霍尔传感器 温度：为何霍尔传感器一般都会有温度漂移

这个问题要从霍尔传感器的工作原理说起，为了做成一个带霍尔效应器件的电流传感器，需要用一个磁芯将导体电流周围的磁场集中起来，同时这个磁芯中要开一个槽，用于容纳实际的霍尔元件。尺寸相对较小的槽(相对于整个磁路长度而言)会形成一个接近均匀且垂直于霍尔元件平面的磁场。当霍尔元件获得电流能量时，将产生一个正比于励磁电流和磁芯磁场的电压。这个霍尔电压经放大后从电流传感器的输出端输出。

由于载流导体和磁芯之间没有电气上的连接(耦合的只是磁场)，传感器实际上是与待测电路隔离的。载流导体可能有很高的电压，而霍尔效应电流传感器的输出可以安 全地连接到接地电路，或连接到相对载流导体任意电位的电路，因此提供满足*严格安 全标准的间隙与爬电值也相对比较容易。然而，这种线性传感器也存在一些缺点。其中*不重要的缺点也许是霍尔效应传感器要求恒定励磁电流这个事实。另外，处理来自霍尔效应传感器的信号的放大和调节电路通常要消耗显著的能量。当然，这个能耗也许不那么显著，要看具体的应用。尽管如此，用于连续测量电流的霍尔传感器能耗也不能小至毫瓦级。

因为典型的线性传感器输出是按比例量测的(不仅取决于被测的磁场强度，而且取决于励磁电流值)，励磁电流的稳定性将极大地影响待测电流幅度以及没有电流流动时的零偏移。一般来说，后两者都取决于供电电压的稳定和温度变化(因为影响励磁电流和霍尔电压本身的霍尔传感元件电阻取决于工作温度)。

测量励磁电流并在输出中考虑该因素的传感器变种是可能的。但它要求精密的外部元件和较大的处理电路。而且霍尔电压是待测磁场的非线性函数，这进一步增加了传感器的误差。

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霍尔传感器 温度：简述温度霍尔传感器应用领域方面的知识

　　在工业和汽车应用方面，霍尔传感器首先要满足工业或汽车认证对器件的要求，例如安全性、稳定性和温度范围要达到相应的级别。
　　随着这些终端应用产品的不断发展，霍尔传感器也呈现出五大发展趋势：
　　霍尔传感器在工业上的应用
　　一、微型化趋势
　　市场上很多霍尔传感器都采用了各种小型封装。最近，美信宣布将推出一种采用μCSP封装(微米芯片级封装)的霍尔传感器，它的面积只有1mm×1mm，这样的尺寸非常适合空间较小的应用，例如手机、电动机中的间隙等领域。
　　二、高集成度
　　目前，霍尔传感器已经成为智能传感器。例如，厂商基本上已经把各种保护电路和补偿电路、转换器集成到了霍尔传感器上。而为了实现可编程霍尔传感器，厂商将EEROM(电可擦只读存储器)集成进来也是一种趋势。国内的需求正在向高端可编程霍尔传感器的方向发展。因为可编程霍尔传感器可以降低客户生产环节的失效率，缩短生产的周期，提高生产的效率，所以受到客户的欢迎。
　　
　　温度霍尔传感器应用
　　三、温度性能
　   霍尔传感器如何在高温下长时间保持较高的可靠性将成为工程师的重大课题。因为，当霍尔传感器长期处于较高的工作温度时，芯片与基板之间的引线键合(bonding)将可能出现松动或断裂等现象，从而影响传感器的正常工作。目前多数霍尔传感器的工作温度是65℃到85℃，这在汽车中还可以适用。但在一些工业应用中，工作温度高达160℃甚至185℃，霍尔传感器要适合这些场合的应用还需提高温度指标。
　　四、高灵敏度
　　目前霍尔传感器最高的灵敏度可以达到几十高斯。在工业和汽车应用领域中，灵敏度在200高斯到500高斯的霍尔传感器就可以很好地完成应用任务。不断提高霍尔传感器的灵敏度可以开启新的应用市场，因此，这也是业界努力的目标。霍尔传感器目前的挑战之一就是电路必须能感应非常小的磁场以及磁场的细微变化。
　　五、新的霍尔元件结构
　　一般线性霍尔传感器要实现旋转位置的测量，要采用非常复杂的结构，而好的结构在国际上都有专利。采用这些结构的企业需要缴纳专利费。为此，一些企业推出测量水平磁场的霍尔传感器，它可以更易实现旋转的测量，因此没有专利费问题。
　　综上所述，温度霍尔传感器应用将在这五个领域方面得到发展和成熟，更多关于温度传感器应用的内容，欢迎留意传感器专家网的官网。

