張江亞 王靜

【摘 要】本論文介紹了霍爾傳感器的原理，對霍爾傳感器進行了深入研究，對霍爾傳感器在測速中的實際運用進行了詳細的分析，并對霍爾傳感器測速系統(tǒng)進行了設(shè)計。此系統(tǒng)以單片機為控制核心，通過霍爾傳感器準(zhǔn)確及時收集車方位信號和車輪轉(zhuǎn)速等信息，實現(xiàn)了簡單的加減速功能的基礎(chǔ)上，還實現(xiàn)了汽車的測速功能、調(diào)速功能。

【關(guān)鍵詞】霍爾傳感器;測速;單片機

1.研究背景與研究內(nèi)容

傳感器，實際上是一種能量轉(zhuǎn)換器，從外部接收被測量信息，并根據(jù)一定的法則，其他測量的或必要的形式的信息被轉(zhuǎn)換成輸出。伴隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，傳感器技術(shù)在速度的測量領(lǐng)域上有很大的引用?；魻杺鞲衅魇且曰魻栃?yīng)為基礎(chǔ)的，它是將被測量轉(zhuǎn)變成電動勢然后進行輸出的傳感器。但是霍爾傳感器的被測量的信息轉(zhuǎn)換成電動勢的效率很低、溫度對傳感器的影響大、要求轉(zhuǎn)換精度較高，所以使用溫度補償來來彌補這些缺點是很有必要的。本文進行了以下控制部分采用單片機來實現(xiàn)操作，汽車輪胎和車的轉(zhuǎn)速是由霍爾傳感器采集的信號，當(dāng)信號變化時，可隨時調(diào)整脈沖寬度調(diào)制控制電機和位置信號，本系統(tǒng)的實現(xiàn)簡單，加速和減速功能的基礎(chǔ)上，還完成了電動汽車速度、速度等。

1.1 傳感器的組成

傳感器的類型有很多，這些傳感器的作用是將各種非電輸入量信號轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?，其中非電輸入量如光線、濕度、溫度、位移、流量、重量、壓力、電磁場等在自己控制的系統(tǒng)中就是利用了傳感器把當(dāng)前工作的環(huán)境轉(zhuǎn)變成了電信號。傳感器一般由敏感元件、轉(zhuǎn)換元件、測量電路以及輔助電源組成。

1.2霍爾傳感器的原理

準(zhǔn)備金屬或半導(dǎo)體元件的薄片;在這些薄片的兩邊進行通電，產(chǎn)生的電流記為I，在垂直于金屬的方向添加磁感應(yīng)強度為B的磁場，那么，在垂直于電流和磁場的方向上（即霍爾輸出端之間），就會產(chǎn)生電動勢，電動勢記為UH。我們把這種現(xiàn)象稱為霍爾效應(yīng)。

UH=RHIB/d，

式中：RH—霍爾常數(shù)，m3.C-1;控制電流，A;B--? ?磁感應(yīng)強度，T;

霍爾效應(yīng)傳感器是一種基于霍爾效應(yīng)原理的組件。而附加磁場，利用霍爾電壓與線性比例關(guān)系，可以做各種電子和電氣測量、精密測量、位移、振動、角差、速度等，在工業(yè)生產(chǎn)和高精度測量控制系統(tǒng)必須基于精密傳感器收集信息，霍耳效應(yīng)傳感器有很高的可靠性、高敏感度和高穩(wěn)定性。

2.霍爾傳感器測速系統(tǒng)方案

要想實現(xiàn)此測速裝置，該系統(tǒng)使用了兩片AT89S52單片機，根據(jù)設(shè)計的基本要求，將一個單片機分為霍爾傳感器測量模塊LCD1602測量顯示模塊。另一個單片機系統(tǒng)可以分為時鐘速度監(jiān)控模塊模塊、存儲模塊、按鍵控制模塊、速度調(diào)節(jié)數(shù)字管顯示模塊，以及通過串口235對兩個單片機進行測量速度和速度反饋。

