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物理实验第 20 卷第 11 期 54
用集成开关型霍尔传感器测定弹簧的劲度系数
焦丽凤1) 陆申龙2) 曹正东2)
( 1) 常熟高等专科学校 215500 2) 复旦大学物理系上海 200433)
摘要介绍集成开关型霍尔传感器的优点和特性, 并将其用于弹簧振子周期的测定.
关键词弹簧振子周期测定集成开关型霍尔传感器
大后, 送至施密特触发器, 由触发器整形, 使其
1 引言
成为方波输送到 OC 门输出. 当施加的磁场达
集成霍尔传感器在科研和工业、交通、通讯到“工作点”(即B op ) 时, 触发器输出高电压(相
等行业得到了广泛的应用. 如利用集成开关型对于地电位) , 使三极管导通, 此时, OC 门输出
霍尔传感器(简称集成霍尔开关) 测量马达转端输出低电压, 通常称这种状态为“开”. 当施加
速、进行产品计数、车辆行程计数和液位控制的磁场达到“释放点”(即B rp ) 时, 触发器输出低
等. 我们将此磁敏传感技术用于物理教学实验, 电压, 三极管截止, 使 OC 门输出高电压, 这时
用以测量弹簧振子简谐运动周期, 并作设计性称其为“关”态. 这样两次高低电压变换, 使霍尔
开放实验. 由于该集成霍尔开关结构简单、体积开关完成一次开关动作.
小、测量数据稳定可靠, 它还可用于单摆、扭摆、
3 集成霍尔开关特性测量
转动惯量、气垫导轨和液体流速测量等其它物
理实验. 测量装置如图 2 所示. 将集成霍尔开关
A 44E 的三个引脚用包塑细导线引出, 分别按
2 集成霍尔开关的工作原理
图 2 中电路接入. 测量时, 将磁铁的 S 极对着集
如图 1 所示集成霍尔开关是由稳压器A、成霍尔开关的感应面; 在引脚 3 与 1 两端接一
霍尔电势发生器(即硅霍尔片)B、差分放大器个 2k 的负载电阻. 电源输入电压为 12V , 集
C、施密特触发器 D 和 OC 门输出 E 五个基本成霍尔开关的输出电压由四位半直流数字电压
部分组成. 1, 2, 3 代表集成霍尔开关的三个引表(PZ114 型) 读出, 磁感应强度 B 用 SXG IB
出端点. 毫特仪测量.
图 1 传感器结构原理图
在输入端输入电压 , 经稳压器稳压后
加在霍尔电势发生器两端. 根据霍尔效应原理, 图 2 特性测量电路图
当霍尔片处于磁场中时, 在垂直磁场的方向通传感器主要特性是它的输出特性, 即输入
以电流, 则与这二者相垂直的方向上将会有一磁感应强度(传感器感应面所在位置处)B 与输
出电压之间的关系. 测量结果见表 1, 表中
个霍尔电势差V H 输出, 该V H 信号经放大器放 V r
ö ö ö
1 1 1
1
1 1 1
1 1 1
1
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Πö 1 1 1 1 1 1 1 1
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ö 11 1 1 11 1 1 1 1
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1
64 物理实验第 20 卷第 11 期
为磁铁与集成霍尔开关感应面之间的距离. 钢粘在砝码的边侧, S 极面对准集成霍尔开关,
表 1 特性测量数据集成霍尔开关感应面距磁钢 4mm 左右