霍尔传感器 温度：霍尔传感器测量系统及温度补偿方法

霍尔传感器测量系统及温度补偿方法
【专利摘要】本发明公开一种霍尔传感器测量系统及温度补偿方法，测量系统包括霍尔传感器、CPU和励磁电流提供电路，励磁电流提供电路通过励磁电流输入引线给霍尔传感器提供励磁电流，霍尔传感器经电压输出引线输出测量电压给CPU，CPU对励磁电流输入引线两端的电压进行采样和测量，方法为在已知温度的标准磁场中标定、校准两个点，通过联立方程求出下式中的系数K1和K2：磁场强度=K1×磁场强度电压值+K2×温度电压值，上式中，K1和K2为人为设定系数，CPU采样到励磁电流输入引线两端的代表温度的电压值之后，利用线性公式对磁场强度进行补偿，从而求解任何未知磁场的强度。
【专利说明】霍尔传感器测量系统及温度补偿方法
【技术领域】
[0001]本发明公开一种霍尔传感器及其使用方法，特别是一种霍尔传感器测量系统及温度补偿方法，用于磁场强度测量的霍尔磁传感器，以及由其构成的测量探头，可广泛应用于检测磁场、检测铁磁物质、在直流电机中作传感器、无损探伤、汽车内检测元件、自动化装备元件、电子设备检测元件如智能手机等 。
【背景技术】
[0002]霍尔传感器是根据霍尔效应制作的一种磁场传感器。半导体、导电流体等也有这种效应，而半导体的霍尔效应比金属强得多，利用这现象制成的各种霍尔元件，广泛地应用于工业自动化技术、检测技术及信息处理等方面。请参看附图1，现有的霍尔磁传感器一般厚度在0.3mnTl mm之间，而且其温度漂移都比较大，根据品质的不同，一般在30(T3000ppm/°C之间，因此要获得较高精度的磁场测量，在霍尔传感器使用时必须进行温度补偿。目前，所有的高精度霍尔磁传感器探头基本都是把霍尔磁传感器和温度传感器封装在一起，同时对磁场和温度进行测量，以便对测出的磁场强度进行温度补偿修正。但由于温度传感器一般厚度都比较大，因而封装的探头就很难做到超薄化和超小型。而且两个器件封装在一起，也增加了封装工艺的复杂性和生产成本。不能满足狭小缝隙磁场测量的特殊要求，而这部分市场的需求量还是比较大的。其实，即使非狭小缝隙磁场的测量探头尺寸也是越小越好，这是业界公认的标准。
【发明内容】
[0003]针对上述提到的现有技术中的霍尔传感器体积较大的缺点，本发明提供一种新的霍尔传感器测量系统及温度补偿方法，其利用励磁电流输入引线的电压与温度有着很好的线性对应关系作为对温度的补偿，能达到很好的测量精度。
[0004]本发明解决其技术问题采用的技术方案是:一种霍尔传感器测量系统，测量系统包括霍尔传感器、CPU和励磁电流提供电路，励磁电流提供电路通过励磁电流输入引线给霍尔传感器提供励磁电流，霍尔传感器经电压输出引线输出测量电压给CPU，CPU对励磁电流输入引线两端的电压进行采样和测量。
[0005]一种采用上述的霍尔传感器测量系统的温度补偿方法，该方法为在已知温度的标准磁场中标定、校准两个点，通过联立方程求出下式中的系数Kl和K2:
 磁场强度=Kl X磁场强度电压值+ K2 X温度电压值 (I)
 式(I)中，Kl和K2为人为设定系数，CPU采样到励磁电流输入引线两端的代表温度的电压值之后，利用线性公式(I)对磁场强度进行补偿，从而求解任何未知磁场的强度。
[0006]本发明解决其技术问题采用的技术方案进一步还包括:
 所述的励磁电流输入引线和CPU之间连接有隔离放大器。
[0007]所述的隔离放大器采用高阻抗的CMOS运算放大器，而且连接成“射随器”的形式。
[0008]本发明的有益效果是:本发明比现有的霍尔磁传感器探头有两大优点:1、本发明在不改变霍尔磁传感器探头的精度的情况下，通过去掉温度传感器，而使探头的封装尺寸小到极致，基本与霍尔磁传感器的尺寸相同，从而满足业界对霍尔磁传感器探头尺寸的要求。2、由于取消了温度传感器，在使用时减少了 2至4根连接线，同时连接插座尺寸相应的也减小了，另外霍尔探头由于无需封装温度传感器件，封装和生产工艺也简单了许多，方便与经济效益是显而易见的。
[0009]下面将结合附图和【具体实施方式】对本发明做进一步说明。
【专利附图】
【附图说明】
[0010]图1为现有技术中霍尔传感器连接结构示意图。
[0011]图2为本发明霍尔传感器连接结构示意图。
[0012]图3为本发明【具体实施方式】框图。
【具体实施方式】
[0013]本实施例为本发明优选实施方式，其他凡其原理和基本结构与本实施例相同或近似的，均在本发明保护范围之内。