霍爾式開關(guān)集成電路和磁盤構(gòu)成。磁輪輸入軸，軸測量，測量軸的旋轉(zhuǎn)角速度ω時，磁輪旋轉(zhuǎn)磁場反轉(zhuǎn)器附屬裝置被固定，各微型磁鐵分別生成對應(yīng)的脈沖，可以每分鐘發(fā)送的脈沖數(shù)進行檢測，可以測定物體的速度，將頻率計的頻率用f表示，粘貼的磁鋼數(shù)用Z表示，則轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)速可以表示為

2.1霍爾傳感器測速系統(tǒng)設(shè)計

在此系統(tǒng)中，選擇了3144型開關(guān)霍爾傳感器，霍爾速度傳感器模塊系統(tǒng)形成的這個系統(tǒng)，3144開關(guān)霍爾傳感器模型，保持單片機VCC接地和P3.2銷，這個模塊和LCD1602顯示模塊的速度、可以測量電機轉(zhuǎn)速脈沖，電機的速度是通過單片機處理和操作。3144A霍爾傳感器的原理如圖，開關(guān)動作更為準(zhǔn)確有效的原因是BNP與BRP之間的存在落后延遲。工作的特點是：當(dāng)功率狀態(tài)發(fā)生變化時，系統(tǒng)將會提示，系統(tǒng)也會指示信號輸出何時輸出。單通道信號輸出;當(dāng)模塊未觸發(fā)時，輸出電平低;該模塊具有觸發(fā)器，輸出電平高，靈敏度可以非常精確的調(diào)整處理;有一個帶有磁場切割的信號輸出;線路板的輸出開關(guān)可直接與單片機或存儲繼電器模塊、蜂鳴器模塊等連接，可用于電機轉(zhuǎn)速測量或者位置檢測等。

在此系統(tǒng)選用了LED1602顯示屏，組成了本系統(tǒng)的LED測速顯示模塊。模塊共有1個LED1602顯示屏，有16個引腳，它的VCC和GND引腳對應(yīng)接在單片機的VCC和GND上，VL 經(jīng)電位器接地，此模塊與霍爾傳感器測速模塊共同作用，可將測得的實際速度顯示在LCD1602顯示屏上。此系統(tǒng)以 24C02N存儲芯片組成的存儲模塊，在其電路當(dāng)中，24C02N 芯片的SDA，SCL，WP引腳接在AT89S52單片機的P1.5，P1.6，GND引腳上，其組成的結(jié)構(gòu)能夠?qū)纹瑱C的數(shù)據(jù)進行存儲，以便數(shù)據(jù)的丟失，具有保護數(shù)據(jù)的功能。

3.研究總結(jié)

論文發(fā)現(xiàn)霍爾傳感器的使用有很重要的作用，該系統(tǒng)以兩臺AT89S52單片機為基礎(chǔ)，根據(jù)設(shè)計的基本要求，霍爾傳感器系統(tǒng)測量脈沖信號，電動機轉(zhuǎn)速模塊向單片機發(fā)出脈沖信號存儲模塊。通過單片機和時鐘模塊和中斷處理，通過液晶屏上的LCD1602顯示模塊來測量實際的速度和里程值，如果實際速度超過警告。

參考文獻

[1]吳炳勝.80C51單片機原理與應(yīng)用[M].北京：冶金工業(yè)出版社，2001.

[2]楊日容.基于 ARM 和 Modbus 協(xié)議的三自由度直流電機控制系統(tǒng)設(shè)計[J].制造業(yè)自動化，2015，37（10）：98-100.

[3] 左兆陸，鄭賓，丁高林，等.基于紅外線光電開關(guān)的測速系統(tǒng)設(shè)計與應(yīng)用[J].自動化與儀表，2011，3（8）：82-84.

[4]李廣弟，朱月秀，王秀山.單片機基礎(chǔ)[M].北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2003.

[5]潘世永，牟行軍，郝衛(wèi)東.單片機原理及應(yīng)用[M].重慶：重慶大學(xué)出版社，2001.