霍尔传感器的测速电路设计

1、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 05000r/mi n。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1215v。体积大，价格一般为40120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

2、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

3、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电机轴一侧贴磁片使用霍

4、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89C5

5、1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通过喇叭和指示灯发出声、光报警信号。硬件原理图以单片机AT89C51为控制核心，用霍尔集成传感器作为测量转速的检测元 件，最后用字符型液晶显示器 1602（HD44780控制）显示的小型直流电动机转速 的方法，是数字式测量方法，智能化微电脑代替了传统的机械式或模拟式结构。 系统硬件原理图如图所示8。霍尔传感S硬件原理图显示器硬件电路设计总图在原理图基础上对各部分进行了详细的设计，硬件电路图如图所示ILCMRE4犢5“a<wcpnpmrfliia 丘耳鼻p

6、m vTEO| 121/HZTtn/smiTTMJn: IA31 fCGftRrsrrawsHZJ&RO6ICWT料吹RO*23115-E叱站*PIOF11IP12raMTb mm F32MIE1EFJ-JMIF14n.MTiH.S苗Fl.7F31'FffIE*7asU上日7 S_ a51H硬件电路图系统子模块简介系统以单片机AT89C5I为控制核心用霍尔集成传感器作为测量小型直流电机转速的检测元件，经过单片机数据处理，用字符型液晶显示器1602显示小型直流电机的转速。另外系统还可完成对电机的开关控制、系统工作时间、当前时 间及电机状态的显示。单片机转速测量系统。组成单片机转速

7、测量系统的有传感 器、处理器、计数器和显示器四个部分组成。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转速转化为脉冲信号； 第二个部分是使用光耦，将传感器输出的信号和单片机的计数电路两个部分隔开, 减少计数的干扰。用于测量的A44E集成霍尔开关，磁 钢用直径D=6.004mm，长度为 L=3.032mm的钕铁硼磁钢。电源用直流，霍尔开关输出由四位半直流数字电压 表测量，磁感应强度B用95A型集成霍尔元件测量9。3-0UT甲+I2VOUT图3-3霍尔片管脚(21JGND(b)管脚接线2、计数器片内计数方案是指采用单片机的内部计数器完成对脉冲的计数过程。3、处理器处理器是单片机，采用的是89C51单片机。4、LCD显示部分显示部分有两个功能，在正常的情况下，通过LCD显示当前的频率数值，当电机的转速超出一定的范围后，通过灯光和蜂鸣器进行报警。5、外接报警部分在单片机应用的设计上，很多方案都会用到蜂鸣器，大部分都是使用蜂鸣器 来做提示或报警。用I/O定时翻转电平来产生驱动波形的方式会比较麻烦一点， 必须利用定时器来做定时，通过定时翻转电平产生符合蜂鸣器要求的频率的波形， 这个波形就可以用来驱动蜂鸣器了。比如为 2500Hz的蜂鸣器的驱动，可以知道 周期为400卩s,这样只需要驱动蜂鸣器的I/O 口每200卩s翻转一