張江亞 王靜

【摘 要】本論文介紹了霍爾傳感器的原理，對(duì)霍爾傳感器進(jìn)行了深入研究，對(duì)霍爾傳感器在測(cè)速中的實(shí)際運(yùn)用進(jìn)行了詳細(xì)的分析，并對(duì)霍爾傳感器測(cè)速系統(tǒng)進(jìn)行了設(shè)計(jì)。此系統(tǒng)以單片機(jī)為控制核心，通過霍爾傳感器準(zhǔn)確及時(shí)收集車方位信號(hào)和車輪轉(zhuǎn)速等信息，實(shí)現(xiàn)了簡(jiǎn)單的加減速功能的基礎(chǔ)上，還實(shí)現(xiàn)了汽車的測(cè)速功能、調(diào)速功能。

【關(guān)鍵詞】霍爾傳感器;測(cè)速;單片機(jī)

1.研究背景與研究?jī)?nèi)容

傳感器，實(shí)際上是一種能量轉(zhuǎn)換器，從外部接收被測(cè)量信息，并根據(jù)一定的法則，其他測(cè)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(cè)量領(lǐng)域上有很大的引用。霍爾傳感器是以霍爾效應(yīng)為基礎(chǔ)的，它是將被測(cè)量轉(zhuǎn)變成電動(dòng)勢(shì)然后進(jìn)行輸出的傳感器。但是霍爾傳感器的被測(cè)量的信息轉(zhuǎn)換成電動(dòng)勢(shì)的效率很低、溫度對(duì)傳感器的影響大、要求轉(zhuǎn)換精度較高，所以使用溫度補(bǔ)償來來彌補(bǔ)這些缺點(diǎn)是很有必要的。本文進(jìn)行了以下控制部分采用單片機(jī)來實(shí)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(hào)，當(dāng)信號(hào)變化時(shí)，可隨時(shí)調(diào)整脈沖寬度調(diào)制控制電機(jī)和位置信號(hào)，本系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單，加速和減速功能的基礎(chǔ)上，還完成了電動(dòng)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(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)，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(chǎng)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(hào)。傳感器一般由敏感元件、轉(zhuǎn)換元件、測(cè)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(jìn)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(qiáng)度為B的磁場(chǎng)，那么，在垂直于電流和磁場(chǎng)的方向上（即霍爾輸出端之間），就會(huì)產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)，電動(dòng)勢(shì)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(qiáng)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(chǎng)，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(cè)量、精密測(cè)量、位移、振動(dòng)、角差、速度等，在工業(yè)生產(chǎn)和高精度測(cè)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(cè)速系統(tǒng)方案

要想實(shí)現(xiàn)此測(cè)速裝置，該系統(tǒng)使用了兩片AT89S52單片機(jī)，根據(jù)設(shè)計(jì)的基本要求，將一個(gè)單片機(jī)分為霍爾傳感器測(cè)量模塊LCD1602測(cè)量顯示模塊。另一個(gè)單片機(jī)系統(tǒng)可以分為時(shí)鐘速度監(jiān)控模塊模塊、存儲(chǔ)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(duì)兩個(gè)單片機(jī)進(jìn)行測(cè)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(cè)量，測(cè)量軸的旋轉(zhuǎn)角速度ω時(shí)，磁輪旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)反轉(zhuǎn)器附屬裝置被固定，各微型磁鐵分別生成對(duì)應(yīng)的脈沖，可以每分鐘發(fā)送的脈沖數(shù)進(jìn)行檢測(cè)，可以測(cè)定物體的速度，將頻率計(jì)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(cè)速系統(tǒng)設(shè)計(jì)

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(gè)系統(tǒng)，3144開關(guān)霍爾傳感器模型，保持單片機(jī)VCC接地和P3.2銷，這個(gè)模塊和LCD1602顯示模塊的速度、可以測(cè)量電機(jī)轉(zhuǎn)速脈沖，電機(jī)的速度是通過單片機(jī)處理和操作。3144A霍爾傳感器的原理如圖，開關(guān)動(dòng)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(diǎn)是：當(dāng)功率狀態(tài)發(fā)生變化時(shí)，系統(tǒng)將會(huì)提示，系統(tǒng)也會(huì)指示信號(hào)輸出何時(shí)輸出。單通道信號(hào)輸出;當(dāng)模塊未觸發(fā)時(shí)，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(gè)帶有磁場(chǎng)切割的信號(hào)輸出;線路板的輸出開關(guān)可直接與單片機(jī)或存儲(chǔ)繼電器模塊、蜂鳴器模塊等連接，可用于電機(jī)轉(zhuǎn)速測(cè)量或者位置檢測(cè)等。

在此系統(tǒng)選用了LED1602顯示屏，組成了本系統(tǒng)的LED測(cè)速顯示模塊。模塊共有1個(gè)LED1602顯示屏，有16個(gè)引腳，它的VCC和GND引腳對(duì)應(yīng)接在單片機(jī)的VCC和GND上，VL 經(jīng)電位器接地，此模塊與霍爾傳感器測(cè)速模塊共同作用，可將測(cè)得的實(shí)際速度顯示在LCD1602顯示屏上。此系統(tǒng)以 24C02N存儲(chǔ)芯片組成的存儲(chǔ)模塊，在其電路當(dāng)中，24C02N 芯片的SDA，SCL，WP引腳接在AT89S52單片機(jī)的P1.5，P1.6，GND引腳上，其組成的結(jié)構(gòu)能夠?qū)纹瑱C(jī)的數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)，以便數(shù)據(jù)的丟失，具有保護(hù)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(tái)AT89S52單片機(jī)為基礎(chǔ)，根據(jù)設(shè)計(jì)的基本要求，霍爾傳感器系統(tǒng)測(cè)量脈沖信號(hào)，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速模塊向單片機(jī)發(fā)出脈沖信號(hào)存儲(chǔ)模塊。通過單片機(jī)和時(shí)鐘模塊和中斷處理，通過液晶屏上的LCD1602顯示模塊來測(cè)量實(shí)際的速度和里程值，如果實(shí)際速度超過警告。

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