关电路及放大输出电路。振荡器产生一个交变磁场。当金属目标接近这一磁场，并达到感应距离时，在金属目标内产生涡流，从而导致振荡衰减，以至停振。振荡器振荡及停振的变化被后级放大电路处理并转换成开关信号，触发驱动控制器件，从而达到非接触式之检测目的。 附录1：部分常用材料的值 1、概述 接近传感器可以在不与目标物实际接触的情况下检测靠近传感器的金属目标物。根据操作原理，接近传感器大致可以分为以下三类：利用电磁感应的高频振荡型，使用磁铁的磁力型和利用电容变化的电容型。 特性： ●非接触检测，避免了对传感器自身和目标物的损坏。
耐高温磁感应接近开关 耐高温磁感应接近开关JKT09H-F4A70B是一种具有机械运动部件不直接接触，能对位置的开关操作，当物体接近感应开关表面一定的距离，不需要机械接触，也不需要任何压力就能使开关动作，从而驱动直流电或给电脑（PLC）装置提供控制指令。接近开关是开关型传感器的一种（即无触点开关），它有行程开关特性，同时也具有传感器的性能，性能稳定可靠，频率响应快，使用寿命长，抗干扰能力强等，并具有防水、防腐蚀、防震的特点。 耐高温磁感应接近开关JKT09H-F4A70B的基本参数： 电源电压：直流10-30VDC、交流90-250VAC 检测距离：mm 产品直径：mm 输出电流：直流200mA 交流300-400 接线方式：2米电缆、M12连接器 输出模式：NPN常开、NPN常闭、PNP常开、PNP常闭、二线（三线）常开、二线（三线）常闭、交流常开、交流常闭。直流常开，直流常闭。 概述： 接近开关是一种无需与运动部件进行机械接触而可以操作的位置开关，当物体接近开关的感应面到动作距离时，不需要机械接触及施加任何压力即可使开关动作，从而驱动交流或直流电器或给计算机装置提供控制指令。接近开关是种开关型传感器（即无无触点开关），它即有行程开关、微动开关的特性，同时具有传感性能，且动作可靠，性能稳定，频率响应快，应用寿命长，抗干扰能力强等、并具有防水、防震、耐腐蚀等特点。 接近开关又称无触点接近开关，是理想的电子开关量传感器。当金属检测体接近开关的感应区域，开关就能无接触，无压力、无火花、迅速发出电气指令，准确反应出运动机构的位置和行程，即使用于一般的行程控制，其定位精度、操作频率、使用寿命、安装调整的方便性和对恶劣环境的适用能力，是一般机械式行程开关所不能相比的。它广泛地应用于机床、冶金、化工、轻纺和印刷等行业。在自动控制系统中可作为限位、计数、定位控制和自动保护环节。接近开关具有使用寿命长、工作可靠、重复定位精度高、无机械磨损、无火花、无噪音、抗振能力强等特点。
霍尔式接近开关原理、术语解释、应用注意事项 1.原理 当一块通有电流的金属或半导体薄片垂直地放在磁场中时，薄片的两端就会产生电位差，这种现象就称为霍尔效应。两端具有的电位差值称为霍尔电势U，其表达式为：U=K·I·B/d，其中 K 为霍尔系数，I 为薄片中通过的电流，B 为外加磁场（洛伦慈力 Lorrentz）的磁感应强度，d 是薄片的厚度。由此可见，霍尔效应的灵敏度高低与外加磁场的磁感应强度成正比。霍尔接近开关就属于这种有源磁/电转换器件，它是在霍尔效应原理的基础上，利用先进的集成封装和组装工艺制作而成，它可方便地把磁输入信号转换成实际应用中的电
信号，同时又具备工业场合实际应用易操作和可靠性的要求。霍尔接近开关的输入端是以磁感应强度 B 来表征的，当 B 值达到一定的程度（如 B1）时，开关内部的触发器翻转，霍尔接近开关的输出电平状态也随之翻转。输出端一般采用晶体管输出，和电感式接近开关类似的有：NPN、PNP、常开型、常闭型、锁存型（双极性）、双信号输出几种类型。 霍尔接近开关是磁性接近开关中的一种，具有无触电、低功耗、长使用寿命、响应频率高等特点，内部采用环氧树脂封灌制作成一体化结构，所以能在各类恶劣环境下可靠地工作。它可应用于接近开关、压力开关、里程表等，它是一种新型的电器配件。霍尔式开关比电感式开关响应频率高，它用磁钢触发，电感式用导磁金属触发，霍尔式开关感应距离除了与传感器本身性能有关外，还与所选磁钢磁场强度有关 2.霍尔接近开关术语解释 ① 磁感应强度：霍尔接近开关在工作时，它所要求磁钢具有的磁场强度的大小。一般磁感应强度值B 为 0.02~0.05 特斯拉。 ② 响应频率：按规定在 1 秒的时间间隔内，允许霍尔开关动作循环的次数。
各种接近开关的种类与应用 各种接近开关的种类与应用 1、涡流式接近开关 这种开关有时也叫电感式接近开关。它是利用导电物体在接近这个能产生电磁场接近开关时，使物体内部产生涡流。这个涡流反作用到接近开关，使开关内部电路参数发生变化，由此识别出有无导电物体移近，进而控制开关的通或断。这种接近开关所能检测的物体必须是导电体。 2、电容式接近开关 这种开关的测量通常是构成电容器的一个极板，而另一个极板是开关的外壳。这个外壳在测量过程中通常是接地或与设备的机壳相连接。当有物体移向接近开关时，不论它是否为导体，由于它的接近，总要使电容的介电常数发生变化，从而使电容量发生变化，使得和测量头相连的电路状态也随之发生变化，由此便可控制开关的接通或断开。