基于霍尔传感器的电流测试设计
基于霍尔传感器的测速系统设计
基于霍尔传感器的测速系统设计【摘要】本文主要围绕基于霍尔传感器的测速系统进行研究设计。
在我们介绍了背景信息、问题概述以及研究意义。
接着在我们分析了霍尔传感器的原理，设计了测速系统的硬件，并提出了信号处理算法。
随后我们进行了性能测试与分析，并对系统进行了优化设计。
最后在我们总结了实验结果，展望了设计未来的发展，并讨论了工程应用前景。
通过本文的研究，我们期望能够为基于霍尔传感器的测速系统的设计与应用提供有益的参考和指导。
【关键词】霍尔传感器、测速系统、硬件设计、信号处理算法、性能测试、系统优化设计、实验总结、设计展望、工程应用前景1. 引言1.1 背景介绍随着传感器技术和信号处理算法的不断发展，基于霍尔传感器的测速系统也得到了越来越多的关注和研究。
针对传统测速系统在精度和稳定性方面存在的问题，如测量误差大、响应速度慢等，基于霍尔传感器的测速系统设计成为了一个研究热点。
通过对霍尔传感器原理的深入研究、硬件设计、信号处理算法的优化以及系统性能的测试与分析，可以实现测速系统的高精度、高稳定性和高性能。
本文将对基于霍尔传感器的测速系统设计进行深入探讨和研究，旨在提高测速系统的测量精度和响应速度，为工业自动化领域提供更加可靠的测速解决方案。
1.2 问题概述在现代社会中，测速系统是汽车、火车、船舶等交通工具中不可或缺的组成部分。
通过测速系统，可以实时监测交通工具的速度，以确保安全驾驶和精准控制。
传统的测速系统存在一些问题，如精度不高、响应速度慢、易受外界干扰等。
为了解决这些问题，本文将基于霍尔传感器设计一种新型的测速系统。
问题一：精度不高传统测速系统常常受到机械磨损、温度变化等因素的影响，导致测速精度不高。
而霍尔传感器具有高分辨率、高灵敏度的特点，可以有效提高测速系统的精度。
问题二：响应速度慢传统测速系统的信号处理速度较慢，无法及时反映交通工具的变速情况。
而通过优化信号处理算法和采用高速霍尔传感器，可以显著提高测速系统的响应速度。
霍尔测速设计实验报告
霍尔测速设计实验报告1. 实验目的在本实验中，我们旨在通过利用霍尔传感器对电机的转速进行测量，实现一个基于霍尔传感器的测速装置，并对其性能进行测试和评估。
2. 实验器材和装置- 霍尔传感器x1- 电机x1- Arduino开发板x1- 面包板x1- 连线和其他辅助器材3. 实验原理霍尔传感器是一种能够检测磁场存在和变化的电子元器件，其原理基于霍尔效应。
当通过一个电流在霍尔元件上流动时，如果这个电流和一个垂直磁场共线，那么产生的侧边电势差（Hall电压）与磁场强度成正比。
基于这个原理，我们可以将霍尔传感器放置在旋转的电机附近，通过检测霍尔电压的变化来确定电机的转速。
4. 实验步骤1. 将霍尔传感器连接到Arduino开发板的数字引脚。
2. 将电机与Arduino开发板连接，确保其旋转轴与霍尔传感器附近。
3. 编写Arduino代码，以读取霍尔传感器的数字信号。
4. 设置一定的时间间隔，在每个时间段内读取霍尔传感器的数值，并根据数值变化计算电机的转速。
5. 运行代码，并通过串口监视器输出转速信息。
5. 实验结果在实验中，我们成功地实现了基于霍尔传感器的测速装置。
通过监测霍尔传感器的数字输出，我们能够准确地计算出电机的转速。
表格中列出了不同电压下的电机转速测量结果：电压(V) 转速(rpm)-3.0 1004.5 1506.0 2007.5 2509.0 300我们还绘制了一个转速-电压曲线图，以更直观地展示电机转速与输入电压之间的关系。
根据实验结果，我们可以看出电机的转速与输入电压是呈线性关系的，这也验证了我们所使用的测速装置的准确性和可靠性。
6. 实验总结通过本次实验，我们成功地设计了一个基于霍尔传感器的测速装置，并对其进行了测试和评估。
实验结果表明，我们所设计的装置能够准确地测量电机转速，并与输入电压呈线性关系。
这说明我们所选用的霍尔传感器和测速算法是可行的。
霍尔传感器的测速电路设计
4.2.2霍尔传感器的测速电路设计首先选定传感器，霍尔传感器具有灵敏、可靠、体积小巧、无触点、无磨损、使用寿命长、功耗低等优点，综合了电机转速测量系统的要求。
其次设计一个单片机小系统，利用单片机的定时器和中断系统对脉冲信号进行测量或计数。
再次实时测量显示并有报警功能，实时测量根据脉冲计数来实现转速测量的方法。
要求霍尔传感器转速为0～5000r/min。
霍尔测速模块论证与选择采用霍尔传感器；选型号为CHV-25P/10的霍尔传感器，其额定电压为10v,输出信号5v/25mA,电源为12~15v。
体积大，价格一般为40~120元之间不等。
性价比较高计数器模块论证与选择采用片内的计数器。
其优点在于降低单片机系统的成本。
每到一个脉冲将会产生一个T1的计数，在T0产生的100ms中断完成后，T1的中断溢出次数就是所需要计的脉冲数。
特点在于：使用了内部的T1作为外部脉冲的计数器，并且，为了避免计数器的溢出，将T1的初值设为0。
显示模块论证与选择采用LCD液晶显示器作为显示模块核心。
LCD显示器工作原理简单，编程方便，节能环保。
报警模块论证与选择采用蜂鸣器与发光二极管作为声光报警主要器件。
该方案不论在硬件和焊接方面还是在编写软件方面都简单方便，而且成本低廉。
电源模块论证与选择采用交流220V/50Hz电源转换为直流5V电源作为电源模块。
该方案实施简单，电路搭建方便，可作为单片机开发常备电源使用。
单片机模块论证与选择选用P89C51的单片机速度极快、功耗低、体积小、资源丰富，有各种不同的规格，最快的达100MPS ，引脚还可编程确定功能选用51系列的单片机，是因为51的架构十分典型。
而且：1.价格便宜；2.开发手段便宜；3.自己动手焊接相对容易。
转速测量方案论证转速的测量方法很多，根据脉冲计数来实现转速测量的方法主要有M法(测频法)、T法(测周期法)和MPT法(频率周期法)，该系统采用了M法(测频法)。
由于转速是以单位时间内转数来衡量，在变换过程中多数是有规律的重复运动[4]。
霍尔电流传感器的工作原理和测量方法及应用的详细资料介绍
霍尔电流传感器的工作原理和测量方法及应用的详细
资料介绍
霍尔器件是一种采用半导体材料制成的磁电转换器件，霍尔电流传感器包括开环式和闭环式两种，高精度的霍尔电流传感器大多属于闭环式，闭环式霍尔电流传感器基于磁平衡式霍尔原理，即闭环原理。
今天小编就来为大家介绍一下霍尔电流传感器工作原理、测量方法及应用。
霍尔电流传感器工作原理
1、直放式(开环)电流传感器(CS系列)
图1.开环霍尔电流传感器原理
当原边电流IP流过一根长导线时，在导线周围将产生一磁场，这一磁场的大小与流过导线的电流成正比，产生的磁场聚集在磁环内，通过磁环气隙中霍尔元件进行测量并放大输出，其输出电压VS精确的反映原边电流IP。
一般的额定输出标定为4V。
2、磁平衡式(闭环)电流传感器(CSM系列)。
霍尔传感器测电流，电压，功率
