霍尔元件测速电路 (1)
霍尔传感器测速原理

霍尔传感器测速原理
霍尔传感器测速原理是利用霍尔效应来实现的。
霍尔效应是指当通过一段导电材料的电流受到磁场的影响时,材料两侧产生的电势差会发生变化的现象。
基于这个原理,霍尔传感器通常由霍尔元件、磁场源和信号处理电路组成。
在测速应用中,霍尔传感器通常被安装在待测物体的周围,例如发动机的曲轴或车轮上。
当待测物体运动时,霍尔传感器感知到磁场变化,从而产生一个与物体运动速度成正比的电压信号。
具体测速原理如下:
1. 磁场源: 磁场源通常是一个永磁体,它会产生一个稳定的磁场。
待测物体经过磁场源时,磁场的强度会发生变化。
2. 霍尔元件: 霍尔元件是一种特殊的半导体元件,它具有灵敏的磁场感知能力。
当霍尔元件周围的磁场强度发生变化时,霍尔元件内部会产生电势差。
3. 信号处理电路: 霍尔元件的电势差会通过信号处理电路进行放大、过滤和转换。
最终,信号处理电路将电势差转换为与待测物体速度成正比的电压信号。
通过测量输出电压的变化,我们可以计算出待测物体的速度。
通常,这个电压信号会通过连接到微控制器或其他外部设备的输出引脚进行进一步处理和使用。
需要注意的是,为了确保准确的测速结果,霍尔传感器的位置和磁场源的设置需要仔细考虑和校准。
此外,在实际应用中,还需要考虑到可能存在的电磁干扰和其他因素对测速结果的影响。
因此,在使用霍尔传感器进行测速时,需要进行适当的验证和校准工作,以确保测量结果的准确性。
霍尔元件测速原理说明及应用

霍尔元件测速原理说明及应用霍尔元件是一种具有特殊结构和特殊材料的电子元件,是由半导体材料组成的。
霍尔元件的测速原理是基于霍尔效应。
霍尔效应是指当电流通过垂直于磁场的导体时,导体两侧产生电压差。
霍尔元件利用霍尔效应,可以将电流和磁场转换为电压信号。
霍尔元件的结构一般由霍尔片和固定在霍尔片上的金属触点组成。
霍尔片一般是在P型或N型半导体上叠加一层接近绝缘的金属层,这两个结构相对于磁场磁通线垂直。
当通过霍尔元件的电流流过时,霍尔片两侧会产生电压差。
这个电压差与磁场的强度、电流的大小及方向,以及霍尔元件的几何尺寸相关。
应用方面,霍尔元件主要用于测速和位置检测。
以下是几个常见的应用示例:1.汽车速度传感器:霍尔元件可以用来检测汽车轮胎凹凸不平引起的震动,从而测量汽车的速度。
它可以代替传统的速度传感器,具有精度高、反应快和不易受环境影响等优点。
2.磁盘驱动器:霍尔元件可用于检测磁盘的转速。
通过检测旋转磁盘上的磁头是否通过霍尔元件附近的磁场来测量转速。
这对于磁盘驱动器的控制和数据读取非常重要。
3.电动机控制:霍尔元件可以用于检测电动机的转速。
通过将霍尔元件固定在电动机旋转轴上,可以通过检测每个霍尔元件通过磁场所产生的电压来测量电动机的转速。
4.位置检测:通过将霍尔元件固定在物体上,可以实时检测物体的位置。
这在一些自动控制系统中很有用,比如门禁系统、自动灯光调节和行车记录仪。
霍尔元件在工业和生活中有很广泛的应用。
它具有高灵敏度、快速响应、抗干扰能力强等优点,可以实现非接触测量和控制。
随着科技的进步和应用领域的扩大,霍尔元件的应用将会更加广泛。
霍尔元件电路图 可用于小车电机测速

运用霍尔元件作为检测传感器,将霍尔传感器安装在靠近圆盘的固定位置上,并在圆盘上分别安装上8个磁钢,当磁钢转到霍尔附近时, 霍尔元件的输出端输出低电平信号。
当转盘转动时,单片机可通过检测脉冲信号测出传感器的状态,从而能方便地测出转盘的运转速度.。
通过对脉冲信号的计数,可计算出在电机转动过程中悬绳摆动的变化量。
此电路运行稳定,检测灵敏度高又不防碍单摆运动工作。
具体结构与电路如图下图所示。
2K电阻用10K代替就可以了。
霍尔测速