这种接近开关检测的对象，不限于导体，可以绝缘的液体或粉状物等。 3、霍尔接近开关 霍尔元件是一种磁敏元件。利用霍尔元件做成的开关，叫做霍尔开关。当磁性物件移近霍尔开关时，开关检测面上的霍尔元件因产生霍尔效应而使开关内部电路状态发生变化，由此识别附近有磁性物体存在，进而控制开关的通或断。这种接近开关的检测对象必须是磁性物体。 4、光电式接近开关 利用光电效应做成的开关叫光电开关。将发光器件与光电器件按一定方向装在同一个检测头内。当有反光面（被检测物体）接近时，光电器件接收到反射光后便在信号输出，由此便可“感知”有物体接近。 5、热释电式接近开关 用能感知温度变化的元件做成的开关叫热释电式接近开关。这种开关是将热释电器件安装在开关的检测面上，当有与环境温度不同的物体接近时，热释电器件的输出便变化，由此便可检测出有物体接近。 6、其它型式的接近开关 当观察者或系统对波源的距离发生改变时，接近到的波的频率会发生偏移，这种现象称为多普勒效应。声纳和雷达就是利用这个效应的原理制成的。利用多普勒效应可制成超声波接近开关、微波接近开关等。当有物体移近时，接近开关接收到的反射信号会产生多普勒频移，由此可以识别出有无物体接近。
电容/电感/霍尔式接近开关的工作原理 1、电感式接近开关工作原理 电感式接近开关属于一种有开关量输出的位置传感器，它由LC高频振荡器和放大处理电路组成，利用金属物体在接近这个能产生电磁场的振荡感应头时，使物体内部产生涡流。这个涡流反作用于接近开关，使接近开关振荡能力衰减，内部电路的参数发生变化，由此识别出有无金属物体接近，进而控制开关的通或断。这种接近开关所能检测的物体必须是金属物体。工作流程方框图及接线图如下所示：
2、电容式接近开关工作原理 电容式接近开关亦属于一种具有开关量输出的位置传感器，它的测量头通常是构成电容器的一个极板，而另一个极板是物体的本身，当物体移向接近开关时，物体和接近开关的介电常数发生变化，使得和测量头相连的电路状态也随之发生变化，由此便可控制开关的接通和关断。这种接近开关的检测物体，并不限于金属导体，也可以是绝缘的液体或粉状物体,在检测较低介电常数ε的物体时，可以顺时针调节多圈电位器（位于开关后部）来增加感应灵敏度，一般调节电位器使电容式的接近开关在0.7-0.8Sn的位置动作。工作流程方框图及接线图如下所示：
3、霍尔式接近开关工作原理 当一块通有电流的金属或半导体薄片垂直地放在磁场中时，薄片的两端就会产生电位差，这种现象就称为霍尔效应。两端具有的电位差值称为霍尔电势U， 其表达式为U=K·I·B/d其中K为霍尔系数，I为薄片中通过的电流，B为外加磁场（洛伦慈力Lorrentz）的磁感应强度，d是薄片的厚度。 由此可见，霍尔效应的灵敏度高低与外加磁场的磁感应强度成正比的关系。我门销售的霍尔开关就属于这种有源磁电转换器件，它是在霍尔效应原理的基础上，利用集成封装和组装工艺制作而成，它可方便的把磁输入信号转换成实际应用中的电信号，同时又具备工业场合实际应用易操作和可靠性的要求。 霍尔开关的输入端是以磁感应强度B来表征的，当B值达到一定的程度（如B1）时，霍尔开关内部的触发器翻转，霍尔开关的输出电平状态也随之翻转。输出端一般采用晶体管输出，和接近开关类似有NPN、PNP、常开型、常闭型、锁存型（双极性）、双信号输出之分。 霍尔开关具有无触电、低功耗、长使用寿命、响应频率高等特点，内部采用环氧树脂封灌成一体化，所以能在各类恶劣环境下可靠的工作。霍尔开关可应用于接近开关，压力开关，里程表等，作为一种新型的电器配件。 霍尔开关的功能类似干簧管磁控开关，但是比它寿命长，响应快无磨损，而且安装时要注意磁铁的极性，磁铁极性装反无法工作。 内部原理图及输入/输出的转移特性和接线图如下所示：
接近开关简介 一、性能特点 在各类开关中，有一种对接近它物件有“感知”能力的元件——位移传感器。利用位移传感器对接近物体的敏感特性达到控制开关通或断的目的，这就是接近开关。 当有物体移向接近开关，并接近到一定距离时，位移传感器才有“感知”，开关才会动作。通常把这个距离叫“检出距离”。不同的接近开关检出距离也不同。有时被检测验物体是按一定的时间间隔，一个接一个地移向接近开关，又一个一个地离开，这样不断地重复。不同的接近开关，对检测对象的响应能力是不同的。这种响应特性被称为“响应频率”。 二、种类 因为位移传感器可以根据不同的原理和不同的方法做成，而不同的位移传感器对物体的“感知”方法也不同，所以常见的接近开关有以下几种： 1．涡流式接近开关 这种开关有时也叫电感式接近开关。它是利用导电物体在接近这个能产生电磁场接近开关时，使物体内部产生涡流。这个涡流反作用到接近开关，使开关内部电路参数发生变化，由此识别出有无导电物体移近，进而控制开关的通或断。这种接近开关所能检测的物体必须是导电体。 2．电容式接近开关 这种开关的测量通常是构成电容器的一个极板，而另一个极板是开关的外壳。这个外壳在测量过程中通常是接地或与设备的机壳相连接。当有物体移向接近开关时，不论它是否为导体，由于它的接近，总要使电容的介电常数发生变化，从而使电容量发生变化，使得和测量头相连的电路状态也随之发
