霍尔传感器应用设计
应用霍尔集成传感器测量转速电路设计 黄河科技学院课程设计9
应用霍尔集成传感器测量转速电路设计摘要在工程实践中，经常碰到需要测量转速的场合，而单片机作为一款性价比很高的微控制器在测速系统有着广泛的应用。
首先，本文叙述了单片机测量转速的系统构成及转速测量的几种常用方法。
其次，介绍了一种基于89C51单片机的电动机测速系统，该系统利用霍尔传感器产生脉冲信号，通过定时算法程序，将转速结果实时显示出来。
最后，对测量指标进行了分析、比较并提出改进方案。
关键词：单片机，转速测量，霍尔传感器目录1 绪论 (1)1.1课题的背景 (1)1.2课题的目的及意义 (1)1.3设计思路与内容 (2)2 基于单片机的转速测量原理 (3)2.1转速的测量原理 (3)2.2转速的测量方法 (4)2.2.1测频法“M法” (4)2.2.2测周期法“T法” (4)2.2.3测频测周法M/T法 (5)2.3误差和精度分析 (6)2.3.1“M法”测量误差分析 (6)2.3.2“T法”测量误差分析 (7)2.3.3“M/T法”测量误差分析 (7)3 霍尔传感器测转速系统的单元电路介绍 (8)3.1单片机的介绍 (8)3.2霍尔传感器选型 (10)3.3开关霍尔传感器的性能分析 (10)3.4系统显示电路介绍 (10)3.4.1 74HC595的介绍 (10)3.4.2 数码管介绍 (11)4 电路的硬件设计 (12)4.1设计的方框图 (12)4.2单元电路的设计 (13)4.2.1单片机主控电路设计 (13)4.2.2脉冲产生电路设计 (14)4.2.3按键电路设计 (15)4.2.3数码管结构和显示原理 (15)4.3电路的整机原理图的设计（分析工作原理） (16)5 软件设计 (17)5.1单片机转速程序设计思路及过程 (17)5.1.1单片机程序设计思路 (17)5.1.2单片机转速计算程序 (18)5.1.3二-十进制转换程序 (19)5.2程序设计 (21)致谢 ...................................................................................................... 错误！未定义书签。
霍尔效应旋转位置传感器在交通运输应用中大展身手-技术方案
霍尔效应旋转位置传感器在交通运输应用中大展身手-技术方案霍尔效应旋转位置传感器用于测量、监测和数据反馈，是众多交通运输和工业应用不可分割的组成部分。
在大部分私人交通工具或重工业机动车辆中，都有各式各样的零配件、开关和传感器，其中一种颇为值得关注的零配件--霍尔效应旋转位置传感器，该传感器可能应用于轿车、卡车、公交车和船舶等应用中。
霍尔效应旋转位置传感器，旨在通过磁场而不是机械电刷或机械齿轮来测量运动元件的角位置。
该类型传感器使用一个带磁偏置的霍尔效应集成电路（IC），在执行一系列操作的同时，感应执行器轴的旋转移动。
执行器轴的旋转，会改变集成电路相对于磁铁的位置，从而使磁通密度发生变化，将集成电路的输出转换为90°行程内的线性输出，为驾驶员或车辆子系统提供反馈。
固态霍尔效应技术提供非接触式操作。
传感器内部采用的是磁场，而不是电位计所用的弧刷。
电位计的弧刷会导致摩擦，降低产品寿命。
利用旋转位置传感器的非接触式磁场霍尔效应技术，既有助减少机械损耗，又可减小执行扭矩，从而延长产品的服务年限。
霍尔效应旋转位置传感器具有高性价比，广泛应用于交通运输和工业应用的严苛环境中。
潜在的交通运输应用脚踏板位置感应在重载设备和其他车辆中，霍尔效应旋转位置传感器能够取代脚踏板与发动机之间的机械电缆连接。
机械电缆会抻拉或腐蚀，需要定期维护和重新校准。
取代机械电缆，能改善发动机控制系统的响应和车辆排放，提高可靠性并减少超重。
这种电子油门系统比电缆连接系统更安全，更经济。
霍尼韦尔RTY系列旋转位置传感器可用于脚踏板位置感应。
举例来说，旋转位置传感器可以安装在毗邻脚踏板的地方，测量脚踏板被踩下的距离。
驾驶员踩的越有力，脚踏板被压越低，便会有更多燃料和空气流向发动机，车辆也就开得越快。
当驾驶员的脚松开踏板，霍尔效应旋转位置传感器能够感应踏板位置的变化，向发动机发送信号，减少通过节气门的燃料和空气。
车辆便会响应此信号而减速。
霍尔式传感器应用设计报告
霍尔式传感器应用设计报告1.设计题目：霍尔式传感器位移特性2.设计要求：根据霍尔效应，霍尔电势U H=K H IB，当霍尔元件处在梯度磁场中运动时，它就可以进行位移测量。
要求分别利用直流电压和交流电压激励来对位移进行测量。
3. 霍尔式传感器的原理：金属或半导体薄片置于磁场中，当有电流流过时，在垂直于磁场和电流的方向上将产生电动势，这种物理现象称为霍尔效应。
具有这种效应的元件成为霍尔元件，根据霍尔效应，霍尔电势U H=K H IB，当保持霍尔元件的控制电流恒定，而使霍尔元件在一个均匀梯度的磁场中沿水平方向移动，则输出的霍尔电动势为U H=kx，式中k—位移传感器的灵敏度。
这样它就可以用来测量位移。
霍尔电动势的极性表示了元件的方向。
磁场梯度越大，灵敏度越高；磁场梯度越均匀，输出线性度就越好。
4.设计所需元器件：霍尔传感器实验模板、霍尔传感器、直流源±4V、±15Ｖ、测微头、数显单元、相敏检波、移相、滤波模板、双线示波器。