功率放大器简介利用三极的电流控制作用或场效应管的电压控制作用将电源的功率转换为按照输入信号变化的电流。
因为声音是不同振幅和不同频率的波，即交流信号电流，三极管的集电极电流永远是基极电流的β倍，β是三极管的交流放大倍数，应用这一点，若将小信号注入基极，则集电极流过的电流会等于基极电流的β倍，然后将这个信号用隔直电容隔离出来，就得到了电流(或电压)是原先的β倍的大信号，这现象成为三极管的放大作用。
经过不断的电流及电压放大，就完成了功率放大。
功率放大器原理////////////////////////////////////////////////////电参量的测量方法1电压、电流信号的测量电流的测量可采用磁平衡式霍尔电流传感器（亦称为零磁通式霍尔传感器）。
如图3所示。
当被测电流I IN流过原边回路时，在导线周围产生磁场H IN这个磁场被聚磁环聚集，并感应给霍尔器件，使其有一个信号U H输出；这一信号经放大器A 放大，输人到功率放大器中Q1，Q2中，这时相应的功率管导通，从而获得一个补偿电流I O；由于此电流通过多匝绕组所产生的磁场H O与原边回路电流所产生的磁场H IN相反；因而补偿了原来的磁场，使霍尔器件的输出电压U H逐渐减小，最后当I O与匝数相乘N2I O所产生的磁场与原边N1I IN所产生的磁场相等时，I O不再增加，这时霍尔器件就达到零磁通检测作用。
这一平衡所建立的时间在1μs之内，这是一个动态平衡过程，即原边回路电流I IN的任何变化均会破坏这一平衡的磁场，一旦磁场失去平衡，就有信号输出，经过放大后，立即有相应的电流流过副边线圈进行补偿。
因此从宏观上看副边补偿电流的安匝数在任何时间都与原边电流的安匝数保持相等，即N1I IN=N2I O，所以I IN=N2I O／N1 (I IN为被测电流，即磁芯中初级绕组中的电流，N1为初级绕组的匝数；I O为补偿绕组中的电流；N2为补偿绕组的匝数)。
霍尔电流传感器测试要求
霍尔电流传感器 AHKC-EKB检测案例
安科瑞电气测试中心对霍尔电流传感器产品按照表1所列的标准进行整机试验一：下面是我中心的测试参照规范：
表1 测试依据
二：检测项目表
检测项目表2
三：按照企业标准中的试验等级及国家标准中的试验要求和试验方法对产品进行测试，结合本测试中心现有开展项目进行。
期间出现的产品性能异常均及时反馈并及时进行整改，提高了产品的可靠性能，为新产品定型做好了充分的准备。
通过上述我们可以得到，产品在本中心进行相关测试时，检测项目能够按照较全面的覆盖产品的国家标准所要求的检测项目，提前改进，提高产品的质量,降低企业费用。
作者简介：
高杨（1990-），女，本科，就职于江苏安科瑞电器制造有限公司测试中心，致力于于气候环境试验、机械环境试验、材料的阻燃耐热试验等试验研究。
手机:188******** QQ:2881068601。
具有霍尔传感器的电流测量设备的制作方法
具有霍尔传感器的电流测量设备的制作方法电流测量是电子技术中特别紧要的测量手段之一、在现代电子设备中，为了保证设备的安全性和工作质量，常常需要对电流进行测量。
而霍尔传感器则是目前应用较广的电流测量器件之一、下面我将介绍一种具有霍尔传感器的电流测量设备的制作方法。
一、所需器材1.霍尔传感器：霍尔传感器是一种采纳霍尔效应原理来检测磁场变化的器件。
在电流测量中，通常采纳有源霍尔传感器来进行电流测量。
有源霍尔传感器内置放大器，输出信号比一般霍尔传感器更强。
2.模拟运算放大器：模拟运算放大器是一种电子元器件，用来放大小信号。
3.电阻：为了保护霍尔传感器，应在霍尔传感器的输入端加入肯定的电阻。
依据实际使用情况，需要选择相应电阻值。
4.电源：电源分为直流电源和交流电源。
为了保证测量精度，需要选用稳定性较好的电源，并注意电源的电压等级应与霍尔传感器的电学参数相匹配。
5.示波器：示波器是一种测量电信号的仪器，用于察看波形和测量某些电参数。
二、制作步骤1.霍尔传感器的连接将霍尔传感器的输入端连接到待测电路的负载端，输出端连接到模拟运算放大器的非反馈端，电源端连接到电源正负极。
需要注意的是，不同型号的霍尔传感器引脚排列方式不同，需要依据实在型号而定。
2.加入电阻保护为了保护霍尔传感器，应在霍尔传感器的输入端加入适当的电阻。
电阻方案的选择需要依据实际应用进行，一般情况下，可依据待测电路的电流值和霍尔传感器的电压等级进行计算。
3.连接模拟运算放大器将模拟运算放大器的反馈端连接到模拟运算放大器的非反馈端，而输入端则连接到霍尔传感器的输出端。
特别是在电路噪声较大的情况下，肯定要注意放大器的放大倍数，以免将噪声信号一同放大。
4.连接电源将电源正负极连接到电路的相应电源端，在连接电源时需要注意电源的电压等级应与霍尔传感器的电学参数相匹配。
5.连接示波器将示波器的探头分别连接到霍尔传感器输入端和输出端，用来检测电流的波形。
同时，示波器也可以用来测量电流的大小。
基于霍尔传感器的电流检测系统设计
[3]1 概述同，量程分为：±5A、±20A、±30A。
由于地震发生前，将会产生一些物理输入与输出基本成线性关系（在量程的范或化学变化的影响，某些动物可以觉察出围之内），它的系数Sensitivity分别为：一些异常变化，但是动物的异常行为有可185 mV/A、100 mV/A、66 mV/A。
其输图2 系统框图能是由其他的原因引起，并非是地震因素出加于0.5倍的V 之上。
ACS712的V 电源cc cc （1）A/D转换电路。
本次设计使用产生。
为了对临震前动物行为异常与电磁使用的是5 V，其输出电压值在0.5 V~4.5 V 的A/D转换芯片是ADC0809。
它有A/D转异常关系的研究，需要设计一款探测电磁之间。
换器八位、多路开关八路以及相关组件。
信号的仪器，本文主要根据探测仪探头的ACS712ELCTR-05B输入输出曲线如它是逐次逼近式的A/D转换器，而且可以需求，设计了一款基于霍尔传感器的电流图1所示，无输入电流时（即电流为0直接和单片机相连接。
检测系统，便于对动物行为异常与电磁异时），输出2.5 V电压，精确度是185 ADC0809的组成部分是：八路模拟常的检测。
mV/A（即斜率）。
当V =5 V时，其输入CC 开关、八路A/D转换器、三态输出锁存[4-5]将半导体薄片放置在磁场中，电流流输出关系式为：器、地址锁存与译码器电路组成。
其中过时，在垂直于电流和磁场的方向产生电（1）A/D转换完的数字量锁存在三态输出锁存动势，此物理现象由物理学家霍尔（美）器之中，OE为高电平时，数据方可传送发现，我们称之霍尔效应，利用霍尔效应出去，具体如图3所示。
制成的电流测试装置称为电流霍尔传感[1]器。
它具有结构简单、运行可靠、价格便宜，维修保护方便，寿命长等优点。
本文利用ACS712霍尔传感器设计了简单的电流检测系统，基于仿真和实验平台验证了设计的正确性。
