之前开源过一个这个小项目， 今天想一次说清楚霍尔和磁角度传感器原理，其实超简单！
你将了解：
- 车速/转速是如何通过“脉冲”算出来的
- 模拟霍尔如何实现精确位置检测（如油门踏板）
- 磁角度传感器如何用三角函数算出角度
- 绝对式 vs 增量式编码器的本质区别
—————————————————————————————————
你有没有好奇，自行车的速度是怎么测量出来的，其实只需要一个几毛钱的霍尔传感器，就能做到。
霍尔传感器有一个这样的特性，当磁铁靠近时，它就会输出高电平，离开之后输出低电平。
在自行车轮子上装一块小磁铁，再给他加一个霍尔传感器，轮子每转一圈，磁铁就会经过霍尔传感器一次，传感器就会输出一个脉冲。
而霍尔传感器是和单片机相连的，统计每秒收到多少个脉冲，再结合轮子周长，就能直接算出车速。
汽车的测速原理基本一样。只要有轮子在转动，就可以用数字霍尔传感器来测量转速
除此之外，还有一种模拟霍尔传感器。单从外观看，它和数字霍尔长的一样，但它的输出不再是简单的高、低电平，而是一个连续变化的电压：磁场越强，输出电压越高；磁场越弱，输出电压越低。
比如汽车的油门踏板，就采用了模拟霍尔传感器。
踩下踏板时，磁场随之变化，霍尔传感器输出的电压也会连续变化。这样，单片机只需要读取这个电压大小，就能判断踏板被踩下了多少。
同时，由于霍尔传感器是非接触式检测，没有机械磨损，因此寿命极长，非常适合对可靠性要求极高的场合。
“霍尔” 其实是一个人的名字，美国物理学家 Edwin Herbert Hall。
1879 年，还是年轻研究员的他，做了一个简单却影响深远的实验：
给一片金属通电，并给它施加磁场，结果金属片两侧出现了电压，这就是霍尔电压，对应的现象被称为霍尔效应。
在霍尔效应的基础上，加上放大电路、晶体管并整体封装，就成了我们现在使用的霍尔传感器。
前面说的数字霍尔和模拟霍尔，都不能直接测试转了多少度。
这时候就需要磁角度传感器出场了。它外观和普通芯片差不多，却能精准 “看清” 磁铁的旋转角度。只要在芯片上方放一块小磁铁，无论磁铁转到什么位置，它都能实时测出当前角度。
那它到底是怎么做到的呢？
它内部用的其实也是霍尔传感器，但不止一个，至少要两个或者更多。
为了便于理解，我们用矩形代替霍尔传感器。它们是垂直于平面摆放的，分别位于X轴和Y轴。
同时必须搭配径向充磁的磁铁，它的磁感线是这样分布的。
当磁铁转动时，穿过两个霍尔元件的磁通量会跟着变化，霍尔电压也随之改变。
比如当磁铁转过角度 θ 时，X 方向的磁场分量可表示为 Bcosθ，Y 方向的磁场分量为 Bsinθ。
根据霍尔效应,电压和磁感应强度成正比。
把Vy和Vx两个电压做比，霍尔灵敏度K和电流i都会被消去，而磁感应强度Bx和By都可以用三角函数表示，磁感应强度B也可以消去，此时就只剩下sinθ/cosθ。
根据三角函数sinθ/cosθ=tanθ，此时角度值就只和两个电压有关，而这两个电压都可以被霍尔传感器直接测量，这样就能测得磁铁当下所处的角度。
角度值就是这么算出来的。
如果想要测量的精度更高，就需要更多的霍尔传感器的参与。
芯片内部不只有霍尔传感器，还集成了放大器、ADC 与运算单元。这样就构成了磁角度传感器。
霍尔电压先经放大器放大，再由 ADC 转为数字量，然后通过运算得到角度，最后以串行二进制数据输出，常见为 12 位或更多。
比如我之前用的MA900角度传感器，它是14位的，相当于把360度分成了16384份。每一份就是0.02度，也就是它的测量分辨率是0.02度。
以上所说的是绝对式磁角度传感器（或编码器），磁铁每转到一个角度，芯片就会输出当前角度的值，即使断电之后，只要磁铁的位置不变，它就会一直输出这个角度值。
除此之外还有一种增量式磁角度传感器，它输出的是一个个的脉冲，比如它每转一度输出一个脉冲，那么它如果输出了30个脉冲，就说明它转过了30度。但如果设备断电，就无法知道当前的位置了。
它的底层检测原理和绝对式磁角度传感器差不多，区别主要在芯片内部的数字信号处理和编码方式，绝对式的一次输出十几个二进制0和1，代表当前的绝对角度，而增量式的输出的是脉冲，每转过一定的度数输出一个脉冲。
好了这就是我对磁角度传感器的简单解读，希望对你理解有帮助！
