数字磁传感器
Digital Magnetic Sensors
数字磁传感器是在外部磁场的作用下，输出开关在连接和断开状态之间切换的装置。这于霍尔效应的物理原理，理原理，被广泛用作接近、定位、速度和电流检测传感器。与机械开关不同，它们是长期的解决方案，因为它们没有机械磨损，甚至可以在特别关键的环境条件下工作。由于非接触操作、缺乏维护、鲁棒性以及对振动、灰尘和液体的免疫力，数字磁传感器越来越广泛，尤其是在汽车和消费电子行业。 例如，在汽车行业，这些传感器用于检测位置、距离和速度。在发动机内部，它们用于识别曲轴的位置，用于检测座椅和安全带的位置（操作安全气囊控制系统的基本信息），并在车轮上进行检测ABS所需的旋转速度。
工作原理
霍尔元件表示每个磁传感器的心脏，霍尔元件的输出电压(也称霍尔电压)VH表示)与穿过半导体材料的磁场强度成正比。由于电压很低，只有几个微伏级别，因此有必要在其他部件的设计中包括操作放大器、电压比较器、电压调节器和输出驱动器。磁传感器分为线性(模拟输出电压随磁场强度线性变化)和数字传感器(其输出只能呈现两种状态)。在这两种情况下，VH电压满足以下等式： 
式中：VH伏特是霍尔电压的单位，RH霍尔效应系数，I安培是流经传感器的电流，t传感器的厚度为mm，B特斯拉是磁通密度的单位。图1显示了一般线性霍尔效应传感器的框图，图2显示了数字传感器。图1中霍尔元件用带X根据类型，传感器可能包括同一类型的多个单元（两个用于检测差异磁场，三个用于检测方向或运动）。模拟传感器通常包括与差分放大器输出相连的开放发射极、开放集电极或推拉晶体管，以增加接口的灵活性。这两种方案的主要区别在于，数字输出传感器包括与操作放大器相连的内置迟滞施密特触发器。 Figure 1: block diagram of a linear (analog output) Hall effect sensor
式中：VH为霍尔电压，单位为伏特，RH霍尔效应系数，I安培是流经传感器的电流，t传感器的厚度为mm，B特斯拉是磁通密度的单位。图1显示了一般线性霍尔效应传感器的框图，图2显示了数字传感器。图1中霍尔元件用带X根据类型，传感器可能包括同一类型的多个单元（两个用于检测差异磁场，三个用于检测方向或运动）。模拟传感器通常包括与差分放大器输出相连的开放发射极、开放集电极或推拉晶体管，以增加接口的灵活性。这两种方案的主要区别在于，数字输出传感器包括与操作放大器相连的内置迟滞施密特触发器。 Figure 2: block diagram of a digital Hall effect sensor
应用
霍尔效应传感器正确工作的一个基本要求是磁通线始终垂直于传感器表面，具有正确的极性。数字磁传感器广泛应用于汽车、消费电子、电子医疗系统、电信、工业过程控制等领域。位置传感器用于检测磁铁和传感器之间的滑动运动，两个元件放置在非常短的距离。当传感器向南移动时，磁铁和传感器之间的相对运动产生正磁场，当传感器向北极移动时产生负磁场。
有几种技术可以用来确定位置：例如，如果应用程序需要有限和离散的位置，可以使用简单的开关；对于需要更高精度的应用程序，线性装置可以与微处理器结合使用。位置传感器或接近传感器也可用于监测液体的液位，如洗衣机或洗碗机。在这种情况下，几个霍尔开关与放置在浮子上的磁铁相结合。
浮子在管上升时，外壳外相应的离散开关被激活，提供水位数字指示。另一个重要的应用是由电而不是机械转向控制的直流无刷电机。在这方面，电机定子上定位三个数字磁传感器，转子轴上放置永久磁铁。汽车工业已成为全球磁场传感器市场的领导者，占市场份额的40%以上。将各种安全功能集成到汽车中的需求不断增加，为霍尔传感器创造了电子稳定控制系统的机会（ESC）防抱死制动系统（ABS）等待安全相关应用。
位置检测数字磁传感器的一个例子是Allegro MicroSystems A1210-A1214设备系列。A121x有一系列传感器AEC-Q100汽车应用认证在扩展温度范围内具有稳定连续的工作性能，强大EMC性能较高ESD额定值，可靠性高。A1210-A1214霍尔效应锁存器包括以下部件：电压调节器、霍尔电压发生器、小信号放大器、施密特触发器和NMOS输出晶体管。
当垂直于霍尔元件的磁场超过工作点阈值时，这些元件的输出开关较低（打开）。传感器具有锁定特性，即具有足够强度的南极会打开设备，并在南极被移除后保持打开。当磁场降低到释放点以下时，传感器输出变高（关闭）。磁性操作点和释放点的区别在于设备的磁滞。
磁传感器也适用于角度位置的精确检测。例如，AMS AS5048A/AS5048B360磁旋转编码器°角位检测的14位高分辨率输出。图3显示了该装置的主要功能模块：霍尔传感器、模数转换器和数字信号处理。磁铁的绝对位置可以通过PWM输出可以直接访问并通过标准SPI或高速I2C接口获取取决于型号。零位可通过SPI或I2C由于磁铁不需要机械对准，命令编程简化了整个系统。该传感器能承受偏差、气隙变化、温度和外部磁场变化。可靠性、稳定性和广泛的温度范围使其理想的旋转角度在恶劣的工业和医疗环境中传感。 Figure 3: main functional blocks of AS5048A
结论
数字磁霍尔效应传感器以其鲁棒性、耐久性和在任何位置传感应用中的可靠操作而闻名。霍尔效应传感器可以以极高的精度感知位置，无论是简单的检测笔记本电脑盖的关闭，还是复杂的电机转向和精确的位置测量。