电流霍尔传感器在电机调速系统中的应用

摘要：为了实现对电动机、机床主轴等旋转设备的电机转速检测及其性能优化，本文提出了基于霍尔传感器的电机转速调节系统，结合以MSP430单片机作为整个系统的主控制器，实现非接触测量和LED显示，并在电机超速时实现了系统报警的设计思路。通过将单片机与传感器技术有效结合起来，之后进行基于霍尔传感器的电机测速电路设计及调试，结果表明经过优化所设计的硬件电路部分及其软件程序是完全有效和可靠的，不仅满足了整体设计要求，而且实现了对待测电机转速的高精度、非接触式测量和性能监控。

1霍尔传感器

根据霍尔效应，人们用半导体材料制成的元件叫霍尔元件。它具有对磁场敏感、结构简单、体积小、频率响应宽、输出电压变化大和使用寿命长等优点，因此，在测量、自动化、计算机和信息技术等领域得到广泛的应用。

霍尔传感器都具有较强的抗外磁场干扰能力，但是，为了获得较高的测量准确度，当有较强的磁场干扰时，要采取适当的措施来解决。通常方法有：其一调整模块方向，使外磁场对模块的影响最小;其二在模块上加罩一个抗磁场的金属屏蔽罩。

2硬件电路设计

基于MSP430单片机为控制核心的整体结构如下所示(图2)。该设计系统包括霍尔传感器转速测量部分、信号放大滤波电路、MSP430单片机系统、LED显示电路、报警电路、串口通讯电路、电机调速驱动电路和电源电路等。以上电路各部分协同实现来完成信号的采集、信号调理，以及信号单片机的输入和单片机输出等功能。

3系统软件设计

系统软件设计主要包括两部分，即MSP430的下位机软件设计和上位机软件设计部分。其中，下位机软件设计完成对霍尔传感器采集电机转速的脉冲信号个数统计，将所记数字经过换算成标准转速值在LED上显示，之后将温度传感器反馈的温度信号经模数转换后输入到单片机，单片机经过串口通信RS485发送至上位机，，完成PID自动控制过程;上位机软件的设计主要是根据下位机的要求而设计的，主要完成对下位机温度数据、转速数据的采集、数据分析和图形显示等过程，并且也实现了数据的保存与打开功能，对电机转速的自动控制及超速报警的功能。在MATLAB GUI界面上完成设计，设计了GUI的串口属性。

4霍尔传感器产品介绍

霍尔电流传感器主要适用于交流、直流、脉冲等复杂信号的隔离转换，通过霍尔效应原理使变换后的信号能够直接被AD、DSP、PLC、二次仪表等各种采集装置直接采集和接受，响应时间快，电流测量范围宽精度高，过载能力强，线性好，抗干扰能力强。适用于电流监控及电池应用、逆变电源及太阳能电源管理系统、直流屏及直流马达驱动、电镀、焊接应用、变频器，UPS伺服控制等系统电流信号采集和反馈控制。

霍尔传感器可以测量任意波形的电流和电压，如：直流、交流、脉冲波形等，甚至对瞬态峰值的测量。副边电流忠实地反应原边电流的波形。而普通互感器则是无法与其比拟的，它一般只适用于测量50Hz正弦波。
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