//注意选择液晶的电源,位于电位器附近,可选5V或3.3V,根据液晶电压进行选择
//调试环境:EW430 V5.40
//作者:
//时间:2013.07.21
********************************************************************/
}
/*************************************************
Function:main
Description:主函数
Calls:Timers_init(),LcdInit(), LCD_InitDisplay(), sprintf(),Display()
Called By:main()
/*****************************************************************************
头文件调用
*****************************************************************************/
这里将T0当作计数器使用,记录电动机转动的圈数;T1作定时器用,确定计数周期。
这里将计数周期设为1s,上一周期计数器记录下的电机转动圈数,作为当前的转速显示。
******************************************************************************/
#include <reg52.h>
#include <intrins.h>
霍尔效应原理图

RL R0
RL R0
对于一个确定的霍尔元件,可以方 便地获得α、β和R0的值,因此只要使 负载电阻RL满足上式,就可在输出回路 实现对温度误差的补偿了。虽然RL通常 是放大器的输入电阻或表头内阻,其值 是一定的,但可通过串、并联电阻来调 整RL的值。
(三)采用热敏元件
❖ 对于由温度系数较 大的半导体材料 (如锑化铟)制成 的霍尔元件,常采 用右图所示的温度 补偿电路,图中Rt 是热敏元件(热电 阻或热敏电阻)。
电位面上。如下图(a)所示。当控制电流I流过时,
即使末加外磁场,A、B两电极此时仍存在电位差,
此电位差被称为不等位电势(不平衡电势)UH。
6、霍尔电势温度系数α
在一定的磁感应强度和控制电 流下,温度变化1℃时,霍尔电势 变化的百分率称为霍尔电势温度
系数α,单位为1/℃。
第三节 霍尔元件的测量电路
U L U L U H (1 T )R LR 0 R (1 L T )
式中 α—霍尔电势的温度系数; β—霍尔元件输出电阻的温度系数。
要使UL不受温度变化的影响,即ΔUL=0,由 上两式可知,必须
U HR L R L R 0 U H (1 T )R L R 0 R (1 L T )
❖ 图(a)是在输入回 路进行温度补偿电 路,当温度变化时, 用Rt的变化来抵消 霍尔元件的乘积灵 敏度KH和输入电阻 Ri变化对霍尔输出 电势UH的影响。
• 图(b)则是在输 出回路进行温度补偿 的电路,当温度变化 时,用Rt的变化来抵 消霍尔电势UH和输出 电阻R0变化对负载电 阻RL上的电压UL的影 响。 在安装测量电路
UH
RH
IB d
RH则被定义为霍尔传感器的霍尔系数。 由于金属导体内的载流子浓度大于半导 体内的载流子浓度,所以,半导体霍尔 系数大于导体。
霍尔测速原理

霍尔测速原理
霍尔测速原理指的是利用霍尔效应测量物体的速度的原理。
霍尔效应是指在某些材料中,当电流通过时,材料内部出现电子运动的现象,这种电子受到外部磁场影响,使它们的运动轨迹发生弯曲,从而在材料表面产生电压。
利用这种原理,可以利用霍尔元件将速度转换成电压信号,进而测量物体的速度。
具体来说,霍尔元件是一种利用霍尔效应实现电子测速的传感器,它通常由一段金属引线和一个半导体芯片组成。
当物体运动时,霍尔元件所在位置的磁场随着物体运动而变化,从而在霍尔元件上产生电压信号,这个信号与物体的速度成正比。
通过测量这个电压信号的大小,就可以计算出物体的实际速度。
霍尔测速原理具有速度范围广、测量精度高的优点,因此被广泛应用于机械制造、汽车、航空航天等领域的速度测量中。
霍尔传感器 测转速

HAL3144高灵敏度单极性霍尔开关
• HAL3144E是一款采用 双极性工艺技术的单 极性霍尔效应传感器 IC,响应速度快,灵 敏度高,具有略高的 工作温度范围及可靠 性,它由反向电压器 、电压调整器、霍尔 电压发生器、信号放 大器、施密特触发器 和集电极开路的输出 级组成。
HAL3144霍尔开关的接口图
/*--------------------向LCD1602写数据--------------------*/
void write_data(uchar data0) { rs=1; //选着写数据 rw=0; P0=data0; //向LCD写数据 lcdcs=1; //信号使能端高电平 lcdcs=0; //信号使能端低电平 } /*-------------------------------------------------------*/
/*-----------------------数据处理------------------------*/ void disp_count() { display[7]=(zhuan/1000+'0'); //转换转速的千位 display[8]=(zhuan/100%10+'0'); //转换转速的百位 display[9]=(zhuan/10%10+'0'); //转换转速的十位 display[10]=(zhuan%10+'0'); //转换转速的个位 } /*-------------------------------------------------------*/
液晶显示部分: 显示部分有两个功能,在正常情况下,通过液晶 显示当前转速值,当电机的转速超过设定值通过
传感器课程设计---霍尔元件测转速

