霍爾傳感器的測速電路設(shè)計

1、4.2.2 霍爾傳感器的測速電路設(shè)計首先選定傳感器， 霍爾傳感器具有靈敏、 可靠、體積小巧、無觸點、無磨損、 使用壽命長、功耗低等優(yōu)點，綜合了電機轉(zhuǎn)速測量系統(tǒng)的要求。其次設(shè)計一個單片機小系統(tǒng)， 利用單片機的定時器和中斷系統(tǒng)對脈沖信號進 行測量或計數(shù)。再次實時測量顯示并有報警功能， 實時測量根據(jù)脈沖計數(shù)來實現(xiàn)轉(zhuǎn)速測量的 方法。要求霍爾傳感器轉(zhuǎn)速為 05000r/mi n。霍爾測速模塊論證與選擇采用霍爾傳感器；選型號為 CHV-25P/10的霍爾傳感器，其額定電壓為10v, 輸出信號5v/25mA,電源為1215v。體積大，價格一般為40120元之間不等。 性價比較高計數(shù)器模塊論證與選擇采用片內(nèi)的

2、計數(shù)器。 其優(yōu)點在于降低單片機系統(tǒng)的成本。 每到一個脈沖將會 產(chǎn)生一個T1的計數(shù)，在T0產(chǎn)生的100ms中斷完成后，T1的中斷溢出次數(shù)就是 所需要計的脈沖數(shù)。 特點在于：使用了內(nèi)部的 T1 作為外部脈沖的計數(shù)器， 并且， 為了避免計數(shù)器的溢出，將 T1 的初值設(shè)為 0。顯示模塊論證與選擇采用 LCD 液晶顯示器作為顯示模塊核心。 LCD 顯示器工作原理簡單，編程 方便，節(jié)能環(huán)保。報警模塊論證與選擇采用蜂鳴器與發(fā)光二極管作為聲光報警主要器件。 該方案不論在硬件和焊接 方面還是在編寫軟件方面都簡單方便，而且成本低廉。電源模塊論證與選擇采用交流 220V/50Hz 電源轉(zhuǎn)換為直流 5V 電源作為電源

3、模塊。 該方案實施簡單，電路搭建方便，可作為單片機開發(fā)常備電源使用。 單片機模塊論證與選擇選用 P89C51 的單片機速度極快、功耗低、體積小、資源豐富，有各種不同 的規(guī)格，最快的達 100MPS ，引腳還可編程確定功能選用 51 系列的單片機，是因為 51 的架構(gòu)十分典型。而且：1. 價格便宜；2. 開發(fā)手段便宜；3. 自己動手焊接相對容易。轉(zhuǎn)速測量方案論證轉(zhuǎn)速的測量方法很多，根據(jù)脈沖計數(shù)來實現(xiàn)轉(zhuǎn)速測量的方法主要有M法（測頻法）、T法（測周期法）和MPT法（頻率周期法），該系統(tǒng)采用了 M法（測頻法）。 由于轉(zhuǎn)速是以單位時間內(nèi)轉(zhuǎn)數(shù)來衡量，在變換過程中多數(shù)是有規(guī)律的重復運動電機軸一側(cè)貼磁片使用霍

4、爾傳感器獲得脈沖信號，其機械結(jié)構(gòu)也可以做得較為簡單，只要在轉(zhuǎn) 軸的圓周上粘上一粒磁鋼，讓霍爾開關(guān)靠近磁鋼，就有信號輸出，轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)時， 就會不斷地產(chǎn)生脈沖信號輸出。如果在圓周上粘上多粒磁鋼，可以實現(xiàn)旋轉(zhuǎn)一周， 獲得多個脈沖輸出。在粘磁鋼時要注意，霍爾傳感器對磁場方向敏感，粘之前可 以先手動接近一下傳感器，如果沒有信號輸出，可以換一個方向再試硬件設(shè)計基于霍爾傳感器的速度測量系統(tǒng)工作過程是：測量轉(zhuǎn)速的霍爾傳感器和機軸 同軸連接，機軸每轉(zhuǎn)一周，產(chǎn)生一定量的脈沖個數(shù)，由霍爾器件電路部分輸出。 經(jīng)光電耦合后，成為轉(zhuǎn)速計數(shù)器的計數(shù)脈沖。同時傳感器電路輸出幅度為12v的脈沖經(jīng)光電耦合后降為5v,保持同89C5

