霍爾開關，屬于霍爾傳感器的一種，在電子電路系統(tǒng)中應用是比較廣泛的。本文我們主要講霍爾開關的工作原理。

第一：什么是霍爾開關

1、理論依據(jù)

在將霍爾開關的工作原理前，我們先思考一下，霍爾傳感器與我們學過的霍爾效應有什么關系？

霍爾傳感器的物理原理是霍爾效應，是霍爾效應的一種應用。我們來看看霍爾效應：

當一塊通有電流的金屬或半導體薄片垂直地放在磁場中時，薄片的兩端就會產(chǎn)生電位差，這種現(xiàn)象就稱為霍爾效應。兩端具有的電位差值稱為霍爾電勢U，其表達式為 U=K·I·B/d

其中K為霍爾系數(shù)，I為薄片中通過的電流，B為外加磁場（洛倫慈力Lorrentz）的磁感應強度，d是薄片的厚度。

由此可見，霍爾效應的靈敏度高低與外加磁場的磁感應強度成正比的關系。

特點：1、霍爾元件是對磁場敏感，結構簡單，體積小，頻率響應寬，輸出電壓變化大和使用壽命長等優(yōu)點。

2、由于霍爾元件產(chǎn)生的電勢很小，通常將霍爾元件與放大器電路、溫度補償電路及穩(wěn)壓電源電路集成在一個芯片上，稱為霍爾傳感器。

第二：霍爾開關工作原理

霍爾開關就屬于有源磁電轉(zhuǎn)換器件，它是在霍爾效應原理的基礎上，利用集成封裝和組裝工藝制作而成，它可方便的把磁輸入信號（磁感應信號）轉(zhuǎn)換成實際應用中的電信號。

霍爾開關的輸入端是以磁感應強度B來表征的，當B值達到一定的程度時，霍爾開關內(nèi)部的觸發(fā)器翻轉(zhuǎn)，霍爾開關的輸出電平狀態(tài)也隨之翻轉(zhuǎn)。輸出端一般采用晶體管輸出。

所以霍爾開關的效果與我們?nèi)粘Ｉ罱佑|的開關效果是一致的。

第三：理解霍爾傳感器

使用類比法理解霍爾開關的效果：

1）將霍爾開關類比成一個普通的電器按鍵開關。

2）當無磁場時（或磁感應強度小于一定值），霍爾開關是關閉狀態(tài)（假定磁感應強度小于一定值，霍爾開關是對應關閉狀態(tài)），類似手動把電器的開關關閉，電器不工作。

當有磁場時（或磁感應強度大于一定值），霍爾開關是導通狀態(tài)（假定磁感應強度大于一定值，霍爾開關是對應導通狀態(tài)），類似手動把電器的開關打開，電器正常工作。

第四：霍爾傳感器的典型應用

按被檢測對象的性質(zhì)可將它們的應用分為：直接應用和間接應用。前者是直接檢測受檢對象本身的磁場或磁特性，后者是檢測受檢對象上人為設置的磁場，這個磁場是被檢測的信息的載體，通過它，將許多非電、非磁的物理量，例如速度、加速度、角度、角速度、轉(zhuǎn)數(shù)、轉(zhuǎn)速以及工作狀態(tài)發(fā)生變化的時間等，轉(zhuǎn)變成電學量來進行檢測和控制。

（一）線性型霍爾傳感器主要用于一些物理量的測量。例如：

1．電流傳感器

由于通電螺線管內(nèi)部存在磁場，其大小與導線中的電流成正比，故可以利用霍爾傳感器測量出磁場，從而確定導線中電流的大小。利用這一原理可以設計制成霍爾電流傳感器。其優(yōu)點是不與被測電路發(fā)生電接觸，不影響被測電路，不消耗被測電源的功率，特別適合于大電流傳感。

霍爾電流傳感器工作原理，標準圓環(huán)鐵芯有一個缺口，將霍爾傳感器插入缺口中，圓環(huán)上繞有線圈，當電流通過線圈時產(chǎn)生磁場，則霍爾傳感器有信號輸出。

2．位移測量

位移傳感器有兩塊永久磁鐵同極性相對放置，將線性型霍爾傳感器置于中間，其磁感應強度為零，這個點可作為位移的零點，當霍爾傳感器在Z軸上作△Z位移時，傳感器有一個電壓輸出，電壓大小與位移大小成正比。

如果把拉力、壓力等參數(shù)變成位移，便可測出拉力及壓力的大小，是按這一原理制成的力傳感器。

二）開關型霍爾傳感器主要用于測轉(zhuǎn)數(shù)、轉(zhuǎn)速、風速、流速、接近開關、關門告知器、報警器、自動控制電路等。

1．測轉(zhuǎn)速或轉(zhuǎn)數(shù)

在非磁性材料的圓盤邊上粘一塊磁鋼，霍爾傳感器放在靠近圓盤邊緣處，圓盤旋轉(zhuǎn)一周，霍爾傳感器就輸出一個脈沖，從而可測出轉(zhuǎn)數(shù)（計數(shù)器），若接入頻率計，便可測出轉(zhuǎn)速。

如果把開關型霍爾傳感器按預定位置有規(guī)律地布置在軌道上，當裝在運動車輛上的永磁體經(jīng)過它時，可以從測量電路上測得脈沖信號。根據(jù)脈沖信號的分布可以測出車輛的運動速度。

2．各種實用電路

開關型霍爾傳感器尺寸小、工作電壓范圍寬，工作可靠，價格便宜，因此獲得極為廣泛的應用。下面列舉兩個實用電路加以說明：

防盜報警器

將小磁鐵固定在門的邊緣上，將霍爾傳感器固定在門框的邊緣上，讓兩者靠近，即門處于關閉狀態(tài)時，磁鐵靠近霍爾傳感器，輸出端3為低電平，當門被非法撬開時，霍爾傳感器輸出端3為高電平，非門輸出端Y為低電平，繼電器J吸合，Ja閉合，蜂鳴器得電后發(fā)出報警聲音。

公共汽車門狀態(tài)顯示器

使用霍爾傳感器，只要再配置一塊小永久磁鐵就很容易做成車門是否關好的指示器，例如公共汽車的三個門必須關閉，司機才可開車。電路中，三片開關型霍爾傳感器分別裝在汽車的三個門框上，在車門適當位置各固定一塊磁鋼，當車門開著時，磁鋼遠離霍爾開關，輸出端為高電平。若三個門中有一個未關好，則或非門輸出為低電平，紅燈亮，表示還有門未關好，若三個門都關好，則或非門輸出為高電平，綠燈亮，表示車門關好，司機可放心開車