[0014]请参看附图2和附图3，本发明中的霍尔传感器和常规的霍尔传感器一样，其连接成的测量系统包括励磁电流提供电路、CPU和霍尔传感器，励磁电流提供电路为霍尔传感器提供励磁电流，霍尔传感器经电压输出引线输出测量电压给CPU，通过测量电压值可计算获取磁场强度值，本实施例中，CPU采用自带ADC采样模块的CPU，如果CPU不带有ADC采样模块，则需外置ADC采样模块，测量电压先输入ADC采样模块后再输入给CPU，本发明中，CPU同时对励磁电流输入引线两端的电压进行采样和测量，此处同样需要将电压值输入给ADC采样模块，大量的实验和结果都证明，励磁电流输入引线两端的电压与温度有着很好的线性对应关系，与PN结的温度特性相吻合，其测温误差在-20°C?+500C范围内不超过土 1°C，这对温度修正来说已经可以做到较高的精度了，一般霍尔探头封装的温度传感器精度在±3°C就能足以满足要求。本实施例中，在霍尔传感器的励磁电流输入引线和CPU之间连接有隔离放大器，隔离放大器采用高阻抗的CMOS运算放大器，而且连接成“射随器(又称射极跟随器)”的形式，由于励磁电流一般都是毫安级别的(ImA至几十甚至几百mA)，常用霍尔磁传感器的励磁电流比较小，为ImiTlOmA.因此隔离运放要使用高阻抗的CMOS运算放大器，而且要连接成“射随器”的形式，这样高达1000ΜΩ的输入阻抗对励磁电流的分流影响是PA级别的，与mA级别的励磁电流相比，其影响程度是百万分之几，即使对于精度达万分之几的高精度磁场测量来说，也是完全可以忽略。
[0015]本发明中，采用上述霍尔传感器测量系统进行霍尔传感器温度补偿方法，其步骤如下:
 (PU采样到励磁电流输入引线两端的代表温度的电压值之后，利用下面的线性公式(传感器特性指标所规定，其实磁场与温度并非严格的线性关系，但这可以通过多校准几个温度点，利用折线来模拟实际曲线，以实现高精度测量。)对磁场强度进行补偿:
 磁场强度=Kl X磁场强度电压值+ K2 X温度电压值 (I)
 由上式可以看出，只要在已知温度的标准磁场中标定、校准两个点，就可以通过联立方程求出系数Kl和K2，从而由式(I)求解任何未知磁场的强度。这和目前通用的外接温度传感器的计算方法是一致的。
[0016]本发明中，CPU的运算流程包括正常测量流程和用户中断处理流程两种，其中  正常测量流程包括下述步骤:
  (1)、开机；
 (2)、采样磁场强度电压值；
 (3)、采样温度电压值；
 (4)、利用默认系数Kl和K2以及公式(I)计算磁场强度；
  (5)、输出；
 (6)、回到采样。
[0017]用户中断处理流程包括下述步骤:
 (1)、用户操作校准按键；
 (2)、CPU进入中断处理；
 (3)、接受用户输入的两个基准点的温度和磁场强度值；
 (4)、进行内部电压和温度采样；
 (5)、按照公式(I)生成联立方程计算系数Kl和K2；
 (6)、更新并保存默认的系数Kl和K2；
 (7)、设立校准标志和时间；
 (8)、退出中断，进入正常测量流程。
[0018]本发明比现有的霍尔磁传感器探头有两大优点:1、本发明在不改变霍尔磁传感器探头的精度的情况下，通过去掉温度传感器，而使探头的封装尺寸小到极致，基本与霍尔磁传感器的尺寸相同，从而满足业界对霍尔磁传感器探头尺寸的要求。2、由于取消了温度传感器，在使用时减少了 2至4根连接线，同时连接插座尺寸相应的也减小了，另外霍尔探头由于无需封装温度传感器件，封装和生产工艺也简单了许多，方便与经济效益是显而易见的。
【权利要求】
1.一种霍尔传感器测量系统，其特征是:所述的测量系统包括霍尔传感器、CPU和励磁电流提供电路，励磁电流提供电路通过励磁电流输入引线给霍尔传感器提供励磁电流，霍尔传感器经电压输出引线输出测量电压给CPU，CPU对励磁电流输入引线两端的电压进行采样和测量。
2.根据权利要求1所述的霍尔传感器测量系统，其特征是:所述的励磁电流输入引线和CPU之间连接有隔离放大器。
3.根据权利要求2所述的霍尔传感器测量系统，其特征是:所述的隔离放大器采用高阻抗的CMOS运算放大器，而且连接成“射随器”的形式。
4.一种采用如权利要求1或2或3所述的霍尔传感器测量系统的温度补偿方法，其特征是:所述的方法为在已知温度的标准磁场中标定、校准两个点，通过联立方程求出下式中的系数Kl和K2:  磁场强度=Kl X磁场强度电压值+ K2 X温度电压值 (I)  式(I)中，Kl和K2为人为设定系数，  (PU采样到励磁电流输入引线两端的代表温度的电压值之后，利用线性公式(I)对磁场强度进行补偿，从而求解任何未知磁场的强度。
【文档编号】G01R33/07GKSQ
【公开日】2014年1月15日   申请日期:2013年10月21日   优先权日:2013年10月21日
【发明者】项飙   申请人:深圳市柯雷科技开发有限公司