图1 ACS712ELCTR-05B输入输出曲线2 ACS712工作原理3 电流检测系统设计本次使用的ACS712芯片完全基于霍 3.1 硬件设计尔感应的原理进行设计，组成部分为：①本系统具体实现大体分为五个部分，图3 ADC0809原理框图霍尔传感器的电路；②铜箔（接近IC表如图2所示。
霍尔元件对直流大电流的测量原理
霍尔元件对直流大电流的测量原理
一、测量原理
图1-1是霍尔直接式直流大电流测量原理图。
从图1-1知道被测直流电流I 1在铁心中产生一个磁感应强度
B 1∝ I 1
即B 1=C 1 I 1 （1-2）
式中C 1——常数
磁感应强度B 1穿过霍尔元
件产生霍尔电压
U H =K H I H B 1 （1-3）
式中 K H ——霍尔元件的灵
敏度；
I H ——霍尔元件的控
制电流；
B 1——穿过霍尔元件的磁感应强度。
将式（1-2）代入式（1-3）中得
U H =K H C 1 I H I 1 （1-4）
电压U H 通过放大器A 放大后，其输出电压
U O =U H （1-5）
R2R1将式（1-4）代入式（1-5）中得 U O =K H C 1 I H I 1=C 2 I 1 （1-6）
R2R1C 2=K H C 1 I H
R2R1式中 C 2——常数。
从式（1-6）可知道电压U O 与被测直流大电流I 1成正比，将电压U O 送入3 数字12电压表中达到测量直流大电流I 1的目的。
二、霍尔元件的选择
可选用四川汇丰元电子提供的线性度，精度好的线性霍尔元件，如H49E ，H95A ，HW300B ，HW302B ，HG166A ，HG302C ，SS495A1，SS496B 等。
基于霍尔传感器阵列的电流测量系统
基于霍尔传感器阵列的电流测量系统项琼;岳长喜;胡琛;朱凯;龚慧;王欢【摘要】集磁环的存在导致开环式和闭环式霍尔效应传感器存在磁饱和现象.一种由多个霍尔元件构成圆形阵列方式的传感器阵列电流测量系统,通过测量一次导线产生的磁场计算得到被测电流数值克服了这一现象.首先建立霍尔传感器阵列数学模型,分析霍尔元件数量、载流体偏心引入的误差变化,然后设计加权增益调整电路、移相电路和基于电压反馈的功率放大电路,用于实现大功率信号输出,最后根据试验结果证明,所设计的电流测量系统整体准确度达到0.2级水平.该电流测量系统包含16个霍尔元件,检测电流变比为600 A/5 A,系统功耗仅0.4W.%Open-loop hall current transformer and closed-loop hall current transformer suffer the problem of magnetic saturation in the presence of magnetic core.A current measurement system based on Hall effect element array was developed,including the Hall effect sensor array and the electronic circuit.The circular array is composed of a surge of Hall element to approximate integration,and the measured current can be calculated by measuring the magnetic flux density induced by primaryconductor.Firstly,the mathematic module of the array was formulated,and the error variation in the case of eccentric was investigated.Afterwards,the electronic circuit composed of the weighted gain adjustment circuit,the phase shift circuit and the power amplifier circuit were deigned to output high power signal.Finally,the basic error testing and the location influence experiment were performed.The results validate that the designed system can meet the requirement of 0.2 accuracy class.The designed systemcomprises 16 Hall elements,additionally,current ratio of the system is 600 A/5 A,while the power consumption is only 0.4 W.【期刊名称】《电测与仪表》【年(卷),期】2017(054)023【总页数】6页(P105-110)【关键词】霍尔传感器;阵列;电流;测量系统;偏心【作者】项琼;岳长喜;胡琛;朱凯;龚慧;王欢【作者单位】中国电力科学研究院,武汉430074;中国电力科学研究院,武汉430074;华中科技大学电气与电子工程学院,武汉430074;中国电力科学研究院,武汉430074;华中科技大学电气与电子工程学院,武汉430074;中国电力科学研究院,武汉430074;华中科技大学电气与电子工程学院,武汉430074【正文语种】中文【中图分类】TM930 引言电流的准确测量对于电气测量、控制、保护、计量功能至关重要。
利用霍尔传感器设计直流电流检测电路
如图5(a)所示，磁集极霍尔传感器检测与芯片方向平行的磁场，芯片 受磁面与导线之间的距离r是0．04 cm，而对于传统的集成霍尔传感 器，检测磁场的方向与芯片方向垂直，由于采用的是SOT89封装，r 比较大，输出信号与磁集极传感器相比微弱，而且在实际检测过程 中难固定如图5(b)所示。
由于磁集极霍尔传感器测量电流的上限主要取决于最大磁场，在检测 大电流时，可以通过改变传感器和被测导线之间的距离，或者在PCB 布线时，通过采用多线分流的方法使通过传感器的导线电流减小来调 节测量范围。对于小电流检测，可以通过在PCB布线时，使导线多次 同方向通过传感器，增大磁场来提高传感器的灵敏度。这种表贴封装 的电流传感器可以应用于电机控制、过载测量、故障检测电流检测、 相位监视、PWM控制、DC／DC转换及仪器仪表。
Abstract：Compared to traditional integration Hall sensor