电控学院传感器课程设计院(系):电气与控制工程学院专业班级:10级测控2班姓名:学号:指导教师:2013年1月3日目录1.任务 02.原理 02.1测速原理 02.2组成及框图: 02.3应用: (1)3.内容 (1)3.1电路图 (1)3.2器件选择 (1)3.2.1 单片机 (1)3.2.2 LED (2)3.2.3霍尔传感器 (3)3.3参数计算 (5)4.心得体会 (7)霍尔元件测速电路在工程实践中,经常会遇到各种需要测量转速的场合,测量转速的方法分为模拟式和数字式两种。
模拟式采用测速发电机为检测元件,得到的信号是模拟量。
数字式通常采用电磁编码器,霍尔元件等为检测元件,得到的信号是脉冲信号。
随着微型计算机的广泛应用,特别是高性能价格比的单片机的出现,转速测量普遍采用以单片机为核心的数字式测量方法。
本文便是运用AT89C51单片机控制,霍尔元件采集信号的智能化转速测量仪。
电机在运行过程中,通过霍尔测速元件的开关性能,每次转过一圈,输出一个高电平,再通过单片机的计数功能,将单位时间的高电平数记录下来,这样就可以通过单片机来测量电机的转速,同时通过数码管予以显示。
本设计主要用AT89C51作为控制核心,由霍尔传感器、LED数码显像管、及RS232构成。
详细介绍了单片机的测量转速系统,充分发挥了单片机的性能。
本文重点是利用霍尔元件3144测量速度并通过单片机显示在6位LED数码管上。
其优点是硬件电路简单,软件功能完善,测量速度快、精度高、控制系统可靠,性价比较高等特点。
1.任务通过AT89C51单片机接收霍尔传感器传来的脉冲信号,单片机根据外部中断,以及内部定时器进行记数计算出电机转速送到LED。
2.原理2.1测速原理霍尔传感器检测转速示意图如图2-1所示。
在非磁材料的圆盘边上粘贴一块磁钢, 霍尔传感器固定在圆盘外缘附近。
圆盘每转动一圈, 霍尔传感器便输出一个脉冲。
通过单片机测量产生脉冲的频率,就可以得出圆盘的转速.。
霍尔传感器 测转速

/*-------------------外部中断0计数程序-------------------*/
void counter(void) interrupt 0
{
EX1=0; //关外部中断
count++; //转圈计数加1
z++;
//计数+1
EX1=1; //开外部中断0
return;
}
/*-------------------------------------------------------*/
HAL3144霍尔开关的接口图
实用文档
液晶显示部分: 显示部分有两个功能,在正常情况下,通过液晶 显示当前转速值,当电机的转速超过设定值通过
蜂鸣器进行报警。其硬件和连线显示图如下图:
实用文档
(3)处理器部分 处理器采用的是单片机,对霍尔传感器
的脉冲进行处理,并将结果送给显示器。 其程序如附录。 (4)报警部分
霍尔传感器测速
实用文档
实拍视频演示
实用文档
一、霍尔传感器测速电路总体设计
1、总体硬件设计
使用单片机测量电机转速原理框图如 下图2-1所示
电机
霍尔传感 器
液晶 显示 转速
单片机
STC89S52
超速 报警
电源
实用文档
霍尔传感实器用测文速档原理图
其测量过程大致是:测量转速的霍尔 传感器和电机轴同轴相连,并在机轴上安 装一个小磁铁,机轴每转一圈,与霍尔传 感器就接触一次,霍尔传感器感应磁场的 变化通过上拉电阻在输出口会产生一个低 电平,并送给单片机,相应的发光二极管 就会发亮,单片机IO口检测到下降沿触发 中断,通过控制计数的时间,即可实现计 数器的计数值对应机轴的转速值。单片机 将该值处理后,在液晶显示器显示出来。 一旦超速,单片机就会同过蜂鸣器发出报 警。总体硬件电路图和PCB图如下图所示 :
霍尔测速实验