5.设计的测量电路图：图1 霍尔传感器安装示意图图2 霍尔传感器位移直流激励实验接线图图3 流激励时霍尔传感器位移实验接线图6.调试过程及结果分析：（1）直流激励时霍尔式传感器1、将霍尔传感器按图1安装。
霍尔传感器与实验模板的连接按图2进行。
1、3为电源±4Ｖ，2、4为输出。
2、开启电源，调节测微头使霍尔片在磁钢中间位置再调节R W1使数显表指示为零。
3、旋转测微头向轴向方向推进，每转动0.2mm记下一个读数，直到读数近似不变。
灵敏度分析：灵敏度定义为测量元件的输出y相对于其输入x的变化率，故而全桥电路中金属箔应变片的灵敏度为：而由绘制的曲线可知S=0.8006，近似为一个常数。
非线性误差：由上面计算可得U=SX U=0.8006X-1.5916≈0.8*(X-2)于是计算可得：U(0)=-1.6V,U(1.0)=-0.8V,U(2.0)=0V,U(3.0)=0.8V,U(4.0)=1.6V,由此可得在各处的非线性误差为：E(0)=0.007V,E(1.0)=0.004V,E(2.0)=0.001V,E(3.0)=0.01V,E(4.0)=0.65V由上面的非线性误差计算可以得出如下结论：在越远离平衡点(2.0mm)处的非线性误差越大，测量结果的非线性越明显，测量结果也就越不准确！（二）交流激励时霍尔式传感器1、将霍尔传感器按图1安装。
霍尔电流传感器的应用场合
霍尔电流传感器的应用场合1、继电保护与测量：在工业应用中，来自高压三相输电线路电流互感器的二次电流，如分别经三只霍尔电流传感器，按比例转换成毫伏电压输出，然后再经运算放大器放大及有源滤波，得到符合要求的电压信号，可送微机进行测量或处理。
在这里使用霍尔电流传感器可以很方便地实现了无畸变、无延时的信号转换。
2、在直流自动控制调速系统中的应用：在直流自动控制调速系统中，用霍尔电流电压传感器可以直接代替电流互感器，不仅动态响应好，还可实现对转子电流的最佳控制以及对晶闸管进行过载保护。
3、在逆变器中的应用：在逆变器中，用霍尔电流传感器可进行接地故障检测、直接侧和交流侧的模拟量传感，以保证逆变器能安全工作。
4、在不间断电源中的应用：在该应用中，用霍尔电流传感器进行控制，保证逆变电源正常工作。
使用霍尔电流传感器1发出信号并进行反馈，以控制晶闸管的触发角，霍尔电流传感器2发出的信号控制逆变器，霍尔电流传感器3控制浮充电源。
由于其响应速度快，霍尔电流传感器特别适用于计算机中的不间断电源。
5、在电子点焊机中的应用：在电子点焊机电源中，霍尔电流传感器起测量和控制作用。
它的快速响应能再现电流、电压波形，将它们反馈到可控整流器A、B，可控制其输出。
用斩波器给直流迭加上一个交流，可更精确地控制电流。
用霍尔电流传感器进行电流检测，既可测量电流的真正瞬时值，又不致引入损耗。
6、用于电车斩波器的控制：电车中的调速是由调整电压实现的。
而将霍尔电流传感器和其它元件配合使用，并将传感器的所有信号输入控制系统，可确保电车正常工作。
7、在交流变频调速电机中的应用：用变频器来对交流电机实施调速，在世界各发达国家已普遍使用，且有取代直流调速的趋势。
用变频器控制电机实现调速，可节省10％以上的电能。
在变频器中，霍尔电流传感器的主要作用是保护昂贵的大功率晶体管。
由于霍尔电流传感器的响应时间往往小于5μs，因此，出现过载短路时，在晶全管未达到极限温度之前即可切断电源，使晶体管得到可靠的保护。
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。
霍尔传感器的课程设计..docx
霍尔传感器的课程设计.标题：霍尔传感器的课程设计摘要：霍尔传感器是一种常用的磁场传感器，广泛应用于工业控制、汽车电子、医疗仪器等领域。
本文基于实际情景，设计了一门针对霍尔传感器的课程。
通过该课程，学生将全面了解霍尔传感器的原理、应用和实验操作技能，为他们将来的工作和学习提供有力支持。
关键词：霍尔传感器，课程设计，实验操作技能一、引言近年来，随着工业自动化和电子技术的快速发展，传感器技术在各个领域得到广泛应用。
其中，霍尔传感器因其简单、高精度的测量特性备受关注。
针对这一热门技术，设计一门系统全面的课程对于培养学生的实践操作技能和创新能力具有重要意义。
二、课程目标1. 理解霍尔传感器的原理和工作机制。
2. 掌握霍尔传感器的应用场景和相关技术。
3. 培养学生在实验操作和解决实际问题中的能力。
三、课程内容安排1. 原理和基础知识讲解- 霍尔效应的原理和基本概念- 霍尔传感器的工作原理及分类- 霍尔传感器在不同领域的应用案例介绍2. 实验操作训练- 霍尔传感器的接线和电路设计- 信号采集和处理相关实验- 数据分析和结果评估3. 项目设计与开发- 学生自主或小组合作，设计并实现一个基于霍尔传感器的应用项目- 考核项目的创新性、可行性和实用性四、教学方法1. 讲授法：通过教师讲解和示范，向学生传授相关知识和技能。
2. 实验操作：提供实验平台，让学生亲自操作霍尔传感器进行测量和实验。
3. 讨论与案例分析：通过小组讨论、案例分析，激发学生思维，培养解决实际问题的能力。
4. 项目指导：教师定期跟进项目设计与开发过程，提供指导和反馈。
五、评估方式1. 平时表现：包括实验记录、课堂参与等。