生变化，由此便可控制开关的接通或断开。这种接近开关检测的对象，不限于导体，可以绝缘的液体或粉状物等。 3．霍尔接近开关 霍尔元件是一种磁敏元件。利用霍尔元件做成的开关，叫做霍尔开关。当磁性物件移近霍尔开关时，开关检测面上的霍尔元件因产生霍尔效应而使开关内部电路状态发生变化，由此识别附近有磁性物体存在，进而控制开关的通或断。这种接近开关的检测对象必须是磁性物体。 4．光电式接近开关 利用光电效应做成的开关叫光电开关。将发光器件与光电器件按一定方向装在同一个检测头内。当有反光面（被检测物体）接近时，光电器件接收到反射光后便在信号输出，由此便可“感知”有物体接近。 5．热释电式接近开关 用能感知温度变化的元件做成的开关叫热释电式接近开关。这种开关是将热释电器件安装在开关的检测面上，当有与环境温度不同的物体接近时，热释电器件的输出便变化，由此便可检测出有物体接近。 6．其它型式的接近开关 当观察者或系统对波源的距离发生改变时，接近到的波的频率会发生偏移，这种现象称为多普勒效应。声纳和雷达就是利用这个效应的原理制成的。利用多普勒效应可制成超声波接近开关、微波
霍尔位置传感器原理和应用 一．霍尔位置传感器的特点： 霍尔位置传感器是一种检测物体位置的磁场传感器。用它们可以检测磁场及其变化，可在各种与磁场有关的场合中使用。霍尔位置传感器以霍尔效应原理为其工作基础。 霍尔位置传感器具有许多优点，它们的结构牢固，体积小，重量轻，寿命长，安装方便，功耗小，频率高（可达1MHZ），耐震动，不怕灰尘、油污、水汽及盐雾等的污染或腐蚀。 霍尔位置传感器开关型输出的具有无触点、无磨损、输出波形清晰、无抖动、无回跳、位置重复精度高（可达μm级）。采取了各种补偿和保护措施的霍尔位置传感器的工作温度范围可达到－55℃～150℃。 按照霍尔位置传感器的功能可将它们分为:霍尔线性型传感器和霍尔开关型传感器。前者输出模拟量，后者输出数字量。 霍尔位置传感器通过它对磁场变化的测量，将许多非电、非磁的物理量例如力、力矩、压力、应力、位置、位移、速度、加速度、角度、角速度、转数、转速以及工作状态发生变化的时间等，转变成电量来进行检测和控制，因而有着广泛的用途。 二．霍尔位置传感器的原理： 2.1霍尔效应和霍尔元件
在一块通电的半导体薄片上，加上和片子表面垂直的磁场B，在薄片的横向两侧会出现一个电压，如图1中的VH，这种现象就是霍尔效应，是由科学家爱德文·霍尔在1879年发现的。VH称为霍尔电压。 这种现象的产生，是因为通电半导体片中的载流子在磁场产生的洛仑兹力的作用下，分别向片子横向两侧偏转和积聚，因而形成一个电场，称作霍尔电场。霍尔电场产生的电场力和洛仑兹力相反，它阻碍载流子继续堆积，直到霍尔电场力和洛仑兹力相等。这时，片子两侧建立起一个稳定的电压，这就是霍尔电压，这个半导体薄片称为霍尔元件。霍尔元件可用多种半导体材料制作，如Ge、Si、InSb、GaAs、InAs、InAsP等等。 2.2 霍尔集成电路 霍尔集成电路是将一个霍尔元件和电压放大电路、信号处理电路集成在同一个硅芯片上，生产出单片霍尔集成电路，它又分为霍尔线性电路和霍尔开关电路。
电感式接近开关工作原理 电感式接近开关属于一种有开关量输出的位置传感器，它由LC 高频振荡器和放大处理电路组成，利用金属物体在接近这个能产生电磁场的振荡感应头时，使物体内部产生涡流。这个涡流反作用于接近开关，使接近开关振荡能力衰减，内部电路的参数发生变化，由此识别出有无金属物体接近，进而控制开关的通或断。这种接近开关所能检测的物体必须是金属物体。 电容式接近开关系列 电容式接近开关亦属于一种具有开关量输出的位置传感器，它的测量头通常是构成电容器的一个极板，而另一个极板是物体的本身，当物体移向接近开关时，物体和接近开关的介电常数发生变化，使得和测量头相连的电路状态也随之发生变化，由此便可控制开关的接通和关断。这种接近开关的检测物体，并不限于金属导体，也可以是绝缘的液体或粉状物体,在检测较低介电常数ε的物体时，可以顺时针调节多圈电位器（位于开关后部）来增加感应灵敏度，一般调节电位器使电容式的接近开关在0.7-0.8Sn的位置动作。 霍尔开关工作原理 原理简介 当一块通有电流的金属或半导体薄片垂直地放在磁场中时，薄片的两端就会产生电位差，这种现象就称为霍尔效应。两端具有的电位差值称为霍尔电势U，其表达式为 U=K·I·B/d
其中K为霍尔系数，I为薄片中通过的电流，B为外加磁场（洛伦慈力Lorrentz）的磁感应强度，d是薄片的厚度。 由此可见，霍尔效应的灵敏度高低与外加磁场的磁感应强度成正比的关系。 我厂生产的霍尔开关就属于这种有源磁电转换器件，它是在霍尔效应原理的基础上，利用集成封装和组装工艺制作而成，它可方便的把磁输入信号转换成实际应用中的电信号，同时又具备工业场合实际应用易操作和可靠性的要求。 霍尔开关的输入端是以磁感应强度B来表征的，当B值达到一定的程度（如B1）时，霍尔开关内部的触发器翻转，霍尔开关的输出电平状态也随之翻转。输出端一般采用晶体管输出，和接近开关类似有NPN、PNP、常开型、常闭型、锁存型（双极性）、双信号输出之分。
