【科普】关于开关式霍尔传感器测速实验的建议与意见

关于开关式霍尔传感器测速实验建议与意见？

首先，开关式霍尔传感器是一种测量旋转物体速度的传感器，它根据旋转物体上安装的磁铁所产生的磁场变化来探测物体的转速。下面是一些针对开关式霍尔传感器测速实验的建议和意见：

【科普】关于开关式霍尔传感器测速实验的建议与意见

【科普】关于开关式霍尔传感器测速实验的建议与意见

1. 实验装置选择：实验时需要使用一个合适的装置来安装开关式霍尔传感器和被检测物体，以确保精准地测量物体速度。例如可以使用两个滑轮，其中一个作为驱动滑轮，另一个作为被检测滑轮。

2. 磁极数量选择：磁极数量会影响到开关式霍尔传感器输出信号频率（即旋转物体的旋转频率）。所以需要根据被检测物体每分钟或每秒钟的转数选择合适数量的磁极。

3. 电路设计：为了能够读取开关式霍尔传感器输出信号并计算出被检测物体的速度，需要设计一个合适的电路。可以使用基于微处理器或Arduino等平台的数字电路或模拟电路进行设计。

4. 数据可视化：在实验过程中，可以通过连接计算机和数据采集卡将采集到的数据进行存储和可视化处理，以便更清楚地了解被检测物体的速度变化。

5. 注意安全：在实验时应注意安全措施，如佩戴手套和眼镜等保护装备。同时，也要注意电路中的电压和电流等参数，以防止危险事故发生。

希望以上建议和意见能够对您有所帮助。

霍尔效应实验报告

霍尔效应实验报告包含：实验目的、实验仪器设备、实验的基本构思和原理、实验数据记录及处理、实验结论、注意事项等。

目的与要求：

（1）了解霍尔效应测量磁场的原理和方法；

（2） 观察磁电效应现象；

（3） 学会用霍尔元件测量磁场及元件参数的基本方法。

霍尔感应的是垂直于其芯片表面的磁场强度，所以要注意的是放置的位置要垂直于磁力线方向，这样测量的结果才会较准。

霍尔效应测磁场，只能测出垂直于电流方向的磁场。所以，必须保证电流方向与磁场方向垂直，否则测出的磁场只是垂直于电流方向的分量，测量值偏小。

解释：

在半导体上外加与电流方向垂直的磁场，会使得半导体中的电子与空穴受到不同方向的洛伦兹力而在不同方向上聚集，在聚集起来的电子与空穴之间会产生电场，电场力与洛伦兹力产生平衡之后，不再聚集，此时电场将会使后来的电子和空穴受到电场力的作用而平衡掉磁场对其产生的洛伦兹力，使得后来的电子和空穴能顺利通过不会偏移，这个现象称为霍尔效应。而产生的内建电压称为霍尔电压。