2. 实验报告：学生通过实验操作，撰写实验报告，总结实验结果和数据分析。
3. 项目成果：考核学生项目设计和实现的创新性、可行性和实用性。
六、预期成果经过本课程的学习，学生将掌握霍尔传感器的原理、应用和实验操作技能，具备以下能力：- 理解和解释霍尔传感器相关技术和概念。
霍尔效应传感器的研究及应用
霍尔效应传感器的研究及应用一、介绍霍尔效应传感器是目前最常用的磁传感器之一。
它的基本原理是指在某些材料中存在一种叫做霍尔效应的现象，通过这种现象将磁场转化为电信号。
因此，霍尔效应传感器具有非接触式、无机械磨损和高灵敏度等优点。
本文将介绍霍尔效应传感器的研究进展和应用场景。
二、霍尔效应的基本原理霍尔现象是由美国物理学家Edwin Hall在1879年首次描述的。
当一个导体置于垂直于其电流方向的磁场中时，导体中会出现电势差，这种现象被称为霍尔效应。
霍尔效应产生的电势差与磁场的强度、导体的厚度和电流的大小等因素有关。
三、常见的霍尔传感器类型在实际应用中，人们通常利用霍尔效应制造出不同类型的霍尔传感器。
其中，最常见的三种传感器类型是线性霍尔传感器、角度霍尔传感器和高温霍尔传感器。
1. 线性霍尔传感器线性霍尔传感器是将霍尔效应应用于测量线性位移的传感器。
它的基本原理是将霍尔元件置于一个恒定磁场中，当受测物体与磁场平行移动时，霍尔元件产生的电势差与物体的位移成正比。
线性霍尔传感器广泛应用于机械工程领域，如汽车、飞机和机器人等。
2. 角度霍尔传感器角度霍尔传感器是一种用于测量旋转角度的传感器。
它的基本原理是将霍尔元件固定在电机转子上，使之与旋转轴垂直。
当电机转子旋转时，霍尔元件产生的电势差与旋转角度成正比。
由于角度霍尔传感器具有非接触式测量、精度高、寿命长等优点，因此在航空航天、机器人和医疗设备等领域有着广泛的应用。
3. 高温霍尔传感器高温霍尔传感器可以在高温环境下工作，通常温度范围为-40°C 至 150°C。
高温霍尔传感器的特点是相对于其他类型的霍尔传感器更为可靠且灵敏度更高，因此在汽车火花塞、气体涡轮和磁集成电路等高温应用环境中得到广泛应用。
四、霍尔效应传感器的应用霍尔效应传感器在众多领域得到了广泛的应用，以下几个领域是其中之一。
1. 汽车行业霍尔效应传感器在汽车行业中得到广泛应用。
霍尔传感器的一种特殊应用(限位器)
1、引言等离子自动高低调节器是切割机中必不可少的配套设备，广泛应用于大型装备制造、造船和切割等领域，其主要功能是保证切割割炬与被切割工件保持最佳切割距离，消除由被切割工件的不平度变化引起的加工精度误差。
切割机在工作过程中不能准确获取切割割炬与钢板的距离，这就必然影响钢板的切割质量。
切割的弧电流强光会给操作人员造成视觉疲劳。
因此，给出了一种基于霍尔传感器的设计方案，保证切割过程中割缝宽度均匀，切割精度提高。
2、系统设计该设计方案利用霍尔效应原理产生随磁场变化而产生变化的电压，把变化的电压送到自动高低调节器，控制割炬的上升与下降，形成一个闭环的自动高低调节系统，如图1所示。
该闭环自动控制系统由霍尔传感器、自检器、高频滤波器、运算放大器、比较器、断弧提升器、模拟开关手动自动转换器、光电耦合器、三态门互锁器、电机驱动器以及机械丝杆传递定位系统组成。
图2所示是系统控制电路图，从而能在切割过程中实时控制割炬与钢板的距离，有效保证钢板的切割质量。
图1 系统框图2.1 霍尔传感器将一块导体板置于磁场，使磁场的磁感应强度B的方向与板垂直，当导体板中流经一定电流时，垂直于磁场和电流方向的导体板的横向两侧会产生一定的电势差，这一现象称为霍尔效应。
霍尔传感器是根据该原理制成的。
图3是一个霍尔传感器，它共有4个接线端，分别为接地、+5 V，-5 V和电压输出，水电缆通过中间空心圆。
图2 系统控制电路图等离子发生器起弧后，霍尔传感器采集割炬与钢板之间的电流，水电缆中的电流穿过霍尔传感器，在其周围产生恒定磁场。
向霍尔传感器预先施加一恒压，产生一恒定电流，霍尔传感器则输出霍尔电压。
如果切割电流有微小变化，则产生变化的磁场，而输出的霍尔电压也是变化的，这样就把切割中的变化电流转化为变化电压，输出的霍尔电压包含有干扰信号，其高频信号的范围较宽，这就需对信号电压进行高频滤波，从而获取有用信号，再将其信号送至等离子自动高低调节器。
以运算放大器C1的引脚1的输出电压作为自检电压，并通过调节VR1改变其输出电压，也可以模拟霍尔传感器输出电压。
霍尔传感器课程设计
霍尔传感器课程设计一、课程目标知识目标：1. 理解霍尔传感器的工作原理，掌握其基本构造和应用领域；2. 学会使用霍尔传感器进行物理量的测量，并能准确读取数据；3. 了解霍尔传感器在智能控制系统中的应用，掌握相关电路连接和编程方法。
技能目标：1. 能够正确组装和调试霍尔传感器，进行简单的物理量检测实验；2. 培养学生动手实践能力，提高电路连接和编程技巧；3. 提高学生分析问题和解决问题的能力，培养创新思维。
情感态度价值观目标：1. 激发学生对传感器技术及其应用的兴趣，培养学习热情；2. 培养学生团队协作精神，学会与他人共同探讨和解决问题；3. 增强学生的环保意识，了解传感器技术在节能减排方面的应用。
课程性质分析：本课程属于物理学科，结合传感器技术，以实践操作为主，注重理论知识与实际应用的结合。
