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在越野赛车中使用齿轮传感器

海阔天空的专栏 来源:Ramaditya Kotha 作者:Ramaditya Kotha 2025-10-01 15:17 次阅读
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作者:Ramaditya Kotha

测量非常快速旋转的系统是车辆系统中的普遍挑战。为了准确地衡量某物在不触摸编码器(例如编码器)的情况下旋转的速度,UCLA Baja赛车团队利用了Littelfuse 55075系列的齿轮齿传感器。在本文中,我们将探讨齿轮齿传感器如何使用大厅效果运行,以及我们如何在赛车上使用它们的实例。阅读本文后,您应该能够实施自己的齿轮齿传感器解决方案!

理论

齿轮传感器(例如Littelfuse 55075)使用大厅效果来检测亚铁材料。这是一个密集的陈述,所以让我们花一秒钟的时间拆开它。铁质材料(或任何具有高磁渗透性的材料)具有非常特殊的特性:它们可以引导和集中磁场。在下图中,您可以清楚地看到,将一块铁质物质引入典型的棒磁铁的磁场将磁场直接集中在其前面。这意味着,随着材料通过传感器的表面传递,磁场的强度将变得越来越弱。像55075系列这样的齿轮传感器通常将此磁铁嵌入传感器主体中,但是您应该检查传感器的数据表,以确保!

在越野赛车中使用齿轮传感器来源:[爱德华·拉姆森]

但这一原理有何用处?我们又该如何检测这一现象?答案在于霍尔效应。霍尔效应利用了磁场会推动移动电荷的特性——正负电荷会向相反方向运动,从而让我们能通过电压来检测磁场!通过读取该电压值,我们即可通过传感器量化磁场强度。关于霍尔效应传感器的工作原理涉及诸多复杂细节,为此我们特地准备了有机化学导师的讲解视频来说明其工作原理!

在越野赛车中使用齿轮传感器大厅效应在行动中的图片。由于磁场而移动的电荷会产生我们可以测量的电压VH!

执行

通过测量大厅的效果,齿轮齿传感器可以读取时,齿轮传递通过它们。正如我说的那样,我们可以用它来读取旋转对象的速度(前提是它是亚属的)。值得庆幸的是,由于55075系列中的一些其他电路魔术,我们不必担心阅读和解释霍尔效应电压。取而代之的是,当传感器检测到铁质材料的存在时,它会输出数字高信号,而数字低信号则否则。

我们可以使用微控制器(如Arduino uno)轻松解释这些数字信号。我们将使用在汽车上使用的相同传感器:[55075 by Littelfuse] 。如下所示,将传感器连接到传感器。

在越野赛车中使用齿轮传感器

在此示例中,我们将使用齿轮齿传感器测量车辆前轮的速度。

在越野赛车中使用齿轮传感器演示中如何实现齿轮传感器的图片。

齿轮齿传感器盘旋成红色。它设置为读取钢制动盘中的插槽。当车轮(和制动盘)旋转时,传感器会在盘中的插槽通过时输出逻辑低。如果您无法使用Baja汽车,请不用担心!您还可以在传感器的脸上挥动所有螺母物品,以测试它是否有效!我们喜欢在捏中使用钢螺栓。

在越野赛车中使用齿轮传感器

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2025-03-19 |经过Ramaditya Kotha

接近大厅效应Arduino

测量非常快速旋转的系统是车辆系统中的普遍挑战。为了准确地衡量某物在不触摸编码器(例如编码器)的情况下旋转的速度,UCLA Baja赛车团队利用了Littelfuse 55075系列的齿轮齿传感器。在本文中,我们将探讨齿轮齿传感器如何使用大厅效果运行,以及我们如何在赛车上使用它们的实例。阅读本文后,您应该能够实施自己的齿轮齿传感器解决方案!

理论

齿轮传感器(例如Littelfuse 55075)使用大厅效果来检测亚铁材料。这是一个密集的陈述,所以让我们花一秒钟的时间拆开它。铁质材料(或任何具有高磁渗透性的材料)具有非常特殊的特性:它们可以引导和集中磁场。在下图中,您可以清楚地看到,将一块铁质物质引入典型的棒磁铁的磁场将磁场直接集中在其前面。这意味着,随着材料通过传感器的表面传递,磁场的强度将变得越来越弱。像55075系列这样的齿轮传感器通常将此磁铁嵌入传感器主体中,但是您应该检查传感器的数据表,以确保!