以上内容参考：

霍尔传感器速度监测实验怎么通过波形图算转速

霍尔传感器速度监测实验通过波形图算转速方法如下。

1、转速传感器由磁铁、线圈、磁盘等组成。

2、在磁盘上加工有齿形凸起，磁盘装在被测转轴上，与转轴一起旋转。

3、使磁性转盘的输入轴与被测转轴相连，霍尔传感器固定在磁性转盘附近，可以测算结果。

谁知道霍尔传感器参数有什么

?霍尔传感器也是一种传感器，是根据霍尔效应制作的磁场传感器，根据它的主要特性参数，传感器交易网为您整理了以下几类。 (1)输入电阻R 霍尔传感器元件两激励电流端的直流电阻称为输入电阻。它的数值从几欧到儿百欧，视不同型号的元件而定。温度升高，输入电阻变小，从而使输入电流变大，终引起霍尔传感器电势变化。为了减少这种影响，采用恒流源作为激励源。 (2)输出电阻R 两个霍尔传感器电势输出端之间的电阻称为输出电阻，它的数位与输入电阻同一数量级。它也随温度改变顺改变。选择适当的负载电阻易与之匹配，可以使由温度引起的程水电势的漂移减至小。 (3)激励电流I---霍尔传感器参数 由于霍尔传感器电势随激励电流的增大而增大，故在应用中总希望选用较大的激励电流1M但激励电流增大，程尔元件的功耗增大，元件的温皮升高，从而引起霍尔传感器屯势的温漂增大，因此每种型号的几件均规定了相应的激励电流，它的数值从几毫安至几百毫安。 (4)灵敏度K 灵敏度KH=EH/IB，它的数值约为10MV(MA.T)左右。 (5)磁感应强度BM---霍尔传感器参数 磁感应强度超过BM时，霍尔传感器电势的非线性误将明显增大，特斯捡(T)成几千高斯(Gs)(1Gs=104T)。 (6)个等位电势 在额定激励电流F，当外加磁场为零时它是由于4个屯极的几何尺寸不对称引起的误。 (7)霍尔传感器屯势温度系数 6M的数值一般为零点刀霍尔传感器输出端之间的开路电压称为不等位电势，使用时多采用电桥法来补偿不等位电势引起日在一定磁感应强度和激励电流的作用下，温度每变化1。c时，霍尔传感器电势变化的百分数弱为霍尔传感器电势温度系数，它与霍尔传感器元件的材料有关。

霍尔传感器灵敏度计算公式中的参数值有哪些？值分别是多少？

参数值：应变式的拉力传感器在直接电压激励条件下，输出的信号是mv级的电压信号。这个应变片的电阻变化通过惠斯通全桥电路的放大输出信号。原则上，这个信号在特定的条件下（固定的传感器灵敏度S固定、固定的供电电压）与受到的有效拉力成正比。

值：线性型霍尔元件中，从原理上看，由VH=KHIB变为VH=KHB，单位变为mV/G，此时灵敏度一般在1~5mV/G左右。

简单一点，传感器原始输出是mV/V信号。就是测电阻输出。量程10KG的传感器，受到5KG力时候，就是输出10MV/V，传感器空载的时候是0MV/V，这个MV是传感器的输出信号，V的传感器的激励电压。

传感器空载的时候会有一点漂移大概是0.02MV/V。标准是的0.0000MV/V，满量程标准的，2.0000MV/V，也会有点漂移。

扩展资料：

常用的霍尔元件材料是锗（Ge）、硅（Si）、锑化铟（ISb）、砷化铟（lnAs）和不同比例亚砷酸铟和磷酸铟组成的ln型固熔体等半导体材料。

值得一提的是，20世纪80年代末出现了一种新型霍尔元件——超晶格结构（砷化铝/）的霍尔器件，它可以用来测10-T的微磁场。可以说，超晶格霍尔元件是霍尔元件的一个质的飞跃。

若把霍尔元件置于电场强度为E、磁场强度为H的电磁场中，则在该元件中将产生电流I，元件上同时产生的霍尔电位和电场强度E成正比，如果再测出该电磁场的磁场强度，则电磁场的功率密度瞬时值P可由p=eh确定。

利用这种方法可以构成霍尔功率传感器。

如果把霍尔元件集成的开关按预定位置有规律地布置在物体上，当装在运动物体上的永磁体经过它时，可以从测量电路上测得脉冲信号。根据脉冲信号列可以传感出该运动物体的位移。若测出单位时间内发出的脉冲数，则可以确定其运动速度。

参考资料来源：百度百科-霍尔元件

使用逻辑及分析仪后,仿真界面可以显示数据,不使用时,仿真界面没有数据?

1工作原理调零仪支持增量式和总线式编码器，两种编码器的凋零原理略有区别：

(1)增量式编码器调零原理：增量式编码器是直接利用光电转换原理输出三组方波脉冲A、B和z相；A、B两组脉冲相位90。，从而可方便地判断出旋转方向，而z相为每转只产生一个脉冲，用于基准点定位。当伺服电机锁定在0电角度时，z相刚好发出脉冲信号，此位置即为编码器调零的理想位置，实际调零时z相位置可以在给定的偏范围内。z相位置的调整强由工人拨动编码器码盘来实现。

(2)总线式编码器调零原理：总线式编码器多为式编码器，可以直接读出角度坐标的，其调零的工作流程较为简单：电机首先锁定到0电角度，读出此时坐标的后，由主控芯片将位置和电机的一些相关信息存人编码器自带的EEPROM中即可。总线式编码器凋零原理简单，难点在r总线式编码器没有相应的解码芯片支持，需利用FPGA解码后再通过sPI总线传给ARM芯片。

