3 霍尔器件的应用
3.1 应用的一般问题
3.1.1 测量磁场
使用霍尔器件检测磁场的方法极为简单，将霍尔器件作成各种形式的探头，放在被测磁场中，因霍尔器件只对垂直于霍尔片的表面的磁感应强度敏感，因而必须令磁力线和器件表面垂直，通电后即可由输出电压得到被测磁场的磁感应强度。若不垂直，则应求出其垂直分量来计算被测磁场的磁感应强度值。而且，因霍尔元件的尺寸极小，可以进行多点检测，由计算机进行数据处理，可以得到场的分布状态，并可对狭缝，小孔中的磁场进行检测。
3.1.2 工作磁体的设置
用磁场作为被传感物体的运动和位置信息载体时，一般采用永久磁钢来产生工作磁场。例如，用一个5×4×2.5（mm3）的钕铁硼ⅱ号磁钢，就可在它的磁极表面上得到约2300高斯的磁感应强度。在空气隙中，磁感应强度会随距离增加而迅速下降。为保证霍尔器件，尤其是霍尔开关器件的可靠工作，在应用中要考虑有效工作气隙的长度。在计算总有效工作气隙时，应从霍尔片表面算起。在封装好的霍尔电路中，霍尔片的深度在产品手册中会给出。
因为霍尔器件需要工作电源，在作运动或位置传感时，一般令磁体随被检测物体运动，将霍尔器件固定在工作系统的适当位置，用它去检测工作磁场，再从检测结果中提取被检信息。
工作磁体和霍尔器件间的运动方式有：(a)对移；(b)侧移；(c)旋转；(d)遮断。如图7所示，图中的teag即为总有效工作气隙。
图7 霍尔器件和工作磁体间的运动方式
在遮断方式中，工作磁体和霍尔器件以适当的间隙相对固定，用一软磁（例如软铁）翼片作为运动工作部件，当翼片进入间隙时，作用到霍尔器件上的磁力线被部分或全部遮断，以此来调节工作磁场。被传感的运动信息加在翼片上。这种方法的检测精度很高，在125℃的温度范围内，翼片的位置重复精度可达50μm。
图8 在霍尔器件背面放置磁体
也可将工作磁体固定在霍尔器件背面（外壳上没打标志的一面），让被检的铁磁物体（例如钢齿轮）从它们近旁通过，检测出物体上的特殊标志（如齿、凸缘、缺口等），得出物体的运动参数。
3.1.3 与外电路的接口
霍尔开关电路的输出级一般是一个集电极开路的npn晶体管，其使用规则和任何一种相似的npn开关管相同。输出管截止时，输漏电流很小，一般只有几na，可以忽略，输出电压和其电源电压相近，但电源电压最高不得超过输出管的击穿电压（即规范表中规定的极限电压）。输出管导通时，它的输出端和线路的公共端短路。因此，必须外接一个电阻器（即负载电阻器）来限制流过管子的电流，使它不超过最大允许值（一般为20ma），以免损坏输出管。输出电流较大时，管子的饱和压降也会随之增大，使用者应当特别注意，仅这个电压和你要控制的电路的截止电压（或逻辑“零”）是兼容的。
以与发光二极管的接口为例，对负载电阻器的选择作一估计。若在io为20ma（霍尔电路输出管允许吸入的最大电流），发光二极管的正向压降vled=1.4v，当电源电压vcc=12v时，所需的负载电阻器的阻值（4）
和这个阻值最接近的标准电阻为560ω，因此，可取560ω的电阻器作为负载电阻器。
用图9表示简化了的霍尔开关电路，图10表示与各种电路的接口：（a）与ttl电路；(b)与cmos电路；(c)与led；(d)与晶闸管。
图9 简化的霍尔开关示意图
图10 霍尔开关与电路接口举例
与这些电路接口时所需的负载电阻器阻值的估算方法，和式（4）的方法相同。
若受控的电路所需的电流大于20ma，可在霍尔开关电路与被控电路间接入电流放大器。
霍尔器件的开关所需的电流大于20ma，可在霍尔开关电路与被电路间接入电流放大器。
霍尔器件的开关作用非常迅速，典型的上升时间和下降时间在400ns范围内，优于任何机械开关。
3.2 应用实例
下面我们将举出一些应用实例。这些例子仅是该类应用中的一种，用同样的原理和方法，使用者可根据自己的使用需要，设计出自己的应用装置。
3.2.1检测磁场
用霍尔线性器件作探头，测量10－6t～10t的交变和恒定磁场，已有许多商品仪器。这里，仅介绍一种用经过校准的ugn3503或a3515型霍尔线性电路来检测磁场的磁感应强度的简便方法。电路出厂时，工厂可提供每块电路的校准曲线和灵敏度系数。测量时，将电路第一脚（面对标志面从左到右数）接电源，第二脚接地，第三脚接高输入阻抗
