霍尔传感器和光电传感器

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1、霍尔传感器是根据霍尔效应制作的一种磁场传感器。霍尔效应是磁电效应的一种，这一现象是霍尔（A.H.Hall，18551938）于 1879年在研究金属的导电机构时发现的。后来发现半导体、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。霍尔效应是研究半导体材料性能的基本方法。通过霍尔效应实验测定的霍尔系数，能够判断半导体材料的导电类型、载流子浓度及载流子迁移率等重要参数。分类 霍尔传感器分为线性型霍尔传感器和开关型霍尔传感器两种（一）线性型霍尔传感器由霍尔元件、线性放大器和射极跟随器组成，它输出模拟量。（二

2、）开关型霍尔传感器由稳压器、霍尔元件、差分放大器，斯密特触发器和输出级组成，它输出数字量。理论基础 流体中的霍尔效应是研究“磁流体发电”的理论基础。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

3、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

4、。（7）传感器抗外磁场能力为：距离传感器 510cm 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 510cm。（8）为了使传感器工作在最佳测量状态，应使用图 110 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。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

5、震动，不怕灰尘、油污、水汽及盐雾等的污染 光 电 检 测 方法 具 有 精 度 高 、 反 应 快 、 非 接 触 等 优 点 ， 而 且 可 测 参 数 多 ， 传 感 器 的 结 构简 单 ， 形 式 灵 活 多 样 ， 因 此 ,光 电 式 传 感 器 在 检 测 和 控 制 中 应 用 非 常 广 泛 。 光 电 传 感 器 是 各 种 光 电 检 测 系 统 中 实 现 光 电 转 换 的 关 键 元 件 ， 它 是 把 光信 号 （ 红 外 、 可 见 及 紫 外 光 辐 射 ） 转 变 成 为 电 信 号 的 器 件 。 光 电 式 传 感 器 是 以 光 电 器 件 作 为 转

6、 换 元 件 的 传 感 器 。 它 可 用 于 检 测 直 接引 起 光 量 变 化 的 非 电 量 ， 如 光 强 、 光 照 度 、 辐 射 测 温 、 气 体 成 分 分 析 等 ； 也可 用 来 检 测 能 转 换 成 光 量 变 化 的 其 他 非 电 量 ， 如 零 件 直 径 、 表 面 粗 糙 度 、 应变 、 位 移 、 振 动 、 速 度 、 加 速 度 ， 以 及 物 体 的 形 状 、 工 作 状 态 的 识 别 等 。 光电 式 传 感 器 具 有 非 接 触 、 响 应 快 、 性 能 可 靠 等 特 点 ， 因 此 在 工 业 自 动 化 装 置和 机 器 人

7、中 获 得 广 泛 应 用 。 近 年 来 ， 新 的 光 电 器 件 不 断 涌 现 ， 特 别 是 CCD图 像 传 感 器 的 诞 生 ， 为 光 电 传 感 器 的 进 一 步 应 用 开 创 了 新 的 一 页 。 或腐蚀。由 光 通 量 对 光 电 元 件 的 作 用 原 理 1不 同 所 制 成 的 光 学 测 控 系 统 是 多 种 多样 的 ,按 光 电 元 件 (光 学 测 控 系 统 )输 出 量 性 质 可 分 二 类 ,即 模 拟 式 光 电 传 感器 和 脉 冲 (开 关 )式 光 电 传 感 器 .模 拟 式 光 电 传 感 器 是 将 被 测 量 转 换 光 电

8、 传 感 器成 连 续 变 化 的 光 电 流 ,它 与 被 测 量 间 呈 单 值 关 系 .模 拟 式 光 电 传 感 器 按 被 测量 (检 测 目 标 物 体 )方 法 可 分 为 透 射 (吸 收 )式 ,漫 反 射 式 ,遮 光 式 (光 束 阻 档 )三 大 类 .所 谓 透 射 式 是 指 被 测 物 体 放 在 光 路 中 ,恒 光 源 发 出 的 光 能 量 穿 过 被测 物 ,部 份 被 吸 收 后 ,透 射 光 投 射 到 光 电 元 件 上 ;所 谓 漫 反 射 式 是 指 恒 光 源 发出 的 光 投 射 到 被 测 物 上 ,再 从 被 测 物 体 表 面 反 射

9、 后 投 射 到 光 电 元 件 上 ;所 谓遮 光 式 是 指 当 光 源 发 出 的 光 通 量 经 被 测 物 光 遮 其 中 一 部 份 ,使 投 射 刭 光 电 元件 上 的 光 通 量 改 变 ,改 变 的 程 度 与 被 测 物 体 在 光 路 位 置 有 关 . 光 敏 二 极 管 是 最 常 见 的 光 传 感 器 。 光 敏 二 极 管 的 外 型 与 一 般 二 极 管 一样 ， 只 是 它 的 管 壳 上 开 有 一 个 嵌 着 玻 璃 的 窗 口 ， 以 便 于 光 线 射 入 ， 为 增 加 受光 面 积 ， PN 结 的 面 积 做 得 较 大 ， 光 敏 二 极

10、 管 工 作 在 反 向 偏 置 的 工 作 状 态 下 ，并 与 负 载 电 阻 相 串 联 ， 当 无 光 照 时 ， 它 与 普 通 二 极 管 一 样 ， 反 向 电 流 很 小（ A） ， 称 为 光 敏 二 极 管 的 暗 电 流 ； 当 有 光 照 时 ， 载 流 子 被 激 发 ，产 生 电 子 -空 穴 ， 称 为 光 电 光 电 传 感 器载 流 子 。 在 外 电 场 的 作 用 下 ， 光 电 载 流 子 参 于 导 电 ， 形 成 比 暗 电 流 大 得 多 的反 向 电 流 ， 该 反 向 电 流 称 为 光 电 流 。 光 电 流 的 大 小 与 光 照 强 度

11、成 正 比 ， 于 是在 负 载 电 阻 上 就 能 得 到 随 光 照 强 度 变 化 而 变 化 的 电 信 号 。 光 敏 三 极 管 除 了 具 有 光 敏 二 极 管 能 将 光 信 号 转 换 成 电 信 号 的 功 能 外 ， 还有 对 电 信 号 放 大 的 功 能 。 光 敏 三 级 管 的 外 型 与 一 般 三 极 管 相 差 不 大 ， 一 般光 敏 三 极 管 只 引 出 两 个 极 发 射 极 和 集 电 极 ， 基 极 不 引 出 ， 管 壳 同 样 开 窗口 ， 以 便 光 线 射 入 。 为 增 大 光 照 ， 基 区 面 积 做 得 很 大 ， 发 射 区

12、较 小 ， 入 射 光主 要 被 基 区 吸 收 。 工 作 时 集 电 结 反 偏 ， 发 射 结 正 偏 。 在 无 光 照 时 管 子 流 过 的电 流 为 暗 电 流 Iceo=（ 1+ ） Icbo（ 很 小 ） ， 比 一 般 三 极 管 的 穿 透 电 流 还小 ； 当 有 光 照 时 ， 激 发 大 量 的 电 子 -空 穴 对 ， 使 得 基 极 产 生 的 电 流 Ib 增 大 ，此 刻 流 过 管 子 的 电 流 称 为 光 电 流 ， 集 电 极 电 流 Ic=（ 1+ ） Ib， 可 见 光 电三 极 管 要 比 光 电 二 极 管 具 有 更 高 的 灵 敏 度 。