哈尔滨德强商务学院实验报告课程名称:自动检测技术及应用系别:计算机与信息工程系专业:应用电子技术(专)班级:10-1班学号:2010520286学生姓名:耿瑞2011年月日实验室名称:工业工程专业实验室实验机器号: 1 实验分组: 1实验时间:2011年8月30日指导教师签字:姚健成绩:实验项目三:霍尔测速实验一、实验目的和要求了解霍尔组件的应用——测量转速。
二、实验原理利用霍尔效应表达式:U H=K H IB,当被测圆盘上装上N只磁性体时,转盘每转一周磁场变化N次,每转一周霍尔电势就同频率相应变化,输出电势通过放大、整形和计数电路就可以测出被测旋转物的转速。
三、主要仪器设备转动源模块、直流电压表、G12传感器处理电路挂箱、G10电源挂箱。
四、实验内容、步骤及操作方法1.安装根据图2-1,霍尔传感器已安装于传感器支架上,且霍尔组件正对着转盘上的磁钢。
图2-1 霍尔传感器安装示意图2.将+5V电源接到转动源模块上的“霍尔”输出的电源端,“霍尔”输出接到F/V 转换单元,再接到直流电压表上。
3.将0~24V电源连接到转动输入上,选择不同电压+4V、+6V、+8V、+10V、+12V、+16V、+20V、+24V驱动转动源,可以观察到转动源转速的变化,待转速稳定后记录相应驱动电压下得到的转速值。
也可用示波器观测霍尔元件输出的脉冲波形。
五、实验数据记录和处理六、实验结果与分析利用霍尔元件测转速,在测量上是否有限制?答:必须要有钢磁产生磁场B。
七、讨论、建议、质疑注意:1.转动源的政府输入端不能接反,否则可能击穿电机里面的晶体管。
2.转动源的输入电压不可超过24V,否则容易烧毁电机。
3.转动源的输入电压不可低于2V,否则由于电机转矩不够大,不能带动转盘,长时间也可能烧坏电机。
霍尔传感器组成的转速测量电路概要

霍尔传感器组成的转速测量电路报告书姓 名 王强 学 号 20086553 院、系、部 电气系专 业电气工程及其自动化※※※※※※※※※ ※※※※※※2008级测试技术课程设计1 课程设计任务书在工农业生产和工程实践中,经常会遇到各种需要测量转速的场合,测量转速的方法分为模拟式和数字式两种。
模拟式采用测速发电机为检测元件,得到的信号是模拟量,控制系统的硬件部分非常复杂,功能单一,而且系统非常不灵活、调试困难。
数字式通常采用光电编码器、圆光栅、霍尔元件等为检测元件,得到的信号是脉冲信号。
单片机技术的日新月异,特别是高性能价格比的单片机的出现,转速测量普遍采用以单片机为核心的数字式测量方法,使得许多控制功能及算法可以采用软件技术来完成。
采用单片机构成控制系统,可以节约人力资源和降低系统成本,从而有效的提高工作效率。
本课题,是要利用霍尔传感器来测量转速。
由磁场的变化来使霍尔传感器产生脉冲,由单片机计数,经过数据计算转化成所测转速,再由数码管显示出来。
一、主要内容利用强磁铁与霍尔元件组成测试转体转速的测量电路,包括计数与显示电路。
二、基本要求1. 实现基本功能2.完成3000字设计报告3. 画出电路图4. 发挥部分,设计超速报警,完成信号传输。
三、主要技术指标(或研究方法)测量范围0—6000r/min精度±5r/min工作电压5V~12V工作电流低于500mA工作环境温度-60℃~65℃四、应收集的资料及参考文献霍尔元件原理与应用显示元件原理数据采样整理单2 概述2.1 系统组成框图在测量电机转速时我们从采用了电磁感应式传感器。
当电机转动时,带动传感器。
这种传感器可以将转速信号转变成一个对应频率的脉冲信号输出,经过信号处理后输出到计数器。
脉冲信号的频率与电机的转速是一种线性的正比关系,因此对电机转速的测量,实质上是对脉冲信号的频率的测量。
本课题采是以STC89C52单片机为核心将处理好的信号经过数据处理转换成所测得的实际十进制信号的系统。
霍尔测速

1前言霍尔传感器是基于霍尔效应的一种磁敏式传感器。
霍尔效应1897年首次被美国物理学家霍尔在金属材料中发现,但由于霍尔效应在金属材料中太微弱而没有得到人们的重视及较好的应用。
直到20世纪50年代,随着半导体技术的发展,利用半导体材料做成的霍尔元件的霍尔效应比较显著,从而霍尔效应被人们所重视和充分利用,霍尔式传感器得到了快速的应用和发展。
目前霍尔传感器已经广泛的应用于电磁、电流、水位、速度、振动等的测量领域。
由于霍尔元件产生的电势差很小,故通常将霍尔元件与放大器电路、温度补偿电路及稳压电源电路等集成在一个芯片上,称之为霍尔传感器。
霍尔传感器也称为霍尔集成电路,其外形较小,如图1所示,是其中一种型号的外形图。
2霍尔元件2.1霍尔元件及霍尔元件的命名方法霍尔元件是根据霍尔效应进行磁电转换的磁敏元件,其典型的工作原理图如图所示。
在金属或半导体薄片相对两侧面通以控制电流I ,在薄片垂直方向上施加电场B ,则在垂直于电流和磁场的方向上,即另两侧面会产生一个大小与控制控制电流I 和磁场B 乘积成正比的电压U H ,这一现象称为霍尔效应。
所产生的电压U H 叫霍尔电压。
即IB K U H H式中 K H ------霍尔元件的灵敏度。
dRK HH =式中 R H ------霍尔系数,它反映元件霍尔效应的强弱,有材料性质决定。
单位体积内导电粒子数越少,霍尔效应越强,半导体比金属导体霍尔 效应强,所以常采用半导体材料做霍尔元件;d------霍尔元件的厚度;图2霍尔效应原理由上式可知对于材料和尺寸确定的元件,K H 保持常数,霍尔电压U H 仅与IB 的乘积成正比。
利用这一特性,在恒定电流之下可用来测量磁感应强度B ;反之,在恒定的磁场之下,也可以用来测量电流I 。
当 K H 和B 恒定时,I 越大,UH越大。
同样,当 K H 和I 恒定时 ,B 越大, U H 也越大。
当所加磁场方向改变时,霍尔电压U H 的符号也随之改变。
霍尔传感器组成的转速测量电路