学生特点分析：学生处于八年级，具备一定的物理基础和动手能力，对新鲜事物充满好奇，但可能缺乏系统的电路知识和编程经验。
教学要求：1. 注重理论与实践相结合，提高学生的实际操作能力；2. 采用启发式教学，引导学生主动探究问题，培养创新意识；3. 关注学生个体差异，因材施教，使每位学生都能在课程中收获成长。
二、教学内容1. 霍尔传感器原理及构造- 介绍霍尔效应的基本原理；- 霍尔传感器的构造、类型及特点；- 课本章节：第二章第四节《霍尔传感器》。
2. 霍尔传感器的应用- 霍尔传感器在物理量测量中的应用；- 霍尔传感器在智能控制系统中的应用实例；- 课本章节：第二章第五节《霍尔传感器的应用》。
3. 霍尔传感器实验操作- 实验原理和实验器材准备；- 霍尔传感器的组装、调试与测量；- 实验数据读取与分析；- 课本章节：实验教程第四章《霍尔传感器实验》。
4. 电路连接与编程- 霍尔传感器与微控制器的连接方法；- 基本编程知识及示例程序；- 课本章节：第三章第二节《传感器与微控制器的连接与编程》。
5. 创新设计与应用- 鼓励学生进行霍尔传感器创新设计；- 分组讨论、展示与评价；- 课本章节：第五章《传感器创新设计》。
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霍尔传感器是一种基于霍尔效应的传感器，它能够测量磁场的强度和方向，并将这些信息转换成电信号输出。
由于其简单、稳定和高精度的特点，霍尔传感器在工业控制、汽车电子、智能家居等领域被广泛应用。
在测速系统设计中，基于霍尔传感器的测速系统具有灵敏、精准、稳定等优点，能够满足各种复杂环境下的测速要求。
一、基于霍尔传感器的测速系统原理基于霍尔传感器的测速系统主要通过测量被测物体的运动产生的磁场变化来实现测速。
当被测物体运动时，磁场的变化会引起霍尔传感器输出电信号的变化。
通过对这些电信号进行处理，可以得到被测物体的速度。
基于霍尔传感器的测速系统原理简单，但需要设计合理的电路和信号处理算法来提高测速系统的性能。
二、基于霍尔传感器的测速系统设计1. 传感器选择在设计基于霍尔传感器的测速系统时，首先需要选择合适的霍尔传感器。
传感器的选择应考虑被测物体的形状、大小、速度范围等因素。
通常情况下，需要选择灵敏度高、温度稳定、抗干扰能力强的霍尔传感器。
2. 信号处理电路设计基于霍尔传感器的测速系统需要设计合理的信号处理电路，以提高传感器信号的稳定性和准确性。
信号处理电路主要包括前端放大电路、滤波电路和模数转换电路。
前端放大电路用于放大霍尔传感器输出的微弱信号，滤波电路则用于去除噪声，模数转换电路将模拟信号转换成数字信号，方便微处理器进行后续处理。
3. 微处理器选择和算法设计在基于霍尔传感器的测速系统中，微处理器起着核心的作用。
微处理器可以对传感器输出的数字信号进行处理，并通过算法计算被测物体的速度。
微处理器的选择应考虑功耗、计算能力、接口数量等因素。
需要设计合理的速度计算算法，以提高系统的测速精度和响应速度。
4. 整体系统集成基于霍尔传感器的测速系统设计完成后，需要对传感器、信号处理电路、微处理器等部分进行整体系统集成。
在整体系统集成过程中，需要进行严格的电路布线和连接，同时进行可靠性测试，确保系统能够正常工作。
霍尔开关(传感器)的特性及应用设计
实验4 霍尔开关（传感器）的特性及应用设计1879年霍尔在研究载流导体在磁场中受力的性质时发现了霍尔效应，它是电磁基本现象之一。
利用此现象制成的各种霍尔元件，特别是测量元件，广泛地应用于工业自动化和电子技术。
对于半导体材料，测量霍尔系数和电导率，是研究它们电性能的重要手段。
本设计实验的仪器装置是河北工业大学物理实验中心研制的霍尔元件与光电门的特性及转速测量通用装置。
它对于言传身教、寓教于学，激发学生的创造性有积极意义。
一、目的要求1．掌握霍尔元件的工作原理。
了解霍尔开关集成电路的特性及其主要参数和应用。
2．测量风扇或电机在不同工作电压下的转速，并描绘速度与电压的关系曲线。
3．研究并设计霍尔开关集成电路在测速度、里程、计数以及诸多实际问题中的应用装置。
二、仪器装置霍尔开关集成电路、光电门、电源、风扇、导线、示波器、计算机等。
三、实验原理（一）霍尔元件及霍尔开关集成电路的工作原理如图4-1所示，霍尔元件由均匀的n 型半导体材料制成，长l 宽b 厚d 。
如果在M 、N 两端加一稳定电压，则有恒定电流I 沿X 轴方向通过霍尔元件。
M 、N 之间的等位面平行于YZ 平面。
假定电流I 是沿负X 轴以速度v 运动的电子所构成，电子电荷为e ，而自由电子的浓度为n ，则电流为ebndv dtdQI −==（4-1） 若在z 轴方向加上恒定磁场B，沿X 轴运动的电子就受到向下的洛伦兹力的作用。
B v e f B rr r ×−= （4-2）图4-1 霍尔元件工作原理图 图4-2 霍尔开关集成电路原理图于是，霍尔元件内部的电子向下作抛物线运动，并积聚在下方平面。
同时上方平面剩余正电荷，结果形成一个上正下负的电场E r。
上下两个平面间具有电位差，上述过程在短暂的10H V -13s～10-11s内就能完成。
这个现象就是霍尔效应，这个电压就是霍尔电压。
