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1、闵宇坤：霍尔传感器水位控制系统霍尔传感器水位控制系统摘 要中国的崛起和正式入世，意味着中国社会将以全球化面貌进入一个新的阶段，更意味着一个社会主义现代化国家的崛起尤其是中国农业近几年的发展风起云涌，如袁隆平杂交水稻种植的成功，使中国的农业向着世界的前沿迈了一大步等等。一个鲜为人知的例子在我们面前显现，因此面对中国农村企业的现状与发展趋势进行研究，具有重要的现实与发展意义，而且水位控制及其应用是一门不断发展的实用科学技术，它的灵活性和实用性很强，水位控制日新月异的应用领域也越来越广泛，它在农业，工业方面的不断发展，不断改进，使其在工、农业发展的道路上成为了必不可少的排头兵。本文以霍本文尔传感器水
2、位控制为基本研究框架，主要从农村的发展现状的应用和水资源应用等方面，对中国农村的发展和前景而设计的用水设计方案（霍尔传感器水位控制） 。关键字：中国农业；霍尔传感器；水资源应用；前景闵宇坤：霍尔传感器水位控制系统Hall sensor level control systemAbstractThe rise of China and officially join the wto, which means that Chinese society will look to enter a new stage of globalization, more means a modern socia
3、list countrys rise especially China agricultural recent development blustery, such as, yuan longping, hybrid rice planting of success, and to make Chinas agricultural towards the world frontier Wallace was a big step forward, etc. A little-known example appeared in front of us, therefore facing Chin
4、as rural enterprise the present situation and the development trend are studied, and has important realistic and development sense, and water level control and its application is a door of the continuous development of practical science and technology, and its flexibility and practical strong, water
5、 level control rapidly-changing application fields and more extensive, it in agriculture, industry with the constant development and improvement, to make its in work, agricultural development path to becoming essential points. In this paper, this paper huo sensor level control for basic research fra
6、mework, mainly from rural development present situation and application of water resource application, etc, the development of Chinese rural areas and prospects and the design of water design scheme (hall sensor-based level control).Keyword：Chinese agriculture ；Development; Water level control江西理工大学
7、应用科学学院I目 录1 霍尔传感器 .11.1 霍尔元件 .11.3 霍尔元件的主要特性参数 .21.4 霍尔传感器的工作原理 .31.4.1 霍尔传感器的特点 .41.4.2 霍尔传感器的应用 .52 水位自动控制器的使用说明 .72.1 水位自动控制器的用途及使用范围 .72.2 性能及参数 .72.3 结构及安装使用 .73 基本原理 .83.1 水塔水位自动控制的设计范围 .83.2 功能特点 .83.3 水位自动控制电路的设计 .84 水塔水位自动控制的实验设计 .104.1 实验目的 .104.2 实验内容 .104.3 预习要求 .104.4 实验报告要求 .104.5 实验验证
8、 .11结 论 .12参考文献 .14闵宇坤：霍尔传感器水位控制系统01 霍尔传感器1.1 霍尔元件霍尔元件是一种基于霍尔效应的磁传感器,已发展成一个品种多样的磁传感器产品族，并已得到广泛的应用。本文简要介绍其工作原理， 产品特性及其典型应用。霍尔器件具有许多优点，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。霍尔线性器件的精度高、线性度好；霍尔开关器件无触点、无磨损、输出波形清晰、无抖动、无回跳、位置重复精度高（可达 m 级） 。取用了各种补偿和保护措施的霍尔器件的工作温度范围宽，可达55150。按照霍
9、尔器件的功能可将它们分为: 霍尔线性器件 和 霍尔开关器件 。前者输出模拟量，后者输出数字量。按被检测的对象的性质可将它们的应用分为:直接应用和间接应用。前者是直接检测出受检测对象本身的磁场或磁特性，后者是检测受检对象上人为设置的磁场，用这个磁场来作被检测的信息的载体，通过它，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。1.2 霍尔元件的工作原理霍尔元件应用霍尔效应的半导体。所谓霍尔效应，是指磁场作用于载流金属导体、半导体中的载流子时，产生横向电位差的物理现象。假设霍尔元件通电电流
10、为 Is，当磁场作用于霍尔元件时，电子将受到洛伦兹力的作用而发生偏转，如图中虚线所示。半导体的上下方向积聚的电荷形成了电场（EH）。当EH 对电子的作用力 f 足够抵消洛伦兹力 f 时，电子积累达到平衡。此时的电势称为霍尔电势。霍尔电势随外磁场强度增加而增加。图 1-1霍尔元件原理图霍尔元件种类有线性霍尔元件和开关型霍尔元件。其中，开关型霍尔元件由半导体霍尔材料的输出电压经放大器放大后，送至施密特整形电路将线性变化量转换为开关量。江西理工大学应用科学学院1线性霍尔元件常用于磁场测量、电压电流测量。开关型霍尔元件常用于速度、位置测量。金属的霍尔效应是 1879 年被美国物理学家霍尔发现的。当电流
11、通过金属箔片时，若在垂直于电流的方向施加磁场，则金属箔片两侧面会出现横向电位差。半导体中的霍尔效应比金属箔片中更为明显，而铁磁金属在居里温度以下将呈现极强的霍尔效应。利用霍尔效应可以设计制成多种传感器。霍尔电位差 UH 的基本关系为:UH=RHIB/d RH=1/nq（金属） 式中 RH霍尔系数；n单位体积内载流子或自由电子的个数；q电子电量；I通过的电流；B垂直于 I 的磁感应强度；d导体的厚度。对于半导体和铁磁金属，霍尔系数表达式和式 不同，此处从略。由于通电导线周围存在磁场，其大小和导线中的电流成正比，故可以利用霍尔元件测量出磁场，就可确定导线电流的大小。利用这一原理可以设计制成霍尔电流
12、传感器。其优点是不和被测电路发生电接触，不影响被测电路，不消耗被测电源的功率，特别适合于大电流传感。若把霍尔元件置于电场强度为 E、磁场强度为 H 的电磁场中，则在该元件中将产生电流 I，元件上同时产生的霍尔电位差和电场强度 E 成正比，如果再测出该电磁场的磁场强度，则电磁场的功率密度瞬时值 P 可由 P=EH 确定。利用这种方法可以构成霍尔功率传感器。如果把霍尔元件集成的开关按预定位置有规律地布置在物体上，当装在运动物体上的永磁体经过它时，可以从测量电路上测得脉冲信号。根据脉冲信号列可以传感出该运动物体的位移。若测出单位时间内发出的脉冲数，则可以确定其运动速度。 1.3 霍尔元件的主要特性参数（1）当磁场和环境温度一定时：霍尔电势与控制电流 I 成正比 （2）当控制电流和环境温度一定时：霍尔电势与磁场的磁感应强度 B 成正比（3）当环境温度一定时：输出的霍尔电势与 I 和 B 的乘积成正比由于建立霍尔电势所需时间较短，所以它的频率响应很高 闵宇坤：霍尔传感器水位控制系统2图 1
