速度霍尔传感器

1、1传感器与检测技术研究小论文“传感器与检测技术”研究小论文基于霍尔传感器的转速测量 姓名：李楠 2011081412 简金鹏 2011081409 齐特 2011081416 2014年4月4日9传感器与检测技术研究小论文目录一、传器原理及其主要特性21、传感器原理22、传感器特性2二、市场上现有产品3三、非电量检测系统5四、信号调理电路6五、调试过程7六、参考文献7一、传器原理及其主要特性 1、传感器原理 霍尔传感器是根据霍尔效应制成的一种磁场传感器。霍尔效应是磁电效应的一种，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

2、率等重要参数。 霍尔器件具有很多优点，他们的结构牢固，体积小，质量轻，寿命长，安装方便，功耗小，频率高，耐振动，不怕灰尘、油污、水汽及盐雾等的污染或腐蚀，并且霍尔线性器件的精度高、线性度好。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55150。 本系统采用开关型集成霍尔元件3144E，简称44E。其工作原理如下：当有磁场作用在霍尔传感器上时，霍尔传感器输出高电平，使半导体导通，且具有吸收电流的负载能力，这种状态成为开状态。当磁场减弱时，反之，称之为关状态。这样，一次磁场强度变化就使传感器完成开关动作。霍尔效应 将置于磁场中的道题火半导体通入电流，若电流与磁场垂直，则在与磁场和电流

3、都垂直的方向上会产生一个电势差，这种效应就叫霍尔效应，产生的电压差称为霍尔电压，利用霍尔效应制成的元件称为霍尔元件。霍尔元件基本结构 霍尔元件常采用的半导体材料有N型锗、锑化铟、砷化铟等等。霍尔元件的构成由霍尔片、引线和壳体组成。霍尔片是一块矩形半导体单晶薄片，其上引出4个引线，通常为2红2绿，其中红色为激励电极，绿色为霍尔电极，壳体由非导磁金属、陶瓷或环氧树脂封装而成。霍尔元件的基本测量电路 常见的霍尔元件的测量电路根据加入控制电流信号的不同分为直流输入和交流输入。通常霍尔元件的转换效率较低，在实际利用中，为了获得较大的霍尔输出电压可将几个霍尔元件的输出串联起来，其中控制电流为直流输入时，输

4、出可以串联，但控制电流必须并联。2、传感器特性霍尔传感器可以测量任意波形的电流和电压，如：直流、交流、脉冲波形等，甚至对瞬态峰值的测量。副边电流忠实地反应原边电流的波形。而普通互感器则是无法与其比拟的，它一般只适用于测量50Hz正弦波；原边电路与副边电路之间有良好的电气隔离，隔离电压可达9600Vrms；精度高：在工作温度区内精度优于1%，该精度适合于任何波形的测量；线性度好：优于0.1%；宽带宽：高带宽的电流传感器上升时间可小于1s；但是，电压传感器带宽较窄，一般在15kHz以内，6400Vrms的高压电压传感器上升时间约500uS，带宽约700Hz。测量范围：霍尔传感器为系列产品，电流测量

5、可达50KA，电压测量可达6400V。二、市场上现有产品 产品名称产品图片产品价格产品规格产品特性双向正反转检测-霍尔传感器￥28.00输出方式：NPN 四线 常开型检测距离：10mm电源电压：5-30VDC输出电流：150mA可检测物体：永磁体开关频率：320KHZ外壳材料：金属铜外壳直径：M12重量：42g电源电压范围宽频率高寿命长，体积小，安装方便能直接和晶体管及TTL.MOS等逻辑电路接口霍尔转速计数检测传感器模块开关测速模块￥6.00尺寸：长32mmX宽14mmX高70mm二、 主要芯片：LM393、3144霍尔传感器磁感应探头三、 工作电压：直流5伏1、具有信号输出指示；2、带安装

6、孔，方便固定安装； 3、输出有效信号为低电平； 4、灵敏度可调（精调）； 5、磁场感应检测灵敏度极高； 6、电路板输出开关量，可以直接接单片机的IO口； 7、可用于电机测速、位置检测等场合。M12 双向 霍尔传感器 双向正反转检测 测转速 接近开关￥25.00工作电压：5-30V DC 外形尺寸：12*1*33mm工作指示灯:红色指示电缆长度:1.5米四芯电缆（棕线、兰线、黑线、白线）检测物体：永磁体检测距离：10mm输出稳定方波、抗抖动能力强适用于各种场所的速度检测。全密封设计，防水防油防尘；其优点是温度范围宽，热稳定性高，抗干扰能力强。霍尔传感器模块￥3.50尺寸：26*25mm厚度：8m