当上下两个平面聚积的电荷产生的电场对电子的静电作用力与洛伦兹力下相等时，电子就无偏离地从右向左用过半导体，此时有如下关系B E f f r r = 即 evB bVe H = （4-3）KIB endIBbvB V H =−== （4-4） KIV B H=（4-5）式中，K=1/end 叫做霍尔元件的灵敏度，B 的单位用T（特，即特斯拉），K 的单位为mV /(mA ·T)。
霍尔传感器的原理及应用-设计应用
霍尔传感器的原理及应用-设计应用导读：霍尔传感器是根据霍尔效应制作的一种磁场传感器。
霍尔效应是磁电效应的一种，通过霍尔效应实验测定的霍尔系数，能够判断半导体材料的导电类型、载流子浓度及载流子迁移率等重要参数。
广泛地应用于工业自动化技术、检测技术及信息处理等方面。
霍尔效应的原理霍尔效应是磁电效应的一种，这一现象是霍尔（A.H.Hall,1855-1938）于1879年在研究金属的导电机构时发现的。
后来发现半导体、导电流体等也有这种效应，而半导体的霍尔效应比金属强得多，利用这现象制成的各种霍尔元件，广泛地应用于工业自动化技术、检测技术及信息处理等方面。
霍尔效应是研究半导体材料性能的基本方法。
通过霍尔效应实验测定的霍尔系数，能够判断半导体材料的导电类型、载流子浓度及载流子迁移率等重要参数。
流体中的霍尔效应是研究“磁流体发电”的理论基础。
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；IC 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，Vh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IC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。
近年来，由于半导体技术的飞速发展，出现了各种类型的新型集成霍尔元件。
这类元件可以分为两大类，一类是线性元件，另一类是开关类元件。
线性霍尔元件的原理：UGN350lT是一种目前较常用的三端型线性霍尔元件。
它由稳压器、霍尔发生器和放大器组成。
用UGN350lT可以十分方便地组成一台高斯计。
其使用十分简单，先使B=0,记下表的示值VOH,再将探头端面贴在被测对象上，记下新的示值VOH1.ΔVOH=VOH1-VOH,如果ΔVOH0,说明探头端面测得的是N极；反之为S极。
智能传感技术-霍尔传感器的应用
霍尔传感器的应用 2.霍尔传感器应用
霍尔电流传感器
THANKS
霍尔传感器的应用
1.霍尔集成电路
开关型霍尔集成电路是 将霍尔元件、稳压电路、放 大器、施密特触发器、OC门 （集电极开路输出门）等电 路做在同一个芯片上。当外 加磁场强度超过规定的工作 点时，OC门由高阻态变为导 通状态，输出变为低电平； 当外加磁场强度低于释放点 时，OC门重新变为高阻态， 输出高电平。
霍尔传感器
霍尔传感器的应用
霍尔传感器的应用
1.霍尔集成电路
随着微电子技术的发展，目前霍尔器件多已集成化。霍尔集成 电路（又称霍尔IC）有许多优点，如体积小、灵敏度高、输出幅度大、 温漂小、对电源稳定性要求低等。 霍尔集成电路可分为线性型和开关型两大类。
线性型霍尔集成电路
开关型霍尔集成电路
霍尔传感器的应用
开关型霍尔集成电路
霍尔传感器的应用
1.霍尔集成电路
集成电路中的施密特触发 器使输入输出特性具有回差特 性，回差的存在使集成集成电 路具有抑制输入干扰的能力， 回差越大，抗干扰能力越强。
开关型霍尔集成电路的施密特输出特性
霍尔传感器的应用
2.霍尔传感器应用
维持I、θ不变
利用磁场的变化来进行测量，这方面的应用有：测量磁场强度的高斯计、测量转速的霍尔 转速表、磁性产品计数器、霍尔角编码器以及基于微小位移测量原理的霍尔加速度计、微 压力计等。
维持I、B不变
利用磁场和电流之间的位置变化来进行测量，这方面的应用有角位移测量仪等。
维持θ不变
可以测量I、B的乘积，这方面的应用有模拟乘法器、霍尔功率计、电能表等。
霍尔传感器的应用
2.霍尔传感器应用
霍尔式特斯拉计
霍尔传感器整体设计方案
[
1. 框图设计
根据霍尔传感器的工作原理, 设计一个路程测试电路, 通过信号拾取、低通滤波电路、单片机信号处理、显示输出等单元电路实现其功能, 采用数字示波器进行输出信号的动态观察和测量。
该测试系统的结构框图如图3所示。
2、硬件电路设计
5.1整体电路设计
5.2传感器部分
5.3定时器中断
5.3显示程序设计LED数码管显示
5.4报警程序设计
5.5转速处理程序的设计
3，发展前景
新的应用环境要求霍尔器件更加小型化、更高的灵敏度且集成度更高。
为了适用于空间较小的检测环境，例如电动机中的间隙、磁力轴承以及其他像永磁体扫描等需接近测量表面的场合，需要更加小型化的器件。
另外，霍尔传感器的成本较高，因此其应用领域基本锁定在汽车等高端市场，而对于需求量较大、对成本控制非常严格的消费电子市场则受到了成本的限制。
相信随着技术的进一步发展，霍尔传感器走进手柄等消费电子应用领域将是大势所趋。
霍尔式传感器原理及应用课件
霍尔元件的结构与特性
霍尔元件通常由霍尔材料、电极和基底组成，其中霍尔材料是实现霍尔效 应的关键。
霍尔元件具有高灵敏度、快速响应、线性输出等特点，广泛应用于磁场、 电流、位置等物理量的测量。
