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【Maker電子學】進階磁性感應元件的原理與應用

   
作者:Bird

上一篇【Maker電子學】磁性感應元件的原理與應用我們聊了磁性感應元件的始祖:磁簧開關以及利用霍爾效應做成的固態磁性感應元件:霍爾開關;由於霍爾效應能感應磁場極性、強弱等連續變化的特性,因此其實除了「開關」外,它還有很多功用。

線性霍爾感測器

線性霍爾感測器(linear Hall-effect sensor)可以將磁場的特性轉變爲連續變化的電壓或其它類型的類比訊號,很適合拿來做磁場強度與距離的感應。以下我以 Micronas 的 HAL830 這顆線性霍爾感測器爲例來說明,它是一顆只有三隻腳的 IC,用的是長得像小型插腳電晶體的 TO-92 包裝,如下圖所示:

HAL830 只有三隻腳(圖片來源:Bird 提供)

HAL830 雖然只有三隻腳,但它裡面的功能非常複雜。HAL830 可以測量的磁場強度範圍爲 +/-30 mT 到 +/- 100 mT,看到有正負號就知道它對南磁極與北磁極都有反應,但事實上幾乎所有的霍爾效應感測器都可以測量雙向的磁極,因爲霍爾效應本來就對兩個磁極都會有反應,只是結果是反應在不同的霍爾電壓偏差上。

這種類比輸出的霍爾效應感測器,其輸出是一個正比於電源的電壓,「磁通量越大,電壓越高,磁通量越少,電壓越低」,而且由於磁通量是有正負號的,若霍爾感測器沒有感應到磁場時,則稱之爲輸出的「中點」(quiescent voltage)。

如果我們用 5 V 供電給 HAL830,把它的感側範圍設定爲 +/-100 mT,並把中點電壓設定在 1/2 電源電壓,就會的到這樣的輸入與輸出的關係:

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Author: Liang Bird

在外商圈電子業中闖蕩多年,經歷過 NXP、Sony、Crossmatch 等企業,從事無線通訊、影像系統、手機、液晶面板、半導體、生物辨識等不同領域產品開發。熱愛學習新事物,協助新創團隊解決技術問題。台大農機系、台科大電子所畢業,熱愛賞鳥、演奏管風琴、大提琴、法國號,亦是不折不扣的熱血 maker。

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