В зависимости от назначения, датчики различаются по конструктивным и
электрическим характеристикам. Однако все они имеют один и тот же принцип
работы, основанный на элементе Холла. Условно все датчики можно разделить
на две группы: с линейным и логическим выходом.
Датчики с линейным выходом обычно применяются для определения
небольших перемещений или построения более сложных датчиков, например
в составе датчиков тока с гальванической развязкой. Они состоят из
полупроводникового элемента Холла, стабилизатора питания,
дифференциального усилителя и выходного каскада. В зависимости от
модели, выходной каскад датчика может представлять собой усилитель на
биполярном транзисторе, включенном по схеме с открытым коллектором
(p-n-p) или по двухтактной схеме (p-n-p + n-p-n). Выходное напряжение
этих датчиков находится в линейной зависимости от величины вектора
магнитной индукции. За пределами рабочей области датчик входит в
насыщение. При отсутствии внешнего магнитного поля напряжение на
выходе равно половине напряжения питания. Размах выходного напряжения
и чувствительность датчиков находятся также в линейной зависимости от
напряжения источника питания (пропорциональный выход). Этот тип
датчиков характеризуется высокой нагрузочной способностью, линейной
характеристикой преобразования в рабочем диапазоне магнитных полей,
широким диапазоном рабочих температур и питающих напряжений,
долговременной стабильностью параметров и малым током потребления. В
сводной таблице 1 приведены для сравнения различные типы линейных
датчиков магнитного поля.
Таблица 1.Линейные
датчики магнитного поля на эффекте Холла
Наимено-
вание
В,
Гс
Чувст.,
мВ/Гс
Uпит.,
В
Iпит.,
мА
Iвых.
макс.,
мА
Траб., °С
Внешний вид
Купить
SS49
±400
0,6...1,25
4...10
4
20
-25...85
SS495A
±670
6...14
4,5...10,5
8,7
1,5
-40...150
SS495A1
±670
6...14
4,5...10,5
8,7
1,5
-40...150
SS495A2
±670
6...14
4,5...10,5
8,7
1,5
-40...150
SS496A
±840
4,8...12
4,5...10,5
8,7
1,5
-40...150
SS496A1
±840
4,8...12
4,5...10,5
8,7
1,5
-40...150
SS494B
±420
9,7...24
4,5...10,5
8,7
1,5
-40...150
SS94A1
±500
5
6,6...12,6
13
1
-40...125
SS94A1E
±500
5
6,6...12,6
13
1
-40...125
SS94A1F
±100
25
6,6...12,6
13
1
-40...125
SS94A2
±500
5
6,6...12,6
13
1
-40...125
SS94A2D
±2500
1
6,6...12,6
13
1
-40...125
91SS12-2
±400
7,5
8...16
19
10
-40...150
91SS16-3
±400
9
8...16
19
10
-40...150
Датчики же с логическим выходом обычно применяются для определения наличия
какого-либо ферромагнитного объекта в поле «зрения» датчика. В отличие от
линейных датчиков магнитного поля, выход этих приборов, в зависимости от
величины приложенного магнитного поля, принимает всего два состояния:
высокий или низкий уровень. Выходной сигнал конвертируется из линейного с
помощью триггера Шмидта. Благодаря гистерезисной характеристике триггера,
повышается помехоустойчивость датчика, устраняются ложные срабатывания. В
характеристике датчика принципиально важны лишь две точки: точка включения
(магнитная индукция, при которой выход переходит во включенное состояние)
и точка выключения (наоборот). Для повышения нагрузочной способности по
выходу в схему датчика добавляется каскад усиления на биполярном
транзисторе (n-p-n), включенном по схеме с общим эмиттером. Большинство
датчиков имеют встроенный стабилизатор питания элемента Холла и схемы
нормализации сигнала, поэтому приборы не критичны к стабильности источника
питания, уверенно работают в диапазоне питающих напряжений от 3,8 до 30 В.
Универсальный выход с открытым коллектором обеспечивает датчику высокую
гибкость на этапе согласования с нагрузкой. Нагрузкой датчиков могут
являться входы логических ИМС и микроконтроллеров, а также различные
драйверы силовых коммутационных приборов. В сводной таблице 2 приведены
для сравнения различные типы логических датчиков магнитного поля.
Таблица 2.Логические
датчики магнитного поля на эффекте Холла