5、1邏輯電平相一致?？刂朴嫈?shù)時間， 即可實現(xiàn)計數(shù)器的計數(shù)值對應機軸的轉(zhuǎn)速值。CPU將該值數(shù)據(jù)處理后，在LCD 上顯示出來。一旦超速，CPU通過喇叭和指示燈發(fā)出聲、光報警信號。硬件原理圖以單片機AT89C51為控制核心，用霍爾集成傳感器作為測量轉(zhuǎn)速的檢測元 件，最后用字符型液晶顯示器 1602（HD44780控制）顯示的小型直流電動機轉(zhuǎn)速 的方法，是數(shù)字式測量方法，智能化微電腦代替了傳統(tǒng)的機械式或模擬式結(jié)構(gòu)。 系統(tǒng)硬件原理圖如圖所示8?；魻杺鞲蠸硬件原理圖顯示器硬件電路設(shè)計總圖在原理圖基礎(chǔ)上對各部分進行了詳細的設(shè)計，硬件電路圖如圖所示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硬件電路圖系統(tǒng)子模塊簡介系統(tǒng)以單片機AT89C5I為控制核心用霍爾集成傳感器作為測量小型直流電機轉(zhuǎn)速的檢測元件，經(jīng)過單片機數(shù)據(jù)處理，用字符型液晶顯示器1602顯示小型直流電機的轉(zhuǎn)速。另外系統(tǒng)還可完成對電機的開關(guān)控制、系統(tǒng)工作時間、當前時 間及電機狀態(tài)的顯示。單片機轉(zhuǎn)速測量系統(tǒng)。組成單片機轉(zhuǎn)速

7、測量系統(tǒng)的有傳感 器、處理器、計數(shù)器和顯示器四個部分組成。1、傳感器部分主要分為兩個部分。第一部分是利用霍爾器件將電機轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)化為脈沖信號； 第二個部分是使用光耦，將傳感器輸出的信號和單片機的計數(shù)電路兩個部分隔開, 減少計數(shù)的干擾。用于測量的A44E集成霍爾開關(guān)，磁 鋼用直徑D=6.004mm，長度為 L=3.032mm的釹鐵硼磁鋼。電源用直流，霍爾開關(guān)輸出由四位半直流數(shù)字電壓 表測量，磁感應強度B用95A型集成霍爾元件測量9。3-0UT甲+I2VOUT圖3-3霍爾片管腳(21JGND(b)管腳接線2、計數(shù)器片內(nèi)計數(shù)方案是指采用單片機的內(nèi)部計數(shù)器完成對脈沖的計數(shù)過程。3、處理器處理器是單片機，采用的是89C51單片機。4、LCD顯示部分顯示部分有兩個功能，在正常的情況下，通過LCD顯示當前的頻率數(shù)值，當電機的轉(zhuǎn)速超出一定的范圍后，通過燈光和蜂鳴器進行報警。5、外接報警部分在單片機應用的設(shè)計上，很多方案都會用到蜂鳴器，大部分都是使用蜂鳴器 來做提示或報警。用I/O定時翻轉(zhuǎn)電平來產(chǎn)生驅(qū)動波形的方式會比較麻煩一點， 必須利用定時器來做定時，通過定時翻轉(zhuǎn)電平產(chǎn)生符合蜂鳴器要求的頻率的波形， 這個波形就可以用來驅(qū)動蜂鳴器了。比如為 2500Hz的蜂鳴器的驅(qū)動，可以知道 周期為400卩s,這樣只需要驅(qū)動蜂鳴器的I/O 口每200卩s翻轉(zhuǎn)一