霍尔传感器 温度：霍尔式传感器

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霍尔式传感器
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霍尔传感器是基于霍尔效应的一种传感器。1879年美国物理学家霍尔首先在金属材料中发现了霍尔效应，但是由于金属材料的霍尔效应太弱而没有得到应用。随着半导体技术的发展，开始用半导体材料制作霍尔元件，由于他的霍尔效应显著而得到应用和发展。霍尔传感器是一种当交变磁场经过时产生输出电压脉冲的传感器。脉冲的幅度是由激励磁场的场强决定的。因此，霍尔传感器不需要外界电源供电。
中文名
霍尔式传感器
原    理
基于霍尔效应
应    用
电子式水表、气表、电表
发现者
美国物理学家霍尔
目录
1
应用范围：
2
工作原理：
3
测量误差补偿：
?
零位误差极其补偿
?
温度误差及补偿
霍尔式传感器应用范围：
编辑
语音
1.电子式水表、气表、电表和远程抄表系统2.控制设备中传送速度的测量3.无刷直流电机的旋转和速度控制4.在工程中测量转动速度和其他机械上的自动化应用5.转速仪、速度表以及其他转子式计量装置霍尔传感器的应用非常的广泛，在测量领域，可用于测量磁场、电流、位移、压力、振动、转速等。在通讯领域，可用于放大器、振荡器、相敏检波、混频、分频已经微波功率测量等。在自动化技术领域，可用于无刷直流电机、速度传感、位置传感、自动记数、接近开关、霍尔自整角机构成的伺服系统和自动电力拖动系统等。
霍尔式传感器工作原理：
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是利用半导体材料的霍尔效应进行测量的一种磁敏式传感器。它可以直接测量磁场和微位移量，应用于电池测量、压力、加速度、振动等方面的测量领域。霍尔传感器已从分立元件发展到集成电路的阶段，正越来越受人们的重视，应用日益广泛。
霍尔式传感器测量误差补偿：
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语音
常见的产生误差的因素有：半导体本身固有的特性、半导体制造工艺水平、环境温度变化、霍尔传感器的安装是否合理等，测量误差一般表现为零误差和温度误差。
霍尔式传感器零位误差极其补偿
当霍尔元件的激励电流I不再为零时，若所处位置的磁感应强度B为零。则霍尔电势仍应为零，但实际中若不为零，则此时空载的霍尔电势称为零位误差。它一般由一下两种电势组成。
霍尔式传感器温度误差及补偿
由于半导体材料的电阻率、迁移率和载流子浓度都随温度而变化，用此材料制成的霍尔元件的性能参数必然随温度而变化，致使霍尔电势变化，产生温度误差。为了减小温度误差，除选用温度系数较小的材料如砷化茵外，还可以采取一些恒温措施。或者采用恒流源或恒压源配合补偿电阻供电，这样可以减小元件内阻随温度变化而引起的控制电流变化。