接近开关常见故障及处理方法 一、常见问题及故障现象 1、接近传感器无法确认到被检测物体的距离范围有多远。 2、开关安装在检测距离范围内,实际检测中信号时有时无(有时可检测到, 有时无法检测到) 。 3、实际检测距离与传感器所标示的标准检测距离不同。 (或小于检测距离,或大于检测距离) 。 4、指示灯有信号提示,但无信号输出;或信号指示灯常亮无信号变化;或信号等不停闪烁等。 5、电源接通后无任何动作反应,或无信号反馈。 6、能否同时连接多个传感器等等(设备可区别不同传感器反馈信号,就可同时连接多个传感器) 。 在实际应用中的各种问题该如何解决, 首先应了解所购买的开关属于哪种类型, 其特有的产品特性和基本应用原理、安装方法、注意事项等。关于我司所 生产的电感是接近开关传感器产品信息如下。 二、电感式接近开关的检查方式 电感式接近开关属于无触点型开关(即开关型传感器) ,一般应用在对定位要求精度高,使用寿命长,响应速度快, 安装便捷的机械自动控制设备中,主要作为限位、复位、行程定位、计数、自动保护、替代微动开关等作用。电感式接近开关传感器被检测物体必须为金属物体,对于非金属物体,电感式接近开关则无动作。具有防水、防震、防油、防尘、耐腐蚀等特点,对环境恶劣的适用性强。 三、电感式接近开关的输出信号 接近开关是无触点传感器的一种泛称,它的种类有:电感式、电容式、霍尔式。对本次说明的电感式接近开关输出信号主要为:开或关的开关量信号(即在接近 开关的感应头到产品所检测到的最大范围以内任何一个位置有金属物体存在,就会给出一个开关信号,当物体不在检测距离范围以内,传感器开关信号与动作时相反) 。 注:电感式接近开关传感器不会产生模拟量的信号,对于需要靠电感式接近开关确定物体与传感器之间的距离是多少,将无法实现。 四、电感式接近开关的工作电压 电感式接近开关一般行业默认是两种类型: 1、直流输出 DC12~24V(Max10~30V) 其中分类为:二(两)线式、三线式、四线式、航空插头式。
接近开关原理 接近开关 一，电感式接近开关工作原理 电感式接近开关由三大部分组成：振荡器、开关电路及放大输出电路。振荡器产生一个交变磁场。当金属目标接近这一磁场，并达到感应距离时，在金属目标内产生涡流，从而导致振荡衰减，以至停振。振荡器振荡及停振的变化被后级放大电路处理并转换成开关信号，触发驱动控制器件，从而达到非接触式之检测目的 电路板图： 原理图：
电感式接近开关传感器的选型及使用、调试方法 电感式接近开关由于其具有体积小，重复定位精度高，使用寿命长，抗干扰性能好，可靠性高，防尘，防油，乃振动等特点，被广泛用于各种自动化生产线，机电一体化设备及石油、化工、军工、科研等多种行业。 一．工作原理 电感式接近开关是一种利用涡流感知物体的传感器，它由高频振荡电路、放大电路、整形电路及输出电路组成。 振荡器是由绕在磁芯上的线圈而构成的LC振荡电路。振荡器通过传感器的感应面，在其前方产生一个高频交变的电磁场，当外界的金属物体接近这一磁场，并达到感应区时，在金属物体内产生涡流效应，从而导致LC振荡电路振荡减弱或停止振荡，这一振荡变化，被后置电路放大处理并转换为一个具有确定开关输出信号，从而达到非接触式检测目标之目的。 二．电感式接近开关传感器的电气指标 1．工作电压：是指电感式接近开关传感器的供电电压范围，在此范围内可以保证传感器的电气性能及安全工作。 2．工作电流：是指电感式接近开关传感器连续工作时的最大负载电流。
3．电压降：是指在额定电流下开关导通时，在开关两端或输出端所测量到的电压， 4．空载电流：是指在没有负载时，测量所得的传感器自身所消耗的电流。 5．剩余电流：是指开关断开时，流过负载的电流。 6．极性保护：防止电源极性误接的保护功能。 7．短路保护：超过极限电流时，输出会周期性地封闭或释放，直至短路被清除。 三．电感式接近开关传感器的选型 1．根据安装要求，合理选用外形及检测距离。 2．根据供电，合理选用工作电压。 3．根据实际负载，合理选择传感器工作电流。 国内、国际常用色线对照：（供参考） 类型国际国内 +V 棕红 GND 兰黑 Vout 黑绿 四．使用方法 1．直流两线制接近开关的ON状态和OFF状态实际上是电流大、小的变化，当接近开关处于OFF状态时，仍有很小电流通过负载，当接近开关处于ON状态时，电路上约有5V的电压降，因此在实际使用中，必须考虑控制电路上的最小驱动电流和最低驱动电压，确保电路正常工作。 2．直流三线制串联时，应考虑串联后其电压降的总和。 3．如果在传感器电缆线附近，有高压或动力线存在时，应将传感器的电缆线单独装入金属导管内，以防干扰。 4．使用两线制传感器时，连接电源时，需确定传感器先经负载再接至电源，以免损坏内部元件。当负载电流<3mA 时，为保证可靠工作，需接假负载。 R≤U S/（I L-3） P>U S2/R