7、m电源电压范围宽 开关速度快，无瞬间抖动。 工作频率宽（DC100KHZ） 寿命长、体积小、安装方便 能直接和晶体管及TTL、MOS等逻辑电路接口 三、非电量检测系统 霍尔44E内部框图如下： 其由反向保护器、霍尔元件、差分放大器、施密特触发器和输出级五部分组成，功能是把磁性号转换成电信号。霍尔元件为磁敏元件，当垂直于霍尔元件的磁场强度随之变化时，其两端的电压就会发生变化，经放大和整形后，即可在输出脉冲电信号。由于有一定的磁滞效应，可保证开关无抖动。 工作过程中车轮每转一周，磁铁经过霍尔44E一次，其输出一个脉冲信号。霍尔44E输出的信号座位单片机的外中断信号，从P3.2口输入单片机测量脉冲信

8、号的个数和脉冲周期。根据脉冲信号的周期计算出转速并送数码管显示。四、信号调理电路 见附图，电路中单片机测量霍尔44E输出的脉冲周期来计算转速，通过译码器转换使数码管显示所测得的转速。 五、调试过程1、 验证霍尔44E是否能正常工作。 将其接于示波器上，给磁信号，观察是否有脉冲产生。2、 将修改好的程序下载进8951芯片。3、 验证显示电路部分。 根据数码管显示情况调整程序，使数码管显示正常且易于观察。4、 完整电路验证。 将强磁铁以恒定的周期在霍尔元件正前方经过，观察示数是否有误差，误差为多少。 本电路测量精度为1，测量范围为1999转/秒，因为使用的单片机8951测量的是一秒钟内的脉冲，所以

9、只有当转速在1转/秒以上时才可以显示示数。六、参考文献 1.耿瑞辰，郝敏钗.传感器与检测技术.北京理工大学出版社，20122.刘传玺，毕训银，袁照平.传感与检测技术.机械工业出版社，20113.施湧潮，梁福平，牛春辉，传感器检测技术，国防工业出版社，2007七、附录：芯片程序#include "reg52.h"#include "SM.h"#include "stdio.h"unsigned int interrupt_counter = 0 ;unsigned int Fre_counter = 0 ;unsigned int Fr

10、e = 0 ;extern char SM10;char C3;sbit BEEP = P10;void main() TMOD = 0x02 ; /¶¨Ê±Æ÷0 ¹¤×÷ÔÚ·½Ê½1£¬ 16λ·Ç×Ô×°ÔØTH0 = 156 ; /×°³õÖµ 1

11、0us½øÒ»´ÎÖжÏTL0 = 156 ; EA = 1; /¿ª×ÜÖжÏEX0 = 1; /¿ªÍⲿÖжÏIT0 = 1; /¿ª¶¨Ê±Æ÷ÖжÏET0 = 1; /Ï

12、½µÑØ´¥·¢TR0 = 1; /¼Æʱ¿ªÊ¼while(1) if(interrupt_counter = 0) TR0 = 0; SM_dis(Fre) ; Fre_counter=0; TR0 = 1; void extern_inter(void) interrupt 0 Fre_counter+;void Time_counter(void) interrupt 1 interrupt_counter+; i

13、f(interrupt_counter = 10000) interrupt_counter = 0;Fre = Fre_counter;BEEP =BEEP; #include "reg52.h"#include "SM.h"#include "delay.h"char SM10 = 0x3f/*0*/,0x06/*1*/,0x5B/*2*/,0x4f/*3*/,0x66/*4*/,0x6d/*5*/,0x7d/*6*/,0x07/*7*/,0x7f/*8*/,0x6f/*0*/,;void SM_dis(unsigned int

14、Fre) if(Fre >= 1000)hundred_enableP0 = SM8;delay();ten_enableP0 = SM8;delay();one_enableP0 = SM8;delay();elsehundred_enableP0 = SMFre/100;delay();ten_enableP0 = SMFre%100/10;delay();one_enableP0 = SMFre%100%10;delay(); #include "delay.h"void delay(void) unsigned int i,j; for(i = 0;i < 50; i+)for(j = 0;j < 10; j+) ;void delay12(void) unsigned int i,j; for(i = 0;i < 50; i+)for(