IMC(integrated magnetic concentrator)Hall sensor has the advantage of high sensitivity and low hysteresis，high linearity, small bulk ，low prive．With the development of the technology，IMC Hall sensor can be a good choices for many areas．Has focused on current sensing， provides a unique solution to current sensing by combining all the advantages of Hall Sensors．
霍尔电流传感器在阀门电流测试中的应用_王明迪
Microcomputer Applications Vol. 25, No.11, 2009 开发应用 微型电脑应用 2009年第25卷第11期·17·文章编号：1007-757X(2009)11-0017-03霍尔电流传感器在阀门电流测试中的应用王明迪，李建勋摘 要：研究了霍尔电流传感器在阀门电流测试中的应用问题。
介绍霍尔电流传感器的工作原理，并利用霍尔电流传感器设计了一种阀门测试电路。
实验结果表明：霍尔电流传感器在阀门电流测试方面实用性强，与传统的方法相比，具有线性度好、测试精度高、隔离效果好等优点，简化了检测电路。
关键词：阀门；霍尔电流传感器；线性度；精度；测试电路 中图分类号：TP311 文献标志码：A0 引言电磁阀响应特性是评价阀门性能的一个重要参数。
对于直动式电磁阀，当阀门线圈得电时，线圈产生电磁力，阀芯克服弹簧力与静铁芯吸合，阀门打开。
当阀门线圈断电时，电磁力消失，弹簧力使动铁芯压回到阀座上，阀门关闭。
在实验过程中通过获取阀门的开启时间、开启电流、稳态电流等相关参数来判断阀门的动作过程，因此对阀门电流的检测成为关键[1][2]。
国内传统的阀门电流测试是通过在测试回路中串联一个电阻的方式实现，但此种方法在电流的检测尤其是大电流的检测过程中，采样电阻的选取和电流信号的采集隔离存在很大问题。
而采用霍尔电流传感器，可以克服传统电流检测的缺点，检测信号可为几mA 直至几十A 的直流电流信号，同时还能实现测量回路与控制回路的隔离，提高阀门电流测试的精度[3][4]。
1 传统测试方法传统的电磁阀电流测试原理如图1所示，在电磁阀控制回路中串连一个采样电阻，通过测试采样电阻两端的分压换算出流过阀门线圈的电流大小。
采样电阻两端的电压通过光耦合隔离放大后进入采集计算机。
传统的测试方法能真实地反映阀门开启和关闭的动作过程，但是实际使用过程中发现该方法存在如下不足：（1）为避免采样电阻分压高，需尽量采用阻值低的电阻，但为得到足够高的采样信号，又需要电阻足够大；（2）对于大电流的检测，采样电阻的功率要求足够高； （3）阀门工作电流不同时，需调节可调电阻的阻值使光隔输出线性，这对隔离放大器的线性度要求高。
基于霍尔传感器的电流测量
基于霍尔传感器的电流测量一．霍尔效应霍尔效应从本质上讲是运动的带电粒子在磁场中受洛仑兹力作用引起的偏转。
当带电粒子（电子或空穴）被约束在固体材料中，这种偏转就导致在垂直电流和磁场的方向上产生正负电荷的聚积，从而形成附加的横向电场。
对于图一所示的半导体试样，若在X方向通以电流Is，在Z方向加磁场B，则在Y方向即试样A，A′电极两侧就开始聚积异号电荷而产生相应的附加电场。
电场的指向取决定于试样的电类型。
显然，该电场是阻止载流子继续向侧面偏移，当载流子所受的横向电场力eEH与洛仑兹力相等时，样品两侧电荷的积累就达到平衡，故有⑴其中EH为霍尔电场，V是载流子在电流方向上的平均漂移速度。
设试样的宽为b，厚度为d，载流子浓度为n，则⑵由⑴、⑵两式可得⑶即霍尔电压VH（A、A′电极之间的电压）与ISB乘积正比与试样厚度d成反比。
比例系数称为霍尔系数，它是反映材料霍尔效应强弱的重要参数，只要测出VH（伏）以及知道IIs（安）、B（高斯）和d（厘米）可按下式计算RH（厘米3/库仑）。
二．霍尔传感器1.原理由霍尔效应的原理知，霍尔电势的大小取决于：Rh为霍尔常数，它与半导体材质有关；I为霍尔元件的偏置电流；B为磁场强度；d为半导体材料的厚度。
对于一个给定的霍尔器件，当偏置电流I 固定时，UH将完全取决于被测的磁场强度B。
一个霍尔元件一般有四个引出端子，其中两根是霍尔元件的偏置电流I 的输入端，另两根是霍尔电压的输出端。
如果两输出端构成外回路，就会产生霍尔电流。
一般地说，偏置电流的设定通常由外部的基准电压源给出；若精度要求高，则基准电压源均用恒流源取代。
为了达到高的灵敏度，有的霍尔元件的传感面上装有高导磁系数的坡莫合金；这类传感器的霍尔电势较大，但在0.05T左右出现饱和，仅适用在低量限、小量程下使用。
在半导体薄片两端通以控制电流I，并在薄片的垂直方向施加磁感应强度为B的匀强磁场，则在垂直于电流和磁场的方向上，将产生电势差为U H的霍尔电压。
一种霍尔电流传感器的电流检测系统
一种霍尔电流传感器的电流检测系统摘要利用开环霍尔电流传感器CHF-100E，以AS-UIII为平台准确读取被测电流的大小，此数据可以作为AS-UIII的临界参考值，用以启动控制元件。
采用霍尔电流传感器设计了一种电流检测系统，介绍了该系统硬件和软件的设计方法，重点阐述了用AS-UII实现检测的方法，对电流测量系统进行了相对误差分析。
关键词开环霍尔电流传感器电流检测 AS-UIII引言电流检测有很多方法，最常用的方法是采用互感器或霍尔传感器。
对直流电流进行检测，检测电路不能对待检测电流回路造成影响是前提，使用直流互感器可以解决这一问题，并可将待测直流电流进行变换以满足自动检测系统的要求，但直流互感器结构复杂，价格高，不利于整个检测系统的微型化和低成本。
利用霍尔传感器对直流电流进行检测，能够降低成本，并具有良好的测量精度。
本电流检测系统是基于开环霍尔电流传感器而设计的一种检测方法。
1．硬件原理1.1 CHF-100E霍尔电流传感器原理霍尔电流传感器分为为直测式和磁补偿式两种。
直测式霍尔电流传感器的工作原理是当有电流通过导线时，在聚磁环内将产生一个磁场，磁通密度与流过导线的电流值成正比，该磁场通过磁芯聚集使通以恒定控制电流的霍尔元件上感应出与磁场成正比的霍尔电势，此电压信号经功率放大器线性放大后直接以电压形式输出。
CHF-100E开环霍尔电流传感器（如图1）是直测式，测量范围为0—150A，线性度≤±1%，反应时间为1μs，其中端口1为电源正（+）、端口2为电源(-)、端口3为输出端、端口4为公共地，OFS口为调1口，GIN口为微调口，适当调节两个端口使AS-UIII显示为0值。
1.2 AS-UIII介绍本系统采用的能力风暴AS-UIII(Ability Storm—University III)作为平台，它是一款拥有功能强大的微处理系统和传感器的智能机器人系统，其主控制器为32位ARM7系列控制芯片，并配有多种传感器。
霍尔传感器及测量电路-传感器课程设计实习