不同类型的霍尔元件适用于不同的测量范围和环境条件，选择合适的霍尔 元件是保证测量准确性和稳定性的关键。
02
霍尔式传感器的类型与特性
特殊型霍尔传感器
总结词
具有特殊功能或应用领域的霍尔传感器，如高温型、高压型 、小型化等。
详细描述
特殊型霍尔传感器通常采用特殊的材料、工艺和设计，以满 足特殊应用的需求，如高温环境下测量磁场、高压环境下检 测电流等。
03
霍尔式传感器的应用
在自动化控制系统中的应用
1 2
自动化生产线的物料传送和定位
线性型霍尔传感器
总结词
主要用于测量磁场强度的变化，输出 与磁场强度的变化成线性关系的电压 或电流信号。
详细描述
线性型霍尔传感器通常具有较高的灵 敏度和精度，适用于需要精确测量磁 场变化的场合，如电流测量、磁通量 测量等。
开关型霍尔传感器
总结词
主要用于检测磁场是否存在，输出为高电平或低电平信号。
详细描述
开关型霍尔传感器通常具有较低的灵敏度，但具有快速响应速度和低功耗等特 点，适用于需要快速检测磁场状态变化的场合，如位置检测、转速检测等。
温度补偿型霍尔传感器Байду номын сангаас
总结词
具有温度补偿功能，能够自动修正温 度变化对传感器输出的影响。
详细描述
温度补偿型霍尔传感器通常采用特殊 的电路设计和材料，以实现温度补偿 功能，适用于需要精确测量磁场且环 境温度变化较大的场合。
工作电压范围
霍尔传感器原理与应用精选全文完整版
明确学习目标，确定学习任务
结合教材及教师展示的资料理解霍尔效应
结合动画演示讲解磁电位置传感器的工作原理
通过具体应用进行讲解
结合动画演示讲解磁电位置传感器的工作原理
通过具体应用进行讲解
结合动画演示讲解磁电位置传感器的工作原理
通过具体应用进行讲解
教师示范、指导
学生分组操作
知识链接6：霍尔转速传感器的原理
霍尔传感器由霍尔元件和磁性转盘组成，磁性转盘与输出轴连接。当转轴旋转时，磁性转盘也随转轴1：1地转动，所以固定在磁性转盘附近的霍尔元件能感应到磁场的交替变化。霍尔元件会在每个小磁场的经过产生一个对应的脉冲电压，通过计算单位时间内产生的脉冲数，可以间接计算出被测轴的转速。
2.能通过实训使用示波器测量霍尔转速传感器的波形，并做出正确分析。
德育 渗透点
万事开头难，做人事事情，从开头就要做好
教 学 重 点 难 点
重点
霍尔电流、转速、位置传感器的原理
难点
霍尔电流、转速、位置传感器的原理
学法引导
讲授法、讨论法；通过系统介绍引发学生兴趣，给出资料学生获取信息，然后应用所获信息解决问题
可编辑修改精选全文完整版
教 案
课题章节
任务2霍尔传感器原理与应用
课型
专业课
课时
4
教具学具
电教设施
多媒体教室、资源库、
教
学
目
标
知识 教学点
1.知道什么是霍尔效应；
2.能理解霍尔电流、转速、位置传感器的原理；
3.知道霍尔电流、转速、位置传感器在新能源汽车上的应用。
能力 培养点
1.能通过实训使用直流电压表测量霍尔电流、位置传感器的特性输出；
霍尔传感器应用实验报告
一、实验目的1. 理解霍尔效应原理及其在传感器中的应用；2. 掌握霍尔传感器的特性、工作原理及使用方法；3. 了解霍尔传感器在磁场测量、电流检测等领域的应用；4. 通过实验验证霍尔传感器在实际应用中的性能。
二、实验原理霍尔效应是指当导体或半导体材料置于磁场中，且磁场方向与导体或半导体材料的电流方向垂直时，导体或半导体材料两端将产生电动势的现象。
霍尔效应的原理如下：设导体或半导体材料的宽度为b，厚度为d，长度为l，磁感应强度为B，电流为I，电动势为E。
根据霍尔效应的原理，当电流I通过导体或半导体材料时，在垂直于电流方向和磁场方向的b×d截面上，会产生电动势E，其大小为：E = B I d其中，E为电动势，B为磁感应强度，I为电流，d为导体或半导体材料的厚度。
霍尔传感器是利用霍尔效应原理制作的传感器，它可以将磁场强度转换为电压信号输出。
霍尔传感器的结构主要包括霍尔元件、放大电路和信号处理电路等。
三、实验器材1. 霍尔传感器；2. 信号发生器；3. 直流稳压电源；4. 示波器；5. 数字万用表；6. 磁场发生器；7. 导线等。
四、实验步骤1. 连接电路：将霍尔传感器、信号发生器、直流稳压电源、示波器和数字万用表等器材按照实验电路图连接好。
2. 调整参数：将信号发生器的输出设置为恒定电流，调节直流稳压电源的输出电压，使霍尔传感器工作在最佳状态。
3. 测量电动势：将示波器探头接在霍尔传感器的输出端，观察电动势随磁场强度的变化情况。
4. 测量电流：将数字万用表串接在电路中，测量霍尔传感器的输出电流，验证霍尔效应的原理。
5. 分析数据：分析实验数据，得出霍尔传感器的特性参数。
6. 应用实验：将霍尔传感器应用于磁场测量、电流检测等领域，验证其实际应用性能。
五、实验结果与分析1. 霍尔效应电动势与磁场强度的关系：通过实验数据可知，霍尔效应电动势E与磁场强度B成正比，符合霍尔效应原理。
2. 霍尔传感器输出电流：实验结果表明，霍尔传感器在磁场强度为0.1T时，输出电流约为1mA，验证了霍尔传感器的灵敏度。
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传感器综合设计实训(论文)说明书题目：霍尔传感器应用设计院（系）：信息与通信学院专业：电子信息工程学生姓名：学号：指导教师：摘要电动机作为机械化、电气化和自动化的原动机，广泛应用于国民经济建设、国防建设、科学技术研究和人民物质文明生活的各个领域。
