【应用】可编程线性霍尔传感器CC6511应用于压力传感器产品,信号线性输出4V

2020-08-01 芯进电子
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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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国产0.5%高精度线性霍尔传感器 绝缘耐压4kV的电流传感器 -40 ~ 125℃工作范围

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