信息科学与工程学院传感器课程设计实习设计报告设计题目：霍尔传感器及测量电路专业：电子信息工程班级：学生：学号：指导教师：XX 年XX 月XX 日目录1. 概述 (1)1.1 设计目标 (1)1.2 霍尔传感器的简要叙述 (1)1.3 相关技术的国内状况 (2)2. 基本原理与设计思路 (3)2.1 霍尔传感器及测量电路基本原理 (3)2.1.1 霍尔效应 (3)2.1.2 线性霍尔 SS495A1 基本信息 (3)2.1.3 SS495输出特性 (4)2.1.4传感器SS495的引脚图及功能说明 (4)2.1.5 测量电路基本原理 (5)2.2 霍尔传感器及测量电路基本设计思路 (6)3. 电路设计 (7)3.1 总体电路原理框图 (7)3.2 零点调整电路的设计 (8)3.3 反向比例运放降压功能电路设计 (9)3.4 反相器电路设计 (9)4. 仿真 (10)4.1 仿真方法 (10)4.2 仿真结果 (10)5. 总结 (12)6. 参考文献 (13)1.概述1.1 设计目标(1)传感器：SS495 或类似性能传感器,磁场检测范围：-600Gs-600Gs。
(2)设计传感器测量电路，在要求的测量范围内，电路输出的满量程电压值为3000mV。
(3)进行仿真实验，给出仿真结果。
(4)完成信号处理电路 PCB 板设计。
1.2 霍尔传感器的简要叙述霍尔传感器是基于霍尔效应制作的一种传感器。
1879年美国科学家霍尔首先再金属材料中发现了霍尔效应，但由于金属材料的霍尔效应太弱而没有得到应用。
随着半导体技术的发展，人们开始用半导体材料制成霍尔元件，由于它的霍尔效应显著而没有得到应用和发展。
霍尔传感器是基于霍尔效应将被测量（如电流、磁场、位移、压力、压差、转=速等）转换成电动势输出的一种传感器。
虽然它的转换率较低、温度影响大、要求转换精度较高时必须进行温度补偿，但因霍尔式传感器具有结构简单、体积小、坚固、频率响应宽（从直流到微波）、动态范围（输出电动势的变化）大、非接触、使用寿命长、可靠性高、易于微型化和集成化等特点，还是在测量技术、自动技术和信息处理的方面得到了广泛的应用。
基于霍尔传感器的电流测试设计
摘要电流检测有多种方法, 最通用的方法是采用阻性分流器、互感器或霍尔传感器。
阻性分流器工作时与负载串联, 无法进行隔离测量; 互感器只适用于50 Hz 工频交流的测量; 霍尔检测技术综合了互感器和分流器技术的所有优点, 同时又克服了互感器和分流器的不足, 采用一只霍尔电流电压传感器/ 变送器模块检测元件, 既可以检测交流, 也可以检测直流,甚至可以检测瞬态峰值, 同时又能实现主电路回路和电子控制电路的隔离, 因而是替代互感器和分流器的新一代产品。
电源作为电气、电子设备必不可少的能源供应部件，需求日益增加，而且对功能、稳定性等各项指标也提出了更高的要求。
直流稳压电源一般由电源变压器、整流滤波电路及稳压电路所组成。
变压器把交流电压变为所需要的低压电交流电。
整流器把交流电变为直流电。
经过滤波后，稳压器再把不稳定的直流电压变为稳定的直流电压输出。
本设计主要采用直流稳压构成集成稳压电路，经过、变压、整流、滤波，稳压过程将220V交流电，变为稳定的直流电。
本次试验通过对直流可调电流源的设计实训，能够熟练应用分立元件完成小功率直流稳压电源的电路设计、参数运算和器件选择，使其满足试验所需要求。
同时正确掌握直流稳压电源的制作与测试方法，为今后的实际工作打下良好的基础。
【关键字】霍尔传感器稳压器直流稳压电源AbstractCurrent detection have many kinds of methods, the most common method is to use impedance shunt, transformer or hall sensor. Impedance shunt work with load series, unable to isolation measurement; Transformer is only in the Hz power frequency ac measurement; Hall detection technology integrated the transformer and shunt technology all advantages, at the same time, and overcome the transformer and the shortage of the shunt, using a hall current voltage sensor/transmitter module detecting element, which can detect communication, also can detect dc, even can detect transient peak, and at the same time can realize main circuit loop and electronic control circuit of isolation, it is alternative transformer and shunt of a new generation of products.Power supply for electrical and electronic equipment indispensable energy supply parts, growing demand, but also to function, the stability of the indicators also put forward higher request. Dc regulated power supply is composed of power transformer, rectifier filter circuit and voltage regulator circuit composed. The ac voltage transformer to need low voltage electric alternating current (ac). Rectifier the alternating current (ac) into direct current. After filtering, voltage regulator and unstable dc voltage into a stable dc voltage output. This design mainly adopts dc voltage constitute integrated voltage regulator circuit, after, transformer, rectifier, filter, voltage 220 v alternating current (ac), the process will become stable dc,.The test through the adjustable dc current source design practice, can skilled application of discrete element complete small power dc regulated power supply circuit design, parameter calculation and component selection, make it meet the test requirements needed. At the same time grasp dc regulated power supply production and test method for future actual worklay a good foundation.