电机是生产过程中应用十分广泛的装置，对其转速进行准确测量就显得十分必要。
本文介绍了霍尔传感器测速的原理，设计了基于单片机AT89C51的直流电机转速测量系统。
完成了电机转速测量系统的硬件电路设计、霍尔传感器测量电路的设计、显示电路的设计。
测量转速的霍尔传感器和机轴同轴连接，机轴每转一周，产生一定量的脉冲个数，由霍尔器件电路部分输出幅度为12V的脉冲。
经光电隔离器后成为输出幅度为5V转数计数器的计数脉冲。
控制定时器计数时间，即可实现对电机转速的测量。
在显示电路设计中，通过1602实现在LCD上直观地显示电机的转速值。
并对电机转速测量系统的硬件电路、显示电路进行了调试。
与软件配合，实现了显示、报警功能。
仿真实验表明所设计的硬件电路及软件程序是正确的，满足设计要求。
关键词：电机转速测量；霍尔传感器；单片机；89C51；LCDAbstractMotors, as the original machine of mechanization, electrification and automation are widely and common used in the various areas of construction of national economy, national defense, science and technology research and materiality civilization. And it is very important in manufacturing, measuring its rotational speed becomes very essential and necessary.The principles of motor speed measurements with hall sensor was described in this article and DC motor speed measurement system which is based on AT89C51 was designed, and the corresponding hardware circuit designs was also completed accordingly. The hall sensor is connected with crankshaft by coaxial junction. Every revolution of the crankshaft will generate a certain amount of pulses whose amplitude is 12v. The opto-coupler turns these certain amount of pulses into 5-amplitude count impulse. The motor speed can be measured by controlling the time. In the design of display circuit, the number of motor speed is displayed in LCD directly through 1602. The motor speed measurement system and the hardware circuits, display circuit function are debugged to cooperate with the software to display and alarm users. The simulation results have proved that the hardware circuits design and software program is correct, and the system can meet the designing requirement completely.Key Words: Motor Speed Measurement; Hall Sensor; Microcomputer; 89C51；LCD目录引言 (1)1 课题设计目的和要求 (1)2.1 霍尔测速模块论证与选择 (2)2.2 系统的组成框图 (2)3 硬件设计 (2)3.1 霍尔传感器硬件设计 (2)3.1.1 A3144霍尔开关的工作原理及应用说明 (3)3.1.2 霍尔传感器测量原理 (4)3.2 AT89S51芯片介绍 (5)3.2.1 AT89S51芯片主要性能特点 (5)3.2.2AT89S51芯片管脚介绍 (5)3.3 液晶显示部分 (7)3.4 电路检测部分 (8)3.5 L298N驱动电机部分 (8)4 软件设计 (9)4.1程序设计流程图 (9)4.2 应用程序设计 (10)5 霍尔传感器测速设计原理框图及PCB图 (11)6 实训总结 (13)谢辞 (15)参考文献 (16)附录 (17)引言霍尔元件是一种基于霍尔效应的磁传感器，已发展成一个品种多样的磁传感器产品族，并已得到广泛的应用。