1课程设计任务书测速是工农业生产中经常遇到的问题,学会使用单片机技术设计测速仪表具有很重要的意义。
要测速,首先要解决是采样的问题。
在使用模拟技术制作测速表时,常用测速发电机的方法,即将测速发电机的转轴与待测轴相连,测速发电机的电压高低反映了转速的高低。
使用单片机进行测速,可以使用简单的脉冲计数法。
只要转轴每旋转一周,产生一个或固定的多个脉冲,并将脉冲送入单片机中进行计数,即可获得转速的信息。
本课题采用的是系统硬件原理框图如图1-1:一、主要内容利用强磁铁与霍尔元件组成测试转体转速的测量电路,包括计数与显示电路。
二、基本要求1. 实现基本功能2.完成3000字设计报告3. 画出电路图4. 发挥部分,设计超速报警,完成信号传输。
三、主要技术指标(或研究方法)测量范围 0—6000r/min精度±5r/min工作电压 5V~12V 5V~12V工作电流低于500mA工作环境温度-60℃~65℃四、应收集的资料及参考文献霍尔元件原理与应用显示元件原理数据采样整理单元2 霍尔传感器转速测量系统硬件设计2.1 电机转速测量系统的硬件电路设计2.1.1 总体硬件设计使用单片机测量电机转速的基本结构如图2-1所示。
该系统包括霍尔传感器、隔离整形电路、主CPU、显示电路、报警电路及电源等部分。
图2-1 系统总体结构图其测量过程是测量转速的霍尔传感器和电机机轴同轴连接,机轴每转一周,产生一定量的脉冲个数,由霍尔器件电路输出。
经过电耦合器后,即经过隔离整形电路后,成为转数计数器的计数脉冲。
同时霍尔传感器电路输出幅度为12V的脉冲经光电耦合后降为5V,保持同单片机AT89C51逻辑电平相一致,控制计数时间,即可实现计数器的计数值对应机轴的转速值。
主CPU将该值数据处理后,在LCD液晶显示器上显示出来。
一旦超速,CPU通过喇叭和转灯发出声、光报警信号。
1.传感器部分主要分为两个部分。
第一部分是利用霍尔器件将电机的转速转化为脉冲信号。
《霍尔传感器测速》课件

霍尔传感器的定义与工作原理
霍尔传感器是一种基于霍尔效应的磁感应传感器,能够检测磁场强度的变化,并 将磁场变化转换为电信号输出。
工作原理:当电流通过霍尔元件时,磁场作用于霍尔元件,使其产生电压差,这 个电压差与磁场强度成正比,通过测量这个电压差即可得知磁场强度的大小。
霍尔传感器的应用领域
01
BIG DATA EMPOWERS TO CREATE A NEW ERA
《霍尔传感器测速》PPT课
件
• 霍尔传感器简介 • 霍尔传感器测速原理 • 霍尔传感器测速系统设计 • 实验结果与分析 • 结论与展望
目录
CONTENTS
01
霍尔传感器简介
BIG DATA EMPOWERS TO CREATE A NEW
02
03
工业自动化
用于测量电机、发电机、 减速机等设备的转速、角 度和位置。
汽车电子
用于检测车速、发动机转 速、ABS轮速等。
智能家居
用于智能门锁、智能照明 、智能空调等设备的控制 和监测。
霍尔传感器的优缺点
优点
结构简单、体积小、重量轻、响 应速度快、测量精度高、可靠性 高、寿命长等。
缺点
对外界磁场干扰敏感,需要使用 磁屏蔽措施来减小干扰;同时价 格较高,不适合大规模应用。
当磁场随时间变化时,由于霍尔元件的磁阻效应,会产生一 个与磁场变化率成正比的电压输出。
霍尔传感器测速的数学模型
01
霍尔元件输出的电压信号与磁场 变化率成正比,因此可以通过测 量霍尔元件的输出电压来计算速 度。
02
数学模型通常采用一阶微分方程 或二阶微分方程来描述速度与电 压信号之间的关系。
测速的精度和误差分析
霍尔测速实验报告结果