【Key words 】Hall sensor regulator Dc regulated power supply目录一、课程设计题目分析 (1)1.1 课程设计题目介绍 (1)1.2 课程设计要求及注意事项 (1)二、整体设计方案 (3)2.1、系统设计思路 (3)2.2、设计方案的确定 (3)三、硬件电路的设计 (5)3.1、传感器电路 (5)3.2、AD转换模块 (5)3.3、按键模块 (6)3.4、液晶显示模块 (7)3.5、时间芯片模块 (8)四、电源电路详细介绍 (9)4.1、电源电路设计要求 (9)4.2、直流稳压电源设计思路 (9)（1）电网供电电压交流220V（有效值）为50HZ，要获得低压直流输出，首先必须采用电源变压器将电网电压降低获得所需要交流电压。
基于霍尔传感器的电流检测模块设计
目录一、绪论------------------------------------------------------ 21.1 概述----------------------------------------------------- 21.2 霍尔传感器的发展趋势------------------------------------- 2二、整体设计方案-------------------------------------------- 3三、硬件电路的设计----------------------------------------- 43.1 传感器模块----------------------------------------------- 43.2 A/D转换模块---------------------------------------------- 53.3 数码管显示模块------------------------------------------- 63.4 电源电路模块--------------------------------------------- 73.5 复位模块------------------------------------------------- 83.6 时钟模块------------------------------------------------- 8四、系统的软件设计----------------------------------------- 94.1 电流检测装置软件程序流程图------------------------------- 94.2 系统程序设计--------------------------------------------- 94.2.1 定时器计数程序------------------------------------------ 94.2.2 外部中断程序-------------------------------------------- 104.2.3 初始化MCU程序------------------------------------------ 114.2.4 ADC启动、读取、转换程序-------------------------------- 114.2.5 霍尔传感器ACS712的计算函数程序------------------------- 134.2.6 数码管显示程序------------------------------------------ 134.2.7 主程序-------------------------------------------------- 14五、结论与展望---------------------------------------------- 16六、心得体会------------------------------------------------- 17七、附录------------------------------------------------------ 18八、参考文献------------------------------------------------- 21基于霍尔传感器的电流检测模块设计一、绪论1.1 概述近几年来，单片机已逐步深入应用到工农业生产各部门以及人们生活的各个方面。
霍尔传感器设计电流的方法
霍尔传感器设计电流的方法说实话霍尔传感器设计电流这事儿，我一开始也是瞎摸索。
我折腾了好久，总算找到点门道。
我刚开始的时候，完全是一头雾水。
我就知道霍尔传感器和电流有点关系，然后就从基本的原理开始研究。
我记得我当时看那些密密麻麻的公式，就像看天书一样，什么磁场啊，载流子运动啊，理解起来特别费劲。
我试过最傻的一个方法就是瞎猜电流数值，然后看传感器的反应。
那肯定不行啊，就像你做菜啥都不放就瞎猜盐放多少，肯定做不出好吃的菜。
后来我就意识到必须得有一个科学的计算方法。
首先我会确定霍尔传感器的灵敏度系数，这个可重要了。
就好比你要知道一勺盐对于一道菜的咸淡影响有多大一样。
我就按照说明书上的数据，仔细确定这个值。
如果这个值弄错了，那后面计算出来的电流也就全错了。
还有就是考虑磁场强度。
我尝试过不同强度的磁场，就像你试不同的火候做菜一样。
我发现磁场强度有时候会不稳定，这可把我给难住了。
有时候我按照理论计算设置好了电流对应的磁场，结果实际操作发现磁场和我想象的不一样。
这时候我才知道得有专门的设备去控制磁场稳定。
我没有这个设备的时候，就瞎想办法，用很多磁铁来调整，可是效果很不好，得出的电流数据也乱七八糟。
我还发现温度对这个也有影响。
在天气热的时候和天气冷的时候做同样的测试，数据居然有偏差。
我就想到我们人在冷的时候和热的时候反应也不一样啊。
所以后来我都会把这个温度影响考虑进去。
另外一个关键的就是霍尔元件本身的材料特性。
我做过对比，不同材料的霍尔元件对于同样的电流和磁场表现不同。
就像不同种类的木头做家具，有的结实有的不结实。
