一文详解线性霍尔IC

全面认知·线性霍尔IC

线性霍尔IC，是一种rail to rail的模拟输出传感器，后端微控制器处理起来简单方便，因此与霍尔IC一样，适用于白色家电和工业设备。

线性霍尔IC进行模拟输出，与数字输出的霍尔IC相比，位置检测精度更高。本章将介绍线性霍尔IC的原理和应用。

线性霍尔IC原理

线性霍尔IC通过后段信号处理IC，将内置的霍尔元件的输出电压进行放大，在0~Vcc的范围内进行线性输出（图1）。信号处理IC的放大率的差异，形成了不同灵敏度的线性霍尔IC产品。

不施加磁场时，输出为Vcc/2。施加N极或S极磁场时，输出发生增减（0~Vcc）。施加的磁场超出规格范围时，输出饱和。

因此，建议根据需要测量的磁场范围选择相匹配灵敏度的线性霍尔IC，以便有效利用线性霍尔IC的输出范围。

与霍尔IC一样，线性霍尔IC的输出电压范围由电源决定，后端微控制器能够快速接收。

图1 工作电路（参考图）

典型应用实例

能够进行液位检测的燃油表和液位计传感器

燃油表和液位计传感器是一种用于提示液体燃料或蓄水箱的余量是否达到预设值的传感器。因为是机械非接触式，电路能设置在储罐的外部，所以也适用于检测可燃性液体，常被用于检测储罐的上限（满）或下限（空）液位。液位计传感器的主要构成部件是磁铁、线性霍尔IC和浮子。

当储罐中有足够的液体时，如图2 (1)所示，由于被施加S极磁场，线性霍尔IC的输出接近0V。

随着液位的下降，施加在线性霍尔IC上的S极磁场减小，输出信号逐渐增大。如图2 (2)所示，当磁铁S极和N极的边界到达线性霍尔IC的正面时，S极外加磁场变为0，线性霍尔IC的输出变为中点电压（如：电源电压为5V时，中电电压为2.5V）。

随着水位进一步下降，N极磁场逐渐增强，线性霍尔IC的输出继续增大。当液体消失时，如图2 (3)所示，线性霍尔IC在N极强大磁场作用下，输出与电源电压相同的电压信号。

与开关式霍尔IC不同，线性霍尔IC为模拟输出，不仅可以检测液位的下限位置，也能检测出液位的具体高度。通过组合使用多个磁铁和传感器，还可以扩大检测范围。不过，需要综合考虑线性霍尔IC的标准磁场范围、磁铁尺寸以及磁铁与线性霍尔IC之间的距离。

图2 液位计余量检测示例和线性霍尔IC示意图

输入控制摇杆

输入控制摇杆是一种模拟接口，常用于游戏手柄、无线装置的操控等。

主要构成部件包括摇杆、铰链、圆形磁铁和线性霍尔IC。

将霍尔IC放置在固定摇杆的铰链的正下方。
然后，如图3 (2)所示，安装摇杆，当摇杆处于行程中间位置时，圆形磁铁S极和N极的边界位于霍尔IC的正上方。

这种布置可以在摇杆角度约为±30°的范围内，实现线性输出。

图3 输入控制摇杆示例和线性霍尔IC示意图

开环电流传感器

磁性电流传感器通过测量目标电流线周围产生的磁场（磁通密度）来检测电流大小（图4）。

只需将“《全面认知·低温漂霍尔元件》”中的“开环型电流传感器”中的霍尔元件替换为线性霍尔IC，优点是使用线性霍尔IC后不再需要霍尔元件后端的放大电路。

图4 使用线性霍尔IC的电流传感器原理图

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