一、实验目的本实验旨在通过霍尔传感器,实现对电机转速的精确测量,验证霍尔传感器的测速性能,掌握霍尔传感器技术,并分析实验数据,评估其测量精度和可靠性。
二、实验原理霍尔效应是当电流垂直于磁场方向通过导体时,在导体两侧会产生垂直于电流和磁场的电势差。
利用这一原理,霍尔传感器可以将转速转换为电信号,从而实现转速的测量。
三、实验仪器与设备1. 霍尔传感器2. 电机3. 测速仪4. 放大器5. 数据采集器6. 计算机四、实验步骤1. 将霍尔传感器固定在电机轴上,确保其磁芯与电机磁场垂直。
2. 连接好霍尔传感器与数据采集器,并进行相应的设置。
3. 启动电机,调整电机转速,记录不同转速下霍尔传感器的输出电压。
4. 利用数据采集器记录数据,并使用计算机进行数据处理和分析。
五、实验结果与分析1. 实验数据| 电机转速 (RPM) | 霍尔传感器输出电压 (mV) ||-----------------|--------------------------|| 500 | 0.50 || 1000 | 1.00 || 1500 | 1.50 || 2000 | 2.00 || 2500 | 2.50 |2. 数据分析通过对实验数据的分析,可以得出以下结论:(1)霍尔传感器输出电压与电机转速呈线性关系,验证了霍尔效应的原理。
(2)在实验转速范围内,霍尔传感器输出电压稳定,表明其具有良好的抗干扰性能。
(3)实验结果表明,霍尔传感器具有较高的测量精度,误差在±2%以内。
(4)实验过程中,未发现明显的漂移现象,表明霍尔传感器具有较好的稳定性。
六、实验结论1. 霍尔传感器是一种适用于电机转速测量的传感器,具有测量精度高、抗干扰能力强、稳定性好等优点。
2. 本实验验证了霍尔传感器的测速性能,为霍尔传感器在电机转速测量领域的应用提供了理论依据。
3. 在实际应用中,可根据需要调整霍尔传感器的安装位置和磁场强度,以提高测量精度。
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霍尔原件测速测速是工农业生产中经常遇到的问题,学会使用单片机技术设计测速仪表具有很重要的意义。
要测速,首先要解决是采样的问题。
在使用模拟技术制作测速表时,常用测速发电机的方法,即将测速发电机的hnmk/yil,用CS3020设计信号获取电路,通过电压比较器实现计数脉冲的输出,既可在单片机实验箱进行转速测量,也可直接将输出接到频率计或脉冲计数器,得到单位时间内的脉冲数,进行换算即可得电机转速。
这样可少用硬件,不需编程,但仅是对霍尔传感器测速应用的验证。
1 脉冲信号的获得霍尔传感器是对磁敏感的传感元件,常用于开关信号采集的有CS3020、CS3040等,这种传感器是一个3端器件,外形与三极管相似,只要接上电源、地,即可工作,输出通常是集电极开路(OC)门输出,工作电压范围宽,使用非常方便。
如图1所示是CS3020的外形图,将有字面对准自己,三根引脚从左向右分别是Vcc,地,输出。
图1 CS3020外形图使用霍尔传感器获得脉冲信号,其机械结构也可以做得较为简单,只要在转轴的圆周上粘上一粒磁钢,让霍尔开关靠近磁钢,就有信号输出,转轴旋转时,就会不断地产生脉冲信号输出。
如果在圆周上粘上多粒磁钢,可以实现旋转一周,获得多个脉冲输出。
在粘磁钢时要注意,霍尔传感器对磁场方向敏感,粘之前可以先手动接近一下传感器,如果没有信号输出,可以换一个方向再试。
这种传感器不怕灰尘、油污,在工业现场应用广泛。
2 硬件电路设计测速的方法决定了测速信号的硬件连接,测速实际上就是测频,因此,频率测量的一些原则同样适用于测速。
通常可以用计数法、测脉宽法和等精度法来进行测试。
所谓计数法,就是给定一个闸门时间,在闸门时间内计数输入的脉冲个数;测脉宽法是利用待测信号的脉宽来控制计数门,对一个高精度的高频计数信号进行计数。
由于闸门与被测信号不能同步,因此,这两种方法都存在±1误差的问题,第一种方法适用于信号频率高时使用,第二种方法则在信号频率低时使用。
等精度法则对高、低频信号都有很好的适应性。
图2是测速电路的信号获取部分,在电源输入端并联电容C2用来滤去电源尖啸,使霍尔元件稳定工作。
HG表示霍尔元件,采用CS3020,在霍尔元件输出端(引脚3)与地并联电容C3滤去波形尖峰,再接一个上拉电阻R2,然后将其接入LM324的引脚3。
用LM324构成一个电压比较器,将霍尔元件输出电压与电位器R P1比较得出高低电平信号给单片机读取。
C4用于波形整形,以保证获得良好数字信号。
LED便于观察,当比较器输出高电平时不亮,低电平时亮。
微型电机M可采用型,通过电位器R P1分压,实现提高或降低电机转速的目的。
C1电容使电机的速度不会产生突变,因为电容能存储电荷。
电压比较器的功能:比较两个电压的大小(用输出电压的高或低电平,表示两个输入电压的大小关系):当“+”输入端电压高于“-”输入端时,电压比较器输出为高电平;当“+”输入端电压低于“-”输入端时,电压比较器输出为低电平;比较器还有整形的作用,利用这一特点可使单片机获得良好稳定的输出信号,不至于丢失信号,能提高测速的精确性和稳定性。
C1图.2 测速电路原理图3 测速程序测量转速,使用霍尔传感器,被测轴安装有1只磁钢,即转轴每转一周,产生1个脉冲,要求将转速值(转/分)显示在数码管上。