2硬件结构调零仪组成可以分为控制板、驱动板以及仪器外壳。驱动板接收控制板的svPwM信号，反馈一定的控制信号给控制板(过流信号等)，放大后驱动电机工作。控制板与驱动板通过2 x7接口连接如图 l所示。

调零仪通电后，软件从EEPROM中渎取系统参数，并根据参数值发出相应的控制信号给驱动板，同时编码器将位置信息反馈(如果是总线式编码器需要利用FPGA解析总线协议)给控制板，A／D读取电机电流值，实现电机控制。

2．1控制板控制板由以下几个部分组成：

(1)控制部分调零仪使用LM3S8962芯片，通过霍尔传感器采集伺服电机的uVw三相反馈电流闭合电流环，产生驱动系统的6路PwM开关信号。

LM3S8962芯片是采用ARM cotex—M3内核的一款处理器，其专门针对工业应用方案而设计，功耗低(同时内置电池唤醒的体眠模块)，运算速度快，同时集成了丰富的用于电机控制的专用集成电路，如PwM波发生器，A／D转换，高速同步通信接口SSI，以及大容量程序存储器等。

(2)光电隔离为了保证信号的准确性和设备的安全，控制板上的开关、LED指示灯、编码器均采用了光电隔离。考虑到调零仪工作时可能出现误作带电插拔编码器的情况，编码器利用可控隔离电源芯片产生的隔离5 V和隔离地供电，这样编码器与控制板即使某一个出现问题也不会影响到另外一个。编码器接口：增量式编码器采用的是标准的DBl5接口，包括3相的A、B、z分信号和隔离5v、隔离地；总线式编码器采用的是标准的1．)B9接口，包括两根信号线(多摩川编码器)或四根信号线(Biss协议编码器)以及两根隔离电源线，再通过隔离RS485芯片与FPGA相连，由FPcA实现解码后通过sPI总线传给ARM控制芯片。

(3)编码器接口由于LM8962芯片自带QEI接口，故增量式编码器的信号在经过光电隔离后可以直接与。ARM相连；Biss协议和多摩川编码器在经过一个隔离RS485芯片后，利用FPGA解析总线协议，再通过SSI接口反馈给控制芯片。

(4)其他外设主要包括作面板、状态灯和开关、EEPROM；其中，作面板包括一个LcD屏和4个按键，主要用于参数的设置以及状态的显示；状态灯和开关则分别用来指示系统状态和控制系统的工作；EEPROM用于存储系统相关参数(如锁定电流，误限等)。

2．2驱动板驱动板如图2所示，主要有：

(1)整流滤波电路将220 V交流电整流成310 v直流母线电压，提供给智能功率模块(IPM)和开关电源模块，后者将产生调零仪上的其他部件所需要的各种电压，如控制板的24 V，IPM的上三桥、下三桥供电电源，等等。

(2)智能功率模块(IPM) 内部是三相两电平桥电路，每相的上F桥开关管中间接控制板输出的PwM6路信号(经过光耦隔离)，通过6个开关管的开闭，输出幅值为310 V的u、V、w三相PwM电压给电机，驱动电机工作。在凋零仪中使用的是三菱PS21869模块，采用第五代IGBT(绝缘栅型双极性晶体管)工艺，内置栅极驱动和保护电路(短路和欠压保护)，同时支持上三桥统一供电，无需使用四路单独隔离电源，极大的简化了驱动板电路。

(3)电流采样电路IPM输出A、B、c三相电流，先经过了一个电流霍尔传感器，再流人电机，传感器内部利用霍尔效应，输出电压信号，经过电压跟随和放大，由LM8962自带的A／D读出电流值。

3控制模块3．1控制模块调零仪采用磁场定向控制原理(Fild 0rientedconf r(1l，F0c)来实现矢量控制(Vector contr01)，同时利用空间矢量PwM(space Vetor PwM)控制模式来控制电机。对于永磁同步电机(PMsM)，转子机械位置和磁通位置相同，这样通过对机械位置的检测即可得到转子的磁通位置，从而使永磁同步电机的矢量控制比异步电机得到简化。其基本控制框如图3所示。

