可编程线性霍尔传感器应用于压力传感器

前  言

 

霍尔元件是一种基于霍尔效应的磁传感器，它具有对磁场敏感，结构简单，体积小，频率响应宽，输出电压变化大和使用寿命长等优点。

 按照霍尔元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。
       本文介绍可编程线性霍尔传感器CC6511应用于压力传感器产品

 

1、工作原理

线性霍尔元件是一种模拟信号输出的磁传感器，输出电压随输入的磁力密度线性变化。
      线性霍尔效应传感器 IC 的电压输出会精确跟踪磁通密度的变化。在静态(无磁场)时，从理论上讲，输出应等于在工作电压及工作温度范围内的电源电压的一半。增加南极磁场将增加来自其静态电压的电压。相反，增加北极磁场将增加来自其静态电压的电压。这些部件可测量电流的角、接近性、运动及磁通量。它们能够以磁力驱动的方式反映机械事件。

       线性霍尔元件能够比较精确地测量磁场，如果磁场与空间位置有一一对应的关系，线性霍尔元件就可以精准的得到位置信息。

      在应用上，通常利用拉力、压力等各种参数与位移间的关系，使得线性霍尔元件可以测量各种物理量，成为一种功能强大、灵敏度高的传感器。

1、压力-位移转换部分

其作用是感受待测压力，并将压力值转换成位移量，一般都是利用弹性元件来完成这个转换工作。

2、位移-电势转换部分

其作用是将位移量转换成电势，以便进行测量和指示。根据霍尔效应，在控制电流一定时，必须使磁场的磁感应密度B改变，才能产生霍尔电势，因此要使位移量转换为霍尔电势的大小，必须把位移的变化变成磁感应密度的变化。

为此，常采用磁感应密度为线性梯形的磁场，一般可用四个磁极构成，如图所示，在右侧的一对磁极气隙中形成向下的磁场，在左侧的一对磁极气隙中形成向上的磁场，这样放在磁场中的霍尔元件同时受到向上和向下两个磁场的作用，由于它们极性正好相反，所以在整个磁场的磁感应密度就不一样，如果配置得恰当，可以构成一个磁感应密度成线性特性的梯形磁场，这样霍尔元件在磁场中移动时，在不同的位置，将感受不同的磁感应密度B,从而使霍尔元件产生的电势随它的位置不同而改变，来完成位移一电势的转换。

图中的线性霍尔传感器，我们可以选择CC6511，这是一款高性能单端输出的线性霍尔传感器IC，采用单端模拟输出方式，使得产品更易于使用，当磁场南极靠近丝印面，输出值降低。该IC具有霍尔系数高的优点，芯片内部包含了高灵敏度霍尔传感器，霍尔信号预放大器，高精度的霍尔温度补偿单元，振荡器，动态失调消除电路和放大器输出模块。

CC6511的线性输出范围宽，在电压5V条件下，OUT可以在0.5~4.5V之间随磁场线性变化，信号线性输出范围4V，信号输出强度较传统单端输出有了很大提升，同时能提高产品的抗干扰性能。

CC6511内部集成的动态失调消除电路使IC 的灵敏度，不受外界压力和IC 封装应力的影响。内部斩波频率高达1MHz，使得传感器的带宽高，响应速度快。

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