霍尔接近开关使用说明书 霍尔接近开关使用说明书。大家都知道，接近开关就是利用位移传感器对接近物体的敏感特性达到控制开关通或断的目的，现在流行一种霍尔接近开关，它的原理就是当磁性物件移近霍尔开关时，开关检测面上的霍尔元件因产生霍尔效应而使开关内部电路状态发生变化，由此识别附近有磁性物体控制开关的通或断。今天南京凯基特就来给大家介绍一下霍尔接近开关使用说明书。 霍尔开关具有无触电、低功耗、长使用寿命、响应频率高等特点，内部采用环氧树脂封灌成一体化，所以能在各类恶劣环境下可靠的工作。霍尔开关可应用于接近开关，压力开关，里程表等，作为一种新型的电器配件。 霍尔式接近开关的工作原理 当一块通有电流的金属或半导体薄片垂直地放在磁场中时，薄片的两端就会产生电位差，这种现象就称为霍尔效应。两端具有的电位差值称为霍尔电势U，其表达式为 U=K·I·B/d 其中K为霍尔系数，I为薄片中通过的电流，B为外加磁场（洛伦磁力Lorrentz）的磁感应强度，d是薄片的厚度。 由此可见，霍尔效应的灵敏度高低与外加磁场的磁感应强度成正比的关系。霍尔效应原理图霍尔开关就属于这种有源磁电转换器件，它是在霍尔效应原理的基础上，利用集成封装和组装工艺制作而成，它可方便的把磁输入信号转换成实际应用中的电信号，同时又具备工业场合实际应用易操作和可靠性的要求。 霍尔开关的输入端是以磁感应强度B来表征的，当B值达到一定的程度（如B1）时，霍尔开关内部的触发器翻转，霍尔开关的输出电平状态也随之翻转。输出端一般采用晶体管输出，和接近开关类似有NPN、PNP、常开型、常闭型、锁存型（双极性）、双信号输出之分。
它的主要特性参数有以下几类。 （1）输入电阻霍尔传感器元件两激励电流端的直流电阻称为输入电阻。它的数值从几欧到儿百欧，视不同型号的元件而定。温度升高，输入电阻变小，从而使输入电流变大，最终引起霍尔传感器电势变化。为了减少这种影响，最好采用恒流源作为激励源。（2）输出电阻R两个霍尔传感器电势输出端之间的电阻称为输出电阻，它的数位与输入电阻同一数量级。它也随温度改变顺改变。选择适当的负载电阻易与之匹配，可以使由温度引起的程水电势的漂移减至最小。 （3）最大激励电流I---霍尔传感器参数由于霍尔传感器电势随激励电流的增大而增大，故在应用中总希望选用较大的激励电流1M但激励电流增大，程尔元件的功耗增大，元件的温皮升高，从而引起霍尔传感器屯势的温漂增大，因此每种型号的几件均规定了相应的最大激励电流，它的数值从几毫安至几百毫安。 （4）灵敏度K灵敏度KH=EH/IB，它的数值约为\10MV（MA.T）左右。（5）最大磁感应强度BM---霍尔传感器参数磁感应强度超过BM时，霍尔传感器电势的非线性误差将明显增大，特斯捡（T）成几千高斯（Gs）（1Gs=104T）。 （6）个等位电势在额定激励电流F，当外加磁场为零时它是由于4个屯极的几何尺寸不对称引起的误差。
建议删除该贴!!| 收藏| 回复| 2008-08-08 09:57:08 楼主 一、性能特点 在各类开关中，有一种对接近它的物体有感知能力的元件——位移传感器。利用位移传感器对接近物体的敏感特性达到控制开关通或断的目的，这就是接近开关。当有物体移向接近开关，并接近到一定距离时，位移传感器才有“感知”，开关才会动作。通常把这个距离叫“检出距离”。不同的接近开关检出距离也不同。有时被检测验物体是按一定的时间间隔，一个接一个地移向接近开关，又一个一个地离开，这样不断地重复。不同的接近开关，对检测对象的响应能力是不同的。这种响应特性被称为“响应频率”。 二、种类 因为位移传感器可以根据不同的原理和不同的方法做成，而不同的位移传感器对物体的“感知”方法也不同，所以常见的接近开关有以下几种： 1．涡流式接近开关 这种开关有时也叫电感式接近开关。它是利用导电物体在接近这个能产生电磁场接近开关时，使物体内部产生涡流。这个涡流反作用到接近开关，使开关内部电路参数发生变化，由此识别出有无导电物体移近，进而控制开关的通或断。这种接近开关所能检测的物体必须是导电体。 2．电容式接近开关 这种开关的测量通常是构成电容器的一个极板，而另一个极板是开关的外壳。这个外壳在测量过程中通常是接地或与设备的机壳相连接。当有物体移向接近开关时，不论它是否为导体，由于它的接近，总要使电容的介电常数发生变化，从而使电容量发生变化，使得和测量头相连的电路状态也随之发生变化，由此便可控制开关的接通或断开。这种接近开关检测的对象，不限于导体，可以绝缘的液体或粉状物等。 3．霍尔接近开关 霍尔元件是一种磁敏元件。利用霍尔元件做成的开关，叫做霍尔开关。当磁性物件移近霍尔开关时，开关检测面上的霍尔元件因产生霍尔效应而使开关内部电路状态发生变化，由此识别附近有磁性物体存在，进而控制开关的通或断。这种接近开关的检测对象必须是磁性物体。 4．光电式接近开关 利用光电效应做成的开关叫光电开关。将发光器件与光电器件按一定方向装在同一个检测头内。当有反光面（被检测物体）接近时，光电器件接收到反射光后便在信号输出，由此便可“感知”有物体接近。 5．热释电式接近开关 用能感知温度变化的元件做成的开关叫热释电式接近开关。这种开关是将热释电器件安装在开关的检测面上，当有与环境温度不同的物体接近时，热释电器件的输出便变化，由此便可检测出有物体接近。 6．其它型式的接近开关 当观察者或系统对波源的距离发生改变时，接近到的波的频率会发生偏移，这种现象称为多普勒效应。声纳和雷达就是利用这个效应的原理制成的。