霍尔传感器测周期在生活中的应用お

基于新课标高中物理选修3-1第103页课题研究―霍尔效应这一问题，通过查阅资料，写下本文，仅供大家参考.

霍尔效应（Hall effect）作为一种磁电效应，它是1879年由美国物理学家霍尔（E.H.Hall）发现并以此命名的，因为半导体材料的霍尔效应比较明显，因此现在有各种各样的用半导体制成的霍尔传感器.霍尔传感器结构简单，精确度高，在电、磁测量中有着广泛的应用前景，本文主要浅谈霍尔传感器测周期在生活中的应用.

1霍尔效应原理

霍尔效应原理如图1所示.在洛伦兹力的作用下，上下表面⒎直鹩姓负电荷积聚，形成横向电场E

H （ 称为霍尔电场），达到平衡时，qEH=qvB或EH=vB洛伦兹力与电场力抵消，霍尔电压为

U=φ1-φ2=vBb（1）

b是导体板长度，d代表板厚，v代表载流子定向运动的平均速率，则v可看作载流子定向运动在单位时间所走过的路程，故单位时间内流过导体板横截面积bd的电荷等于体积 vbd内的电荷.设单位体积内载流子数为n，则这份电荷等于qnvbd，流过横截面的电流为I=qnvbd.

将其代入（1）得：

U=IBnqd（2）

2用霍尔传感器测周期原理

用霍尔传感器HC和“838”计算器组成电路原理图如图2所示.我们不妨把图2装置叫作周期测量仪.UCC=3V，R1=910Ω，R2，R3为分压电阻.接通电源，霍尔传感器HC输出高电平，当磁感应强度B增加到阈值时，输出U0立即变为低电平，当磁感应强度B低到释放点时，U0从低电平调到高电平.经过一周期，磁钢接近一次霍尔传感器，自动发出检测脉冲，经R2，R3分压后，由C，D两点取出的脉冲信号送入“838”计算器的“=”号键两端作计数.

制作时，打开“838”计算器的后盖，找出与“=”键相应的铜箔接点.这两点间有1.5V的电压，焊出两根引线，正接点接“C”点，另一点接“D”点.计数时，合上计算器电源，再依次按动键“0”，“+”，“1”每经过一个周期，HC检测到的信号即送入计算器”=”两端作一次累加计数.当计算器显示1时开始计时，经过n个周期，计算器读数n+1时停此计时.读出总时间t，周期T：

T=tn（3）

3霍尔传感器测周期在生活中的应用3.1测圆盘转的圈数

测圆盘转的圈数原理图如图3所示，一绕轴圆面，圆面上均匀分布着磁钢，霍尔传感器紧挨圆面边沿.霍尔传感器按图2周期测量仪的原理图安装.

圆面绕轴转动，磁钢与周期测量仪相遇，磁钢与霍尔传感器相遇一次，计算器读数累加一次，先测出转一圈的读数A.圆的半径R，共转过的读数为n，总路程为s：

s=2nπRA（4）

我们读出计算器读数，就能用（4）算出小汽车一天的里程.

3.2小汽车一天里程的测量

在触发叶轮上，均匀安装4块磁钢，从经过飞轮转轴的外壳（外壳固定在小汽车上），焊接一根钢板出来，钢板长度与磁钢离轴心距离相等.

将霍尔集成块安装在钢板末端，车轮转动，霍尔传感器与磁钢第一次相遇时计算器显示“1”，经过一天的行驶，计算器读书数n，测得车轮半径R.一天行驶路程为s：

s=2n-1πR4（5）

我们读出计算器读数，根据已知量用（5）就可算出小汽车一天的里程.

3.3电风扇转速的测量

电风扇一般只有档位1，2，3.并不知道每档对应多少转每秒，为此进行如下改装来测得其转速.图5把永磁钢装在金属网里，并把金属网焊接在电风扇叶边沿上，将图5霍尔集成块安装在外罩上面，当磁钢与霍尔传感器相遇时，距离非常小（1 mm-5 mm），相遇一次，霍尔传感器集成块的计算器读数增加1.

当显示器读数为1开始计时，显示器读数为n时，停此计时，读出总时间t，

转过的圈数为n-1，单位时间转过的圈数为v：

v=n-13t（6）

我们读出计算器读数，测出总时间t，就可用（6）算电风扇单位时间转过的圈数.

霍尔传感器测周期可以用来解决生活中的好多常见问题，这里列举了几例，仅供大家参考.