所以要根据你具体的需求去选择合适的霍尔元件材料才行。
在计算的过程中，我还经常犯一些粗心的毛病。
比如把数字写错或者单位搞错。
这就像你量东西的时候看错了尺子刻度，做出来的东西怎么会对呢？所以每一步计算都要小心谨慎的，尤其是涉及到一些微安级或者毫安级的小电流的时候更要仔细。
我还不确定我现在的方法是不是就是最好的，但从我的经验老看，基础的这几个点要是都做到位了，设计出来的电流数值准确性就能提高很多。
霍尔传感器的高压电流测量方法与实现
霍尔传感器的高压电流测量方法与实现2007-9-04利用霍尔传感器对电网电流进行非接触测量的方法，推导出了用霍尔传感器测量高压大电流的数学模型，在三相并行输电下，理论上推导出总磁场公式，并确定出检测方案。
对传感器部分的电路结构进行了论证，利用单片机进行标度变换和数字显示。
关键词：电力传输；霍尔传感器；低通滤波器；电流检测；电路结构；单片机一、引言在高压输电过程中，要时刻对它的一些参数进行监测，以便来判断高压输电的质量好坏，以及是否发生故障等。
到目前为止，检测这些参数的仪器很多，如我国广泛使用的是交流互感器，但它存在迟滞、涡流、热损耗等有功和无功2种损耗、精度低、使用范围窄和安全性差等诸多缺点。
因此，研究一种安全可靠、精度性高的测量方法十分必要。
本文提出了一种利用霍尔传感器对电网电流进行非接触测量的方法。
在控制电流恒定时，根据霍尔电势与高压传输线周围的磁场成正比的理论，设计出适合该系统的单片机显示电路。
二、硬件系统的设计1、单片机测试系统单片机测试系统它以89C51单片机系统为核心，扩展了6个LED数码管用以显示测量值。
工作原理：霍尔传感器电路将高压线周围的磁场转换成与之对应的电压信号，再经放大电路、滤波电路、绝对值电路和真有效值电路和A/D转换器电路后送单片机进行标度变换和LED数码管显示。
2、高压电流测量原理设对于3根平行长直载流导线A、B、C，其间的距离分别为d/3、d/2、d/2，通过的电流均为I，电流方向相同。
P点（在A、B之间d/2-r处）磁场强度B为A、B、C三导线在该点产生的磁感应强度之和。
由电磁感应定律可知Ba、Bb和Bc的方向如图中所示。
载流导线A、B、C产生的磁感应强度大小、以及B、C 两导线产生的合磁场的大小和总磁感应强度大小分别为Ba、Bb、Bc、Bbc和B：Ba=μ0I/（2π*（（d/3）2+(d/2-r)2）1/2）（1）Bb=μ0I/2πrBb=μ0I/2π（d-r）由此可知,tgθ=tgδ=d/(3*((d/2)-r))则θ=arctgd/(3*((d/2)-r)) （2）对于三线传输：B=Ba+Bb+Bc=Ba+BbcB2= Ba2+Bbc2-2BaBbcCOSθ=(μ0I/π)2 （3）3、霍尔传感器电路原理以磁场平衡式的霍尔电流传感器为例，在软芯铁芯上绕有一组副线圈，当电流通过时，它产生的磁场与主回路被测电流产生的磁场方向相反，设定两个回路的匝数相等时，所产生的磁场相互抵消，呈现零磁通状态，这样的一个平衡过程是在很短的时间内完成的，一旦主电流，也就是被测电流发生变化，磁场就失去平衡，霍尔器件就有信号电压输出，副线圈就会有一定的电流通过，由（4）式表示：IP=NS*IS/NP （4）式中NP为主回路绕线匝数；IP为主电流，即被测电流NS为次级回路绕线匝数；IS为次级回路电流；已知IS就知道主回路电流IP的大小。
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湖南科技大学课程设计课程设计名称基于电流传感器的电流测试仪学生姓名：黄冰学院：机电工程学院专业及班级：09测控2班学号：0903030228指导教师：戴巨川2013/1/15摘要电流检测有多种方法, 最通用的方法是采用阻性分流器、互感器或霍尔传感器。
阻性分流器工作时与负载串联, 无法进行隔离测量; 互感器只适用于50 Hz 工频交流的测量; 霍尔检测技术综合了互感器和分流器技术的所有优点, 同时又克服了互感器和分流器的不足, 采用一只霍尔电流电压传感器/ 变送器模块检测元件, 既可以检测交流, 也可以检测直流,甚至可以检测瞬态峰值, 同时又能实现主电路回路和电子控制电路的隔离, 因而是替代互感器和分流器的新一代产品。
电源作为电气、电子设备必不可少的能源供应部件，需求日益增加，而且对功能、稳定性等各项指标也提出了更高的要求。
直流稳压电源一般由电源变压器、整流滤波电路及稳压电路所组成。
变压器把交流电压变为所需要的低压电交流电。
整流器把交流电变为直流电。
经过滤波后，稳压器再把不稳定的直流电压变为稳定的直流电压输出。
本设计主要采用直流稳压构成集成稳压电路，经过、变压、整流、滤波，稳压过程将220V交流电，变为稳定的直流电。
本次试验通过对直流可调电流源的设计实训，能够熟练应用分立元件完成小功率直流稳压电源的电路设计、参数运算和器件选择，使其满足试验所需要求。
同时正确掌握直流稳压电源的制作与测试方法，为今后的实际工作打下良好的基础。
【关键字】霍尔传感器稳压器直流稳压电源AbstractCurrent detection have many kinds of methods, the most common method is to use impedance shunt, transformer or hall sensor. Impedance shunt work with load series, unable to isolation measurement; Transformer is only in the Hz power frequency ac measurement; Hall detection technology integrated the transformer and shunt technology all advantages, at the same time, and overcome the transformer and the shortage of the shunt, using a hall current voltage sensor/transmitter module detecting element, which can detect communication, also can detect dc, even can detect transient peak, and at the same time can realize main circuit loop and electronic control circuit of isolation, it is alternative transformer and shunt of a new generation of products.Power supply for electrical and electronic equipment indispensable energy