利用多普勒效应可制成超声波接近开关、微波接近开关等。当有物体移近时，接近开关接收到的反射信号会产生多普勒频移，由此可以识别出有无物体接近。 三、主要用途 接近开关在航空、航空、航天技术以及工业生产中都有广泛的应用。在日常生活中，如宾馆、饭店、车库的自动门，自动热风机上都有应用。在安全防盗方面，如资料档案、财会、金融、博物馆、金库等重地，通常都装有由各种接近开关组成的防盗装置。在测量技术中，如长度，位置的测量；在控制技术中，如位移、速度、加速度的测量和控制，也都使用着大量的接近开关。 四、选用注意事项 在一般的工业生产场所，通常都选用涡流式接近开关和电容式接近开关。因为这两种接近开关对环境的要求条件较低。当被测对象是导电物体或可以固定在一块金属物上的物体时，一般都选用涡流式接近开关，因为它的响应频率高、抗环境干扰性能好、应用范围广、价格较低。若所测对象是非金属（或金属）、液位高度、粉状物高度、塑料、烟草等。则应选用电容式接近开关。这种开关的响应频率低，但稳定性好。安装时应考虑环境因素的影响。若被物为导磁材料或者为了区别和它在一同运动的物体而把磁钢埋在被测物
第八章霍尔传感器 课题：霍尔传感器的原理及应用课时安排：2 课次编号：12 教材分析 难点：开关型霍尔集成电路的特性 重点：霍尔传感器的应用 教学目的和要求1、了解霍尔传感器的工作原理； 2、了解霍尔集成电路的分类； 3、掌握线性型和开关型霍尔集成电路的特性； 4、掌握霍尔传感器的应用。 采用教学方法和实施步骤：讲授、课堂互动、分析教具：各种霍尔元 件、霍尔传感器 各教学环节和内容 演示1： 将小型蜂鸣器的负极接到霍尔接近开关的OC门输出 端，正极接V cc端。在没有磁铁靠近时，OC门截止，蜂鸣 器不响。 当磁铁靠近到一定距离（例如3mm）时，OC门导通， 蜂鸣器响。将磁铁逐渐远离霍尔接近开关到一定距离（例 如5mm）时，OC门再次截止，蜂鸣器停响。 演示2： 将一根导线穿过10A霍尔电流传感器的铁芯，通入0.1~1A电流，观察霍尔IC的输出电压的变化，基本与输入电流成正比。 从以上演示，引入第一节霍尔效应、霍尔元件的工作原理。 第一节霍尔元件的工作原理及特性 一、工作原理 金属或半导体薄片置于磁感应强度为B的磁场中，磁场方向垂直于薄片，当有电流I流过薄片时，在垂直于电流和磁场的方向上将产生电动势E H，这种现象称为霍尔效应（Hall Effect），该电动势称为霍尔电动势（Hall EMF），上述半导体薄片称为霍尔元件（Hall Element）。用霍尔元件做成的传感器称为霍尔传感器（Hall Transducer）。
图8-1霍尔元件示意图 a）霍尔效应原理图b）薄膜型霍尔元件结构示意图c）图形符号d）外形霍尔属于四端元件： 其中一对（即a、b端）称为激励电流端，另外一对（即c、d端）称为霍尔电动势输出端，c、d端一般应处于侧面的中点。 由实验可知，流入激励电流端的电流I越大、作用在薄片上的磁场强度B越强，霍尔电动势也就越高。霍尔电动势E H可用下式表示 E H=K H IB（8-1）式中K H——霍尔元件的灵敏度。 若磁感应强度B不垂直于霍尔元件，而是与其法线成某一角度θ时，实际上作用于霍尔元件上的有效磁感应强度是其法线方向（与薄片垂直的方向）的分量，即B cosθ，这时的霍尔电动势为 E H=K H IB cosθ（8-2） 从式（8-2）可知，霍尔电动势与输入电流I、磁感应强度B成正比，且当B的方向改变时，霍尔电动势的方向也随之改变。如果所施加的磁场为交变磁场，则霍尔电动势为同频率的交变电动势。 目前常用的霍尔元件材料是N型硅，霍尔元件的壳体可用塑料、环氧树脂等制造。 二、主要特性参数 （1）输入电阻R i恒流源作为激励源的原因：霍尔元件两激励电流端的直流电阻称为输入电阻。它的数值从几十欧到几百欧，视不同型号的元件而定。温度升高，输入电阻变小，从而使输入电流I ab变大，最终引起霍尔电动势变大。使用恒流源可以稳定霍尔原件的激励电流。 （2）最大激励电流I m激励电流增大，霍尔元件的功耗增大，元件的温度升高，从而引起霍尔电动势的温漂增大，因此每种型号的元件均规定了相应的最大激励电流，它的数值从几毫安至十几毫安。 提问：霍尔原件的最大激励电流I m为宜。 A．0mA B．±0.1 mA C．±10mA D．100mA （4）最大磁感应强度B m磁感应强度超过B m时，霍尔电动势的非线性误差将明显增大，B m的数值一般小于零点几特斯拉。 提问：为保证测量精度，图8-3中的线性霍尔IC的磁感应强度不宜超过为宜。 A．0T B．±0.10T C．±0.15T D．±100Gs