霍尔器件是一种磁传感器。
用它们可以检测磁场及其变化，可在各种与磁场有关的场合中使用。
霍尔器件以霍尔效应为其工作基础。
霍尔器件具有许多优点，它们的结构牢固，体积小，重量轻，寿命长，安装方便，功耗小，频率高（可达1MHZ），耐震动，不怕灰尘、油污、水汽及盐雾等的污染或腐蚀。
霍尔线性器件的精度高、线性度好；霍尔开关器件无触点、无磨损、输出波形清晰、无抖动、无回跳、位置重复精度高（可达μm级）。
采用了各种补偿和保护措施的霍尔器件的工作温度范围宽，可达.55℃～150℃。
按照霍尔器件的功能可将它们分为: 霍尔线性器件和霍尔开关器件。
前者输出模拟量，后者输出数字量。
文章介绍了霍尔传感器的工作原理，阐述了霍尔传感器测速系统的工作过程，利用脉冲计数法实现了对转速的测量，通过LCD直观地显示电机的转速值。
结合硬件电路设计，采用模块化方法进行了软件设计。
编制了电机转速的测量设计了测量模块、转速模块、报警模块、显示模块等的C51程序，并通过PROTEUSE软件进行了仿真。
仿真结果表明所设计的软件程序是正确的。
1 课题设计目的和要求课题设计目的如下：（1）掌握单片机的原理以及技术应用，传感器应用电路的设计方法。
（2）熟悉集成元件的选择和集成电路芯片的功能及使用方法。
（3）熟悉仿真软件的使用。
（4）掌握接线方法和腐蚀焊接技术。
课程题设计要求如下：（1）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。
（2）设计一个单片机最小系统，掌握单片机接口电路的设计技巧，学会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。
（3）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。
2 设计方案论证2.1 霍尔测速模块论证与选择方案一：采用型号为A3144的霍尔片作为霍尔测速模块的核心，该霍尔片体积小，安装灵活，价格合理，可用于测速，可与普通的磁钢片配合工作。
方案二：采用型号为CHV-20L的霍尔元器件作为霍尔测速模块的核心,该霍尔器件额定电流为100mA,输出电压为5V,电源为12～15V。
体积较大，价格昂贵。
因此选择方案一。
2.2 系统的组成框图图1 系统的原理框图3 硬件设计3.1 霍尔传感器硬件设计基于霍尔传感器的速度测量系统工作过程是：测量转速的霍尔传感器和机轴同轴连接，机轴每转一周，产生一定量的脉冲个数，由霍尔器件电路部分输出。
经光电耦合后，成为转速计数器的计数脉冲。
同时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89C51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。
CPU将该值数据处理后，在LCD上显示出来。
一旦超速，CPU通过喇叭发出声报警信号。
3.1.1 A3144霍尔开关的工作原理及应用说明根据霍尔效应，人们用半导体材料制成的元件叫霍尔元件。
它具有对磁场敏感、结构简单、体积小、频率响应宽、输出电压变化大和使用寿命长等优点，因此，在测量、自动化、计算机和信息技术等领域得到广泛的应用。
霍尔传感器A3144是Allegro MicroS ystems公司生产的宽温、开关型霍尔效应传感器，其工作温度范围可达-40℃～150℃。
它由电压调整电路、反相电源保护电路、霍尔元件、温度补偿电路、微信号放大器、施密特触发器和OC门输出极构成，通过使用上拉电阻可以将其输出接入CMOS逻辑电路。
该芯片具有尺寸小、稳定性好、灵敏度高等特点，有两种封装形式，一种是3脚贴片微小型封装，后缀为“LH”；另一种是3脚直插式封装，后缀为“UA”[5]。
A3144E系列单极高温霍尔效应集成传感器是由稳压电源，霍尔电压发生器，差分放大器，施密特触发器和输出放大器组成的磁敏传感电路，其输入为磁感应强度，输出是一个数字电压讯号。
它是一种单磁极工作的磁敏电路，适用于矩形或者柱形磁体下工作。
可应用于汽车工业和军事工程中。
霍尔传感器的外形图和与磁场的作用关系如图2-4所示。
磁场由磁钢提供，所以霍尔传感器和磁钢需要配对使用。
霍尔元件和磁钢管脚图图2 霍尔传感器的外形图该霍尔传感器的接线图如图3所示。
图3 霍尔传感器的接线图3.1.2 霍尔传感器测量原理测量电机转速的第一步就是要将电机的转速表示为单片机可以识别的脉冲信号，从而进行脉冲计数。
霍尔器件作为一种转速测量系统的传感器，它有结构牢固、体积小、重量轻、寿命长、安装方便等优点，因此选用霍尔传感器检测脉冲信号，其基本的测量原理如图2-6所示，当电机转动时，带动传感器运动，产生对应频率的脉冲信号，经过信号处理后输出到计数器或其他的脉冲计数装置，进行转速的测量[6]。
图4霍尔器件测速原理3.1.3转速测量方法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。
根据霍尔效应原理，将一块永久磁钢固定在电机转轴上的转盘边沿，转盘随侧轴旋转，磁钢也将跟着同步旋转，在转盘下方安装一个霍尔器件，转盘随轴旋转时，受磁钢所产生的磁场的影响，霍尔器件输出脉冲信号，其频率和转速成正比。