在越野赛车中使用齿轮传感器来源:爱德华·拉姆森

但是,这是如何有用的,我们如何检测这种现象?答案在于大厅的效果。大厅效应利用了磁场推动移动电荷的事实。不同标志的电荷朝相反的方向移动,使我们能够将磁场视为电压!通过读取此电压,我们可以通过传感器量化磁场的强度。大厅效应传感器的工作方式的细节可能会变得毛茸茸,所以这里是有机化学导师的视频解释它是如何工作的!

在越野赛车中使用齿轮传感器大厅效应在行动中的图片。由于磁场而移动的电荷会产生我们可以测量的电压VH!

执行

通过测量大厅的效果,齿轮齿传感器可以读取时,齿轮传递通过它们。正如我说的那样,我们可以用它来读取旋转对象的速度(前提是它是亚属的)。值得庆幸的是,由于55075系列中的一些其他电路魔术,我们不必担心阅读和解释霍尔效应电压。取而代之的是,当传感器检测到铁质材料的存在时,它会输出数字高信号,而数字低信号则否则。

我们可以使用微控制器(如Arduino uno)轻松解释这些数字信号。我们将使用在汽车上使用的相同传感器:55075 by Littelfuse。如下所示,将传感器连接到传感器。

在越野赛车中使用齿轮传感器

在此示例中,我们将使用齿轮齿传感器测量车辆前轮的速度。

在越野赛车中使用齿轮传感器演示中如何实现齿轮传感器的图片。

齿轮齿传感器盘旋成红色。它设置为读取钢制动盘中的插槽。当车轮(和制动盘)旋转时,传感器会在盘中的插槽通过时输出逻辑低。如果您无法使用Baja汽车,请不用担心!您还可以在传感器的脸上挥动所有螺母物品,以测试它是否有效!我们喜欢在捏中使用钢螺栓。如果您的传感器用5V供电,并且您探测了输出,则应看到以下内容:

代码

在Arduino IDE中,我们使用以下代码记录RPM(每分钟旋转)值作为车轮旋转:

复制代码

#定义Geartooth_input 3

inttick =0;双倍的ewate_per_rot =8.0;双倍的gear_rpm;uint32_tlast_gear_time_us =0;未签名长的时间;双倍的Milpermin =60000;双倍的最后时间=0;空白on_gear_tick(){
  tick ++;
}  空白设置(){
  serial.begin9600);
  Pinmode(Geartooth_input,输入);







 





  



  



  attachInterRupt(DigitalPintoInterrupt(GearTooth_Input),on_gear_tick,更改);

}空白环形(){如果(millis() -  lastime ==500) {//计数旋转数量和除以分钟数(20 micros)的数量双倍的rpm =(ticks / ewate_per_rot) /(500) *米尔珀敏;
    tick =0;
    serial.print(rpm);
    serial.print(", ");
    serial.println(millis());
    lastTime = millis();
  }
}

如果您以前使用中断,则代码不会太复杂。中断只是当数字引脚更改或驱动高/低时会触发的函数。在我们的情况下,我们检测到齿轮传感器的输出何时变化(高低或低高)。发生这种情况时,我们会增加变量, tick .

每个刻度对应于传感器通过制动转子中的插槽传递的传感器。在主循环中,我们每0.5秒通过将刻度的数量除以制动转子中的插槽数(8)来评估RPM。这使我们轮换了。然后,我们除以几分钟的时间,以获取每分钟旋转(RPM)!

我们同时打印计算出的rpm和毫秒的时间,以便稍后绘制数据!

结果

为了测试我们的传感器,我们一次在停车场开车几分钟。然后,我们将印刷的值带到串行监视器,并使用Python将其绘制。结果如下所示:

在越野赛车中使用齿轮传感器

您可以看到输出包含很多噪音和几个需要过滤的峰。通过简单的低通滤波器传感器数据,我们可以实现以下输出!

在越野赛车中使用齿轮传感器

使用此方法,Baja团队测量了所有4个车轮和发动机的速度。然后,我们使用这些传感器输入来控制我们的自动变速器!齿轮传感器不仅限于旋转物体。您也可以使用齿轮传感器作为开关来检测是否存在亚铁材料,当正常限制开关无法做到时,这非常有用!

到目前为止,如果您已经阅读了本文,那么您不仅应该能够了解齿轮齿传感器的工作原理,而且还应该了解如何在实践中实施它!愉快的制作!

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