原理简介： 当一块通有电流的金属或半导体薄片垂直地放在磁场中时，薄片的两端就会产生电位差，这种现象就称为霍尔效应。两端具有的电位差值称为霍尔电势U，其表达式为 U=K·I·B/d 其中K为霍尔系数，I为薄片中通过的电流，B为外加磁场(洛伦慈力Lorrentz)的磁感应强度，d是薄片的厚度。 由此可见，霍尔效应的灵敏度高低与外加磁场的磁感应强度成正比的关系。 霍尔开关就属于这种有源磁电转换器件，它是在霍尔效应原理的基础上，利用集成封装和组装工艺制作而成，它可方便的把磁输入信号转换成实际应用中的电信号，同时又具备工业场合实际应用易操作和可靠性的要求。 霍尔开关的输入端是以磁感应强度B来表征的，当B值达到一定的程度(如B1)时，霍尔开关内部的触发器翻转，霍尔开关的输出电平状态也随之翻转。输出端一般采用晶体管输出，和其他传感器类似有NPN、PNP、常开型、常闭型、锁存型(双极性)、双信号输出之分。 霍尔开关具有无触电、低功耗、长使用寿命、响应频率高等特点，内部采用环氧树脂封灌成一体化，所以能在各类恶劣环境下可靠的工作。霍尔开关可应用于接近传感器、压力传感器、里程表等，作为一种新型的电器配件。 线性接近传感器的原理 工作原理： 线性接近传感器是一种属于金属感应的线性器件，接通电源后，在传感器的感应面将产生一个交变磁场，当金属物体接近此感应面时，金属中则产生涡流而吸取了振荡器的能量，使振荡器输出幅度线性衰减，然后根据衰减量的变化来完成无接触检测物体的目的。 该接近传感器具有无滑动触点，工作时不受灰尘等非金属因素的影响，并且低功耗，长寿命，可使用在各种恶劣条件下。线性传感器主要应用在自动化装备生产线对模拟量的智能控制。 电感式接近开关 工作原理 电感式接近开关由三大部分组成：振荡器、开关电路及放大输出电路。振荡器产生一个交变磁场。当金属目标接近这一磁场，并达到感应距离时，在金属目标内产生涡流，从而导致振荡衰减，以至停振。振荡器振荡及停振的变化被后级放大电路处理并转换成开关信号，触发驱动控制器件，从而达到非接触式之检测目的。 附录1：部分常用材料的值 材料 衰减系数
接近传感器安装时常见故障 一、电感式接近开关的检查方式及输出信号 电感式接近开关属于无触点型开关（即开关型传感器），一般应用在对定位要求精度高，使用寿命长，响应速度快，安装便捷的机械自动控制设备中，主要作为限位、复位、行程定位、计数、自动保护、替代微动开关等作用。电感式接近开关传感器被检测物体必须为金属物体，对于非金属物体，电感式接近开关则无动作。具有防水、防震、防油、防尘、耐腐蚀等特点，对环境恶劣的适用性强。 接近开关是无触点传感器的一种泛称，它的种类有：电感式、电容式、霍尔式。对本次说明的电感式接近开关输出信号主要为：开或关的开关量信号（即在接近开关的感应头到产品所检测到的最大范围以内任何一个位置有金属物体存在，就会给出一个开关信号，当物体不在检测距离范围以内，传感器开关信号与动作时相反）。
注：电感式接近开关传感器不会产生模拟量的信号，对于需要靠电感式接近开关确定物体与传感器之间的距离是多少，将无法实现。 二、电感式接近开关的工作电压 电感式接近开关一般行业默认是两种类型： 1.直流输出DC12~24V（Max10~30V） 其中分类为：二（两）线式、三线式、四线式、航空插头式。 可按客户所需定制低电压DC5~12V型 2.交流输出AC220V（Max60~250V） 主要为：二（两）线式 3.定制特殊工作电压（非标准通用电压） 当工作电压大于产品所规定的电压范围时，肯能导致产品直接损坏，或间歇式不良。或当工作电压不在产品所需最低电压范围内时，产品无法启动，故导致无信号输出。 三、电感式接近传感器的检测距离与不同金属材质的差异 标准检测距离：指使用标准检测物体“铁”时的距离。 因被检测物的形状、大小、材质不同而存在差异，若被检测物体小于标准检测物体时，或被检查物体经过电镀或其他处理时，检测距离也会因处理的程度不同而发生变化，请予以特别注意。 设定距离=检测距离(Sn)×修正系数;如多凯科技接近开关，方型3LS10-W5N1或3LR12-P5N1规格的标准检测距离均为:5mm,设置距离应为(Sa)=5mm×0.7=3.5mm 请按下图修正系数计算安装检测距离。
HST04-3A 霍尔接近传感器使用时注意 （1）电流传感器必须根据被测电流的额定有效值适当选用不同的规格的产品。被测电流长时间超额，会损坏末极功放管（指磁补偿式），一般情况下，2倍的过载电流持续时间不得超过1分钟。 （2）电压传感器必须按产品说明在原边串入一个限流电阻R1，以使原边得到额定电流，在一般情况下，2倍的过压持续时间不得超过1分钟。 （3）电流电压传感器的最佳精度是在原边额定值条件下得到的，所以当被测电流高于电流传感器的额定值时，应选用相应大的传感器；当被测电压高于电压传感器的额定值时，应重新调整限流电阻。当被测电流低于额定值1/2以下时，为了得到最佳精度，可以使用多绕圈数的办法。 （4）绝缘耐压为3KV的传感器可以长期正常工作在1KV及以下交流系统和1.5KV 及以下直流系统中，6KV的传感器可以长期正常工作在2KV及以下交流系统和2.5KV及以下直流系统中，注意不要超压使用。 （5）在要求得到良好动态特性的装置上使用时，最好用单根铜铝母排并与孔径吻合，以大代小或多绕圈数，均会影响动态特性。 （6）在 大电流直流系统中使用时，因某种原因造成工作电源开路或故障，则铁心产生较大剩磁，是值得注意的。剩磁影响精度。退磁的方法是不加工作电源，在原边通一交流并逐渐减小其值。 （7）传感器抗外磁场能力为：距离传感器5～10cm一个超过传感器原边电流值