3．2软件流程由于系统工作时会在多个状态间切换(开机 >

锁定一>旋转一>调零一>返回开机状态)，同时也有可能处于设置参数的状态，使用传统的程序流程图的话，程序代码里会出现大量的等待语句和判断程序流程的if语句，这样会使得代码复杂、低效，不容易读懂，以及调试困难。因此，软件系统实际上使用了状态机的编程思想。有限状态机FsM(Finitestate Machine)思想广泛应用于硬件控制电路设计，也是软件上常用的一种处理方法(软件上称为FMM——有限消息机)。它把复杂的控制逻辑分解成有限个稳定状态，在每个状态上判断事件，将连续处理变为离散数字处理，符合计算机的工作特点。由于总线式编码器工作步骤和参数设置状态迁移较为简单，仅以增式编码器的调零过程作为示意。打开电源后，初始化相关外设，LcD显示开机界面，当调零开关被按下后，电机锁定一段时间(可设置)后，电机旋转寻找z脉冲，找到后电机再重新锁定，此时LcD同时实时的显示编码器位的偏值。工人开始调整编码器位置，直至偏值满足给定的误限，双色指示灯变绿，工人将编码器固定后，按调零开关返回开机界面。图4为软件的状态机迁移图：

由于系统的参数设置与总线式编码器调零状态迁移比较简单，其状态迁移图并未绘制在系统总的流程图里。这也是状态机的一个优点：方便编程和调试，可将若干个状态合并为一个整体的状态，并人系统状态机迁移图里。

实际上，在初始化外设结束后主程序只有一条switch语句，在不停地判断当前的工作状态current—state，据此决定执行哪一个动作函数。在动作函数里面，程序在根据条件(或称为事件)的不同来执行具体的程序作以及状态的更新与迁移。在实际的软件流程中，有条件是必须要中断来触发的，因此在中断任务巾必须仔细安排动作的执行以及程序状态的更新与迁移。

4系统仿真实验研究4．1仿真模型依据图3给出的系统控制框图，在simulink里面建立图5所示的仿真模型，对控制系统进行仿真。 供的永磁同步电机模块(PMsM)四。

电机的仿真模型使用的是simPowersystem工具箱提4．2仿真数据控制系统的输人为A、B两相电流(c相电流利用n+6+c=O得到，电流使用标幺值)，经过一系列的坐标变换与PID计算由sVPwM模块输出A、B、c三路PwM波的占空比，冉经过功率放大模块驱动PMsMj_作。图6为A相PwM波占空比的仿真波形。

由于电机刚启动时，实际电流与给定值误较大(d轴电流的给定值属于阶跃信号)，导致输H{值变化幅度较大，大约在O 25 s之后电流控制稳定，亦即调节时间t=O．25 s。B、c相输出与A相类似，就不再重复。

5实验结果5．1实验平台调零仪实物如图7所示，其中，上层是控制板，下层是驱动板。实验时通过串口线与上位机相连，同时控制板上的测试点引出与示波器相连。

由于示波器本身的精度有限和有强电干扰等原因，很难对实际电流进行定量分析。因此，在利用示波器确认波形正确的前提下，实验利用控制板上的霍尔传感器采集数据进行分析，采集方法为：首先在软件中开辟一个大数组，将程序运行的前0．6 s的数据存入其中，再通过串口发送至上位机，利用Matlab进行定量分析。

5．2实验数据(1)控制板svPwM模块的输出控制板通过霍尔传感器采集A、B两相电流，经过坐标变换、PID计算以及sVPwM模块后，输出三路PwM波信号，驱动板收到信号后经过功率放大驱动电机工作。如图8所示，与图6的仿真波形相比，基本一致，说明在ARM程序中正确的实现了控制算法。 (2)电机三相电流实际值为了保证电机锁定位置的准确性，电机锁定时对锁定电流的精度有一定要求。为了验证电流环的控制精度，需要将三相电流的实际值输出观察与分析，如图9所示。

从图9中可以看出，PlD的控制策略以及PID参数选择是适当的，电流波形是比较准确的正弦波形，精度满足要求。经过计算，电流有效值、峰峰值的精度均满足要求。

6结语本文简要介绍了编码器零点调试仪主要模块的原理及实现。将所研制的调零仪原型机和市场上专用伺服驱动器调零功能(只能测试增量式编码器)进行了比较试验，试验结果表明所研究的调零仪调零精度已经达到设计要求，满足伺服电机编码器的调零指标。