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交流激励时霍尔式传感器的位移实验重点

交流激励时霍尔式传感器的位移实验重点
交流激励时霍尔式传感器的位移实验重点

交流激励时霍尔式传感器的位移实验

一、实验目的:了解交流激励时霍尔片的特性。

二、基本原理:交流激励时霍尔元件与直流激励一样,基本工作原理相同,不同之处是测量电路。

三、需用器件与单元:霍尔传感器实验模板、霍尔传感器、直流源±4V、±15V、测微头、数显单元,相敏检波、移相、滤波模板、双线示波器。

四、实验步骤:

1、传感器安装如下图,实验模板上连线见图5-3。

霍尔实验模板移相、相敏、低通模板

霍尔传感器安装示意图

5-3 交流激励时霍尔传感器位移实验接线图

2、调节音频振荡器频率和幅度旋扭,从L V输出用示波器测量,使输出为1KH Z、峰-峰值为4V,引入电路中(激励电压从音频输出端L V输出频率1KH Z,幅值为4V峰-峰值,注意电压过大会烧坏霍尔元件)。

3、调节测微头使霍尔传感器处于磁钢中点,先用示波器观察使霍尔元件不等位电势为最小,然后从数显表上观察,调节电位器R W1、R W2使显示为零。

4、调节测微头使霍尔传感器产生一个较大位移,利用示波器观察相敏检波器输出,旋转移相单元电位器RW和相敏检波电位器RW,使示波器显示全波整流波形,且数显表显示相对值。

5、使数显表显示为零,然后旋动测微头记下每转动0.2mm时表头读数,填入表5-2。

6、根据表5-2作出V-X曲线,计算不同量程时的非线性误差。

五、思考题:

利用霍尔元件测量位移和振动时,使用上有何限制?

霍尔传感器位移特性实验

实验14 直流激励时霍尔传感器位移特性实验 141270046 自动化杨蕾生 一、实验目的: 了解直流激励时霍尔式传感器的特性。 二、基本原理: 根据霍尔效应,霍尔电势U H=K H IB,当霍尔元件处在梯度磁场中运动时,它的电势会发生变化,利用这一性质可以进行位移测量。 三、需用器件与单元: 主机箱、霍尔传感器实验模板、霍尔传感器、测微头、数显单元。 四、实验步骤: 1、霍尔传感器和测微头的安装、使用参阅实验九。按图14示意图接线(实验模板的输出V o1接主机箱电压表Vin),将主机箱上的电压表量程(显示选择)开关打到2V档。 2、检查接线无误后,开启电源,调节测微头使霍尔片大致在磁铁中间位置,再调节Rw1使数显表指示为零。 3、以某个方向调节测微头2mm位移,记录电压表读数作为实验起始点;再反方向调节测微头每增加0.2mm记下一个读数,将读数填入表14。

作出V-X曲线,计算不同线性范围时的灵敏度和非线性误差。 五、实验注意事项: 1、对传感器要轻拿轻放,绝不可掉到地上。 2、不要将霍尔传感器的激励电压错接成±15V,否则将可能烧毁霍尔元件。 六、思考题: 本实验中霍尔元件位移的线性度实际上反映的是什么量的变化? 答:本人认为应该是实际的输入、输出与拟合的理想的直线的偏离程度的变化,当X不同的时候,实际的输出值与根据拟合直线得到的数值的偏离值是不相同的。 七、实验报告要求: 1、整理实验数据,根据所得得实验数据做出传感器的特性曲线。 实验数据如下: 表9-2

(1)由上图可知灵敏度为S=ΔV/ΔX=-0.9354V/mm (2)由上图可得非线性误差: 当x=1mm时, Y=-0.9354×1+1.849=0.9136 Δm =Y-0.89=0.0236V yFS=1.88V δf =Δm /yFS×100%=1.256% 当x=3mm时: Y=-0.9354×3+1.849=-0.9572V Δm =Y-(-0.94)=-0.0172V yFS=1.88V δf =Δm /yFS×100%=0.915% 2、归纳总结霍尔元件的误差主要有哪几种,各自的产生原因是什么,应怎样进 行补偿。 答:(1)零位误差。零位误差由不等位电势所造成,产生不等位电势的主要原因是:两个霍尔电极没有安装在同一等位面上;材料不均匀造成电阻分布不均匀;控制电极接触不良,造成电流分布不均匀。补偿方法是加一不等位电势补偿电路。 (2)温度误差。因为半导体对温度很敏感,因而其霍尔系数、电阻率、霍尔电势的输入、输出电阻等均随温度有明显的变化,导致了霍尔元件产生温度误差。补偿方法是采用恒流源供电和输入回路并联电阻。

传感器测试实验报告

实验一 直流激励时霍尔传感器位移特性实验 一、 实验目的: 了解霍尔式传感器原理与应用。 二、基本原理: 金属或半导体薄片置于磁场中,当有电流流过时,在垂直于磁场和电流的方向上将产生电动势,这种物理现象称为霍尔效应。具有这种效应的元件成为霍尔元件,根据霍尔效应,霍尔电势U H =K H IB ,当保持霍尔元件的控制电流恒定,而使霍尔元件在一个均匀梯度的磁场中沿水平方向移动,则输出的霍尔电动势为kx U H ,式中k —位移传感器的灵敏度。这样它就可以用来测量位移。霍尔电动势的极性表示了元件的方向。磁场梯度越大,灵敏度越高;磁场梯度越均匀,输出线性度就越好。 三、需用器件与单元: 霍尔传感器实验模板、霍尔传感器、±15V 直流电源、测微头、数显单元。 四、实验步骤: 1、将霍尔传感器安装在霍尔传感器实验模块上,将传感器引线插头插入实验模板的插座中,实验板的连接线按图9-1进行。1、3为电源±5V , 2、4为输出。 2、开启电源,调节测微头使霍尔片大致在磁铁中间位置,再调节Rw1使数显表指示为零。 图9-1 直流激励时霍尔传感器位移实验接线图 3、测微头往轴向方向推进,每转动0.2mm 记下一个读数,直到读数近似不变,将读数填入表9-1。 表9-1 X (mm ) V(mv)

作出V-X曲线,计算不同线性范围时的灵敏度和非线性误差。 五、实验注意事项: 1、对传感器要轻拿轻放,绝不可掉到地上。 2、不要将霍尔传感器的激励电压错接成±15V,否则将可能烧毁霍尔元件。 六、思考题: 本实验中霍尔元件位移的线性度实际上反映的时什么量的变化? 七、实验报告要求: 1、整理实验数据,根据所得得实验数据做出传感器的特性曲线。 2、归纳总结霍尔元件的误差主要有哪几种,各自的产生原因是什么,应怎样进行补偿。

霍尔式加速度传感器

湖南科技大学 课程设计 题目霍尔式加速度传感器 作者伍文斌 学院机电工程学院 专业测控技术与仪器 学号1403030104 指导教师杨淑仪、凌启辉 二零一七年六月二十日

目录 摘要 (3) 第一章霍尔传感器基本原理 (4) 1.1霍尔效应 (4) 1.2霍尔元件 (5) 第二章加速度传感器设计方案 (6) 2.1设计理念 (6) 2.2设计电路图 (6) 2.3电路图解析 (7) 第三章传感器结构参数 (10) 第四章参考文献

摘要 霍尔传感器是基于霍效应而将