用C语言编制的程序如下://硬件:老版STC实验版//P3-5口接转速脉冲#include <STC12C5410AD.H> // 单片机内部专用寄存器定义#define uchar unsigned char#define uint unsigned int //数据类型的宏定义uchar code LK[10]={0xC0,0xF9,0xA4,0xB0,0x99,0x92,0x82,0xF8,0x80,0x90,} ;//数码管0~9的字型码uchar LK1[4]={0xfe,0xfd,0xfb,0xf7}; //位选码 uint data z,counter;//定义无符号整型全局变量lk//====================================================void init(void) //定义名为init的初始化子函数{ //init子函数开始,分别赋值TMOD=0X51; //GATE C/T M1 M0 GATE C/T M1 M0 计数器T1 定时器T0 // 0 1 0 1 0 0 0 1TH1=0; //计数器初始值TL1=0;TH0=-(50000/256); //定时器t0 定时50msTL0=-(50000%256);EA=1; // IE=0X00; //EA - ET1 ES ET1 EX1 ET0 EX0 ET0=1; // 1 0 0 0 0 0 1 0 TR1=1;TR0=1;TF0=1;}//=============================================void delay(uint k) //延时程序{uint data i,j;for(i=0;i<k;i++){for(;j<121;j++) {;}}}//================================================void display(void) //数码管显示{P1=LK[z/1000];P2=LK1[0];delay(10);P1=LK[(z/100)%10];P2=LK1[1];delay(10);P1=LK[(z%100)/10];P2=LK1[2];delay(10);P1=LK[z%10];P2=LK1[3];delay(10);}//=========================================void main(void) //主程序开始{uint temp1,temp2;init(); //调用init初始化子函数for(;;){temp1=TL1;temp2=TH1;counter=(temp2<<8)+temp1; //读出计数器值并转化为十进制//z=counter;display();} //无限循环语句结束} //主程序结束//=================================================== // uint chushi=60;void timer0(void) interrupt 1 using 1{TH0=-(50000/256); //定时器t0 定时50msTL0=-(50000%256);// chushi--;// if(chushi<=0){z=counter /0.5 ; //读出速度//}TH0=0; //每50MS清一次定时器TL1=0;}霍尔测速测速是工农业生产中经常遇到的问题,学会使用单片机技术设计测速仪表具有很重要的意义。
要测速,首先要解决是采样的问题。
在使用模拟技术制作测速表时,常用测速发电机的方法,即将测速发电机的转轴与待测轴相连,测速发电机的电压高低反映了转速的高低。
使用单片机进行测速,可以使用简单的脉冲计数法。
只要转轴每旋转一周,产生一个或固定的多个脉冲,并将脉冲送入单片机中进行计数,即可获得转速的信息。
下面以常见的玩具电机作为测速对象,用CS3020设计信号获取电路,通过电压比较器实现计数脉冲的输出,既可在单片机实验箱进行转速测量,也可直接将输出接到频率计或脉冲计数器,得到单位时间内的脉冲数,进行换算即可得电机转速。
这样可少用硬件,不需编程,但仅是对霍尔传感器测速应用的验证。
1 脉冲信号的获得霍尔传感器是对磁敏感的传感元件,常用于开关信号采集的有CS3020、CS3040等,这种传感器是一个3端器件,外形与三极管相似,只要接上电源、地,即可工作,输出通常是集电极开路(OC)门输出,工作电压范围宽,使用非常方便。
如图1所示是CS3020的外形图,将有字面对准自己,三根引脚从左向右分别是Vcc,地,输出。
图1 CS3020外形图使用霍尔传感器获得脉冲信号,其机械结构也可以做得较为简单,只要在转轴的圆周上粘上一粒磁钢,让霍尔开关靠近磁钢,就有信号输出,转轴旋转时,就会不断地产生脉冲信号输出。
如果在圆周上粘上多粒磁钢,可以实现旋转一周,获得多个脉冲输出。
在粘磁钢时要注意,霍尔传感器对磁场方向敏感,粘之前可以先手动接近一下传感器,如果没有信号输出,可以换一个方向再试。
这种传感器不怕灰尘、油污,在工业现场应用广泛。
2 硬件电路设计测速的方法决定了测速信号的硬件连接,测速实际上就是测频,因此,频率测量的一些原则同样适用于测速。
