霍尔传感器测速电路设计方案汇总(二款霍尔传感器测速电路的设计方案)

来源:网络整理 作者:2018年01月31日 15:54
关键词:霍尔传感器

  霍尔传感器简介

  由于霍尔元件产生的电势差很小,故通常将霍尔元件与放大器电路、温度补偿电路及稳压电源电路等集成在一个芯片上,称之为霍尔传感器。

  霍尔传感器测速电路设计方案汇总(二款霍尔传感器测速电路的设计方案)

  霍尔传感器的种类:

  线性霍尔传感器,开关霍尔传感器

  1、线性型霍尔传感器由霍尔元件、线性放大器和射极跟随器组成,它输出模拟量。可以做成电流传感器(钳形电流表),位移测量传感器。

  2、开关型霍尔传感器由稳压器、霍尔元件、差分放大器,和输出级组成,它输出数字量。开关型霍尔传感器主要用于测转数、转速、风速、流速、接近开关、关门告知器、报警器、自动控制电路等。

  霍尔开关传感器测速原理:

  霍尔传感器测速电路设计方案汇总(二款霍尔传感器测速电路的设计方案)

  小磁铁固定在转盘上,转盘与电机轴相连,同步转动,小磁铁通过霍尔传感器时,霍尔传感器产生一个相应的脉冲,计算出两个连续脉冲的间隔时间,就可以计算出被测转速。

  霍尔传感器的输出控制

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  霍尔传感器测速电路设计方案(一)

  1、系统总设计要求

  如果把霍尔传感器放在电机预定的位置上,当电机转动时,永磁体经过霍尔传感器时,可以测量电路中的脉冲信号。根据脉冲信号的分布可以测得电机速度。

  2、系统实现方案

  (1)霍尔测速模块的选择

  方案一:采用霍尔元件传感器;选型号OH137产品性能好、灵敏度、电路可和各种逻辑电路直接相连,价格也便宜(10~20元之间不等)。

  方案二: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12~15V。体积大,价格较贵(40~120元之间不等)。

  从性价比方面综合考虑,选择方案一。

  (2)计数模块的选择

  可以采用片外计数器和片内计数器两个方案。片外计数器的方案是采用8253等片外专用计数芯片进行脉冲计数,单片机控制8253的过程,并在技术完毕后读取计数值。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。

  使用片内计数器的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。所以选用片内计数。

  (3)显示方式的选择

  方案一:采用8段LED数码管作为显示模块核心。数码管显示器件相对便宜,但是耗能大、编写程序相对麻烦,工作量大。

  方案二: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。因此选择方案二。

  (4)单片机模块的论证与选择

  方案一:选用 AT89C2051单片机速度快、功耗低、体积小、资源丰富。

  方案二:选用PhilipsP89C51RD2有4个PDA,属于兼容版。

  方案比较:因为设计是汽车测速,所以我还是选用了方案一中AT89C2051单片机,选用AT89C2051是因为价格便宜、低功耗。

  (5)转速测量方法与论证

  方案一:测周法是测量两个脉冲之间的时间,换算成周期,从而得到频率。测出产生N个脉冲内所需要的时间t,则信号的周期为tNf/,测量频率误差2/ttNf,误差主要来自采样的时间误差,低频脉冲情况下误差较小,测量精度高。

  方案二:测频法是测量单位时间内的脉数,换算成频率。在设定t 时间内,测量产生N个脉冲,则信号的周期为/fNt,测量频率误差/fNt,误差主要来自脉冲个数正负一个计数误差,高频脉冲情况下误差较小,测量精度高。

  方案比较:由于两个方案都产生的误差,但是方案一中的时间误差,而本设计是汽车测速要测得是时刻速度,故选择方案二。

  3、总体硬件设计

  3.1、硬件流程图

  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。保持同89C2051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。以单片机AT89C205l为控制核心,用霍尔集成传感器作为测量转速的检测元件,最后用液晶显示器1602显示的机车转速的方法,系统硬件原理图如图4-1所示。

  霍尔传感器测速电路设计方案汇总(二款霍尔传感器测速电路的设计方案)

  3.2、硬件电路设计

  (1)通过霍尔传感器产生脉冲信号,并经过74LS14进行放大,硬件电路图如图4-2所示:

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  (2)将产生的脉冲信号进行耦合处理。其中Signal代表脉冲信号,脉冲信号通过光电耦合器将其转换为单片机可采集的5V脉冲信号,如图4-3所示。

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  (3)将耦合处理后的信号介入单片机中0点位置如图4-4所示。

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