2倍的电流，所产生的磁场干扰可以抵抗。三相大电流布线时，相间距离应大于5～10cm。 （8）为了使传感器工作在最佳测量状态，应使用图1－10介绍的简易典型稳压电源。 （9）传感器的磁饱和点和电路饱和点，使其有很强的过载能力，但过载能力是有时间限制的，试验过载能力时，2倍以上的过载电流不得超过1分钟。（10）原边电流母线温度不得超过85℃，这是ABS工程塑料的特性决定的，用户有特殊要求，可选高温塑料做外壳。
接近开关原理概述 接近开关是一种毋需与运动部件进行机械接触而可以操作的位置开关，当物体接近开关的感应面到动作距离时，不需要机械接触及施加任何压力即可使开关动作，从而驱动交流或直流电器或给计算机装置提供控制指令。接近开关是种开关型传感器（即无无触点开关），它即有行程开关、微动开关的特性，同时具有传感性能，且动作可靠，性能稳定，频率响应快，应用寿命长，抗干扰能力强等、并具有防水、防震、耐腐蚀等特点。产品有电感式、电容式、霍尔式、交、直流型。 接近开关又称无触点接近开关，是理想的电子开关量传感器。当金属检测体接近开关的感应区域，开关就能无接触，无压力、无火花、迅速发出电气指令，准确反应出运动机构的位置和行程，即使用于一般的行程控制，其定位精度、操作频率、使用寿命、安装调整的方便性和对恶劣环境的适用能力，是一般机械式行程开关所不能相比的。它广泛地应用于机床、冶金、化工、轻纺和印刷等行业。在自动控制系统中可作为限位、计数、定位控制和自动保护环节。接近开关具有使用寿命长、工作可靠、重复定位精度高、无机械磨损、无火花、无噪音、抗振能力强等特点。因此到目前为止，接近开关的应用范围日益广泛，其自身的发展和创新的速度也是极其迅速。 2.接近开关的主要功能 （1）检验距离 检测电梯、升降设备的停止、起动、通过位置；检测车辆的位置，防止两物体相撞检测；检测工作机械的设定位置，移动机器或部件的极限位置；检测回转体的停止位置，阀门的开或关位置；检测气缸或液压缸内的活塞移动位置。 （2）尺寸控制 金属板冲剪的尺寸控制装置；自动选择、鉴别金属件长度；检测自动装卸时堆物高度；检测物品的长、宽、高和体积。 （3）检测物体存在有否检测生产包装线上有无产品包装箱；检测有无产品零件。 （4）转速与速度控制 控制传送带的速度；控制旋转机械的转速；与各种脉冲发生器一起控制转速和转数。 （5）计数及控制 检测生产线上流过的产品数；高速旋转轴或盘的转数计量；零部件计数。 （6）检测异常 检测瓶盖有无；产品合格与不合格判断；检测包装盒内的金属制品缺乏与否；区分金属与非金属零件；产品有无标牌检测；起重机危险区报警；安全扶梯自动启停。 （7）计量控制 产品或零件的自动计量；检测计量器、仪表的指针范围而控制数或流量；检测浮标控制测面高度，流量；检测不锈钢桶中的铁浮标；仪表量程上限或下限的控制；流量控制，水平面控制。 （8）识别对象 根据载体上的码识别是与非。 （9）信息传送 ASI（总线）连接设备上各个位置上的传感器在生产线（50-100米）中的数据往返传送等。 3.接近开关分类及结构 接近开关的作用是当某物体与接近开关接近并达到一定距离时，能发出信号。它不需要外力施加，是一种无触点式的主令电器。它的用途已远远超出行程开关所具备的行程控制及限位保护。接近开关可用于高速计数、检测金属体的存在、测速、液位控制、检测零件尺
磁感应开关的工作原理 磁性开关意思就是通过磁铁来感应的，这个磁就是磁铁，磁铁也有好几种，市场上面常用的磁铁有橡胶磁、永磁铁氧体、烧结钕铁硼等。开关就是干簧管了。干簧管是干式舌簧管的简称，是一种有触点的无源电子开关元件，具有结构简单，体积小便于控制等优点，其外壳一般是一根密封的玻璃管，管中装有两个铁质的弹性簧片电板，还灌有一种叫金属铑的惰性气体。平时，玻璃管中的两个由特殊材料制成的簧片是分开的。当有磁性物质靠近玻璃管时，在磁场磁力线的作用下，管内的两个簧片被磁化而互相吸引接触，簧片就会吸合在一起，使结点所接的电路连通。外磁力消失后，两个簧片由于本身的弹性而分开，线路也就断开了。因此，作为一种利用磁场信号来控制的线路开关器件，干簧管可以作为传感器用，用于计数，限位等等（在安防系统中主要用于门磁、窗磁的制作），同时还被广泛使用于各种通信设备中。在实际运用中，通常用永久磁铁控制这两根金属片的接通与否，所以又被称为磁控管。 干簧管又叫磁控管，它同霍尔元件差不多，但原理性质不同，是利用磁场信号来控制的一种开关元件，无磁断开，可以用来检测电路或机械运动的状态， 另一种磁性开关就是市场上所说接近开关、门磁开关、又叫感应开关，它是有干一个开好模具并且是标准尺寸塑胶外壳，将干簧管灌封在黑色外壳里面导线引出来另一半带有磁铁的塑料外壳固定在另一端当这个磁铁靠近带有导线的开关时，发出开关信号！一般信号距离为10mm接通，此产品广泛引用到防盗门、家用门、打印机、传真机、电话机、等电子仪器设备上面。 还有一种磁性开关是在密闭的金属或塑料管内，设置一点或多点的磁簧开关，然后将管子贯穿一个或多个，中空而内部装有环型磁铁的浮球，并利用固定环，控制浮球与磁簧开关在相关位置上，使浮球在一定范围内上下浮动。利用浮球内的磁铁去吸引磁簧开关的接点，产生开与关的动作。 1/ 1