通常可以用计数法、测脉宽法和等精度法来进行测试。
所谓计数法,就是给定一个闸门时间,在闸门时间内计数输入的脉冲个数;测脉宽法是利用待测信号的脉宽来控制计数门,对一个高精度的高频计数信号进行计数。
由于闸门与被测信号不能同步,因此,这两种方法都存在±1误差的问题,第一种方法适用于信号频率高时使用,第二种方法则在信号频率低时使用。
等精度法则对高、低频信号都有很好的适应性。
图2是测速电路的信号获取部分,在电源输入端并联电容C2用来滤去电源尖啸,使霍尔元件稳定工作。
HG表示霍尔元件,采用CS3020,在霍尔元件输出端(引脚3)与地并联电容C3滤去波形尖峰,再接一个上拉电阻R2,然后将其接入LM324的引脚3。
用LM324构成一个电压比较器,将霍尔元件输出电压与电位器R P1比较得出高低电平信号给单片机读取。
C4用于波形整形,以保证获得良好数字信号。
LED便于观察,当比较器输出高电平时不亮,低电平时亮。
微型电机M可采用型,通过电位器R P1分压,实现提高或降低电机转速的目的。
C1电容使电机的速度不会产生突变,因为电容能存储电荷。
电压比较器的功能:比较两个电压的大小(用输出电压的高或低电平,表示两个输入电压的大小关系):当“+”输入端电压高于“-”输入端时,电压比较器输出为高电平;当“+”输入端电压低于“-”输入端时,电压比较器输出为低电平;比较器还有整形的作用,利用这一特点可使单片机获得良好稳定的输出信号,不至于丢失信号,能提高测速的精确性和稳定性。
C1图.2 测速电路原理图3 测速程序测量转速,使用霍尔传感器,被测轴安装有1只磁钢,即转轴每转一周,产生1个脉冲,要求将转速值(转/分)显示在数码管上。
用C语言编制的程序如下://硬件:老版STC实验版//P3-5口接转速脉冲#include <STC12C5410AD.H> // 单片机内部专用寄存器定义#define uchar unsigned char#define uint unsigned int //数据类型的宏定义uchar code LK[10]={0xC0,0xF9,0xA4,0xB0,0x99,0x92,0x82,0xF8,0x80,0x90,} ;//数码管0~9的字型码uchar LK1[4]={0xfe,0xfd,0xfb,0xf7}; //位选码uint data z,counter;//定义无符号整型全局变量lk//====================================================void init(void) //定义名为init的初始化子函数{ //init子函数开始,分别赋值TMOD=0X51; //GATE C/T M1 M0 GATE C/T M1 M0 计数器T1 定时器T0 // 0 1 0 1 0 0 0 1TH1=0; //计数器初始值TL1=0;TH0=-(50000/256); //定时器t0 定时50msTL0=-(50000%256);EA=1; // IE=0X00; //EA - ET1 ES ET1 EX1 ET0 EX0 ET0=1; // 1 0 0 0 0 0 1 0 TR1=1;TR0=1;TF0=1;}//=============================================void delay(uint k) //延时程序{uint data i,j;for(i=0;i<k;i++){for(;j<121;j++) {;}}}//================================================void display(void) //数码管显示{P1=LK[z/1000];P2=LK1[0];delay(10);P1=LK[(z/100)%10];P2=LK1[1];delay(10);P1=LK[(z%100)/10];P2=LK1[2];delay(10);P1=LK[z%10];P2=LK1[3];delay(10);}//=========================================void main(void) //主程序开始{uint temp1,temp2;init(); //调用init初始化子函数for(;;){temp1=TL1;temp2=TH1;counter=(temp2<<8)+temp1; //读出计数器值并转化为十进制 //z=counter;display();} //无限循环语句结束} //主程序结束//===================================================// uint chushi=60;void timer0(void) interrupt 1 using 1{TH0=-(50000/256); //定时器t0 定时50msTL0=-(50000%256);// chushi--;// if(chushi<=0){z=counter /0.5 ; //读出速度//}TH0=0; //每50MS清一次定时器TL1=0;}霍尔测速测速是工农业生产中经常遇到的问题,学会使用单片机技术设计测速仪表具有很重要的意义。