supply parts, growing demand, but also to function, the stability of the indicators also put forward higher request. Dc regulated power supply is composed of power transformer, rectifier filter circuit and voltage regulator circuit composed. The ac voltage transformer to need low voltage electric alternating current (ac). Rectifier the alternating current (ac) into direct current. After filtering, voltage regulator and unstable dc voltage into a stable dc voltage output. This design mainly adopts dc voltage constitute integrated voltage regulator circuit, after, transformer, rectifier, filter, voltage 220 v alternating current (ac), the process will become stable dc,.The test through the adjustable dc current source design practice, can skilled application of discrete element complete small power dc regulated power supply circuit design, parameter calculation and component selection, make it meet the test requirements needed. At the same time grasp dc regulated power supply production and test method for future actual worklay a good foundation.【Key words 】Hall sensor regulator Dc regulated power supply目录一、课程设计题目分析 (1)1.1 课程设计题目介绍 (1)1.2 课程设计要求及注意事项 (1)二、整体设计方案 (3)2.1、系统设计思路 (3)2.2、设计方案的确定 (3)三、硬件电路的设计 (5)3.1、传感器电路 (5)3.2、AD转换模块 (5)3.3、按键模块 (6)3.4、液晶显示模块 (7)3.5、时间芯片模块 (8)四、电源电路详细介绍 (9)4.1、电源电路设计要求 (9)4.2、直流稳压电源设计思路 (9)（1）电网供电电压交流220V（有效值）为50HZ，要获得低压直流输出，首先必须采用电源变压器将电网电压降低获得所需要交流电压。
(9)4.3、直流稳压电源的基本设计原理 (9)4.4、电源电路元器件的选择 (11)4.4.1、变压器的选择 (11)4.4.2、二极管的选择 (12)4.4.3、稳压芯片的选择 (13)4.5、电源总体电路设计 (14)五、心得体会 (16)参考文献 (17)一、课程设计题目分析1.1 课程设计题目介绍根据给定的电流传感器型号，设计硬件电路以及软件电路来显示电流传感器测得电流大小，并且能滤除一定的干扰，是测得的数据尽量精确。
电流传感器CTDS20A-***输入信号有直流、交流、双向直流和脉动直流几种形式，输出信号有0～5V, 0～20mA、4～20mA、0～10V多种形式任选。
因为本课程设计的电流传感器型号为CTDS20A-211，所以代表输入为交流，输出为0～5V（VZ），辅助电源电压为+12V。
第一个“*”为1、2、3、4分别代表输入为直流、交流、双向直流、脉动直流信号，第二个“*”为1、2、3、4、5、6分别代表输出为0～5V（VZ）、0～5V （VG）、0～20mA（IZ）、4～20mA（IY）、0～10V（VZ）、0～10V（VG），第三个“*”为1、2、3、4、5、6表示辅助电源电压,分别代表+12V、+15V、+24V、±12V、±15V、±24V。
1.2 课程设计要求及注意事项主要技术参数输入范围: 0～0.5～300A 精度等级: 0.5级工作温度: 0～50℃温漂特性: 500 ppm/℃隔离耐压: 2500 V DC负载能力: 电压输出≥ 2 kΩ电流输出≤ 300Ω响应时间: ≤ 250 ms静态功耗: 电压输出≤200mW 电流输出(4～20mA)≤250mW输入过载能力：10倍标称值 (5秒)1. 电源电压必须符合标称值,否则会烧坏产品;2. 当用万用表表笔测量电压或电流时,应把接线端子螺钉旋到底,否则有可能测不到电压或电流输出值；3. 该产品的输出端应根据输出的类型接负载，电压输出时负载是并联，电流输出时负载是串联；4. 电流穿孔直径有四种可供用户选择,分别为Φ4,Φ6.5,Φ13和Φ20，电流母线穿线允许的情况下，应尽量选用小孔径，以免影响测量精度。
二、整体设计方案2.1、系统设计思路电流传感器检测到的信号是电流，通过电流传感器内部处理后，将测得的电流信号大小转换成对应的电压，所以输出来的是模拟信号，此时要用到模数转换，及AD转换才能将模拟信号转换成数字信号。
转换成数字信号后，需要处理器处理数字信号，并且加以辨识通过驱动数字显示频来显示数字信号转换后的数字。
最后整个系统需要各种电源，此时可以设计一个电源电路供应各种电压。
无论是霍尔元件型电流传感器还是伺服型直流电流传感器，最近使用逆变器的情况比较多，电压噪声较大，对于传感器的使用较困难。
这时根据产品目录数据表中记载值难以判断，因此，需要通过实验进行验证。
自动化系统中大量使用大功率晶体管、整流器和可控硅，普遍采用交流变频调速及脉宽调制电路，使得电路中不再只是传统的50周的正弦波，出现了各种不同的波形。
对于这类电路，采用传统的测量方法不能反应其真实波形，而且电流、电压检出元件也不适应中高频、高di/dt电流波形的传感和检测。
CTDS系列电流传感器，可以测量任意波形的电流和电压。
输出端能真实地反映输入端电流或电压的波形参数。
针对霍尔效应传感器普遍存在温度漂移大的缺点，采用补偿电路进行控制，有效地减少了温度对测量精度的影响，确保测量准确；具有精度高、安装方便、售价低的特点。
2.2、设计方案的确定利用霍尔传感器采集被测回路中的电流，霍尔传感器输出的电压信号经过ad 转换后送入单片机进行数据处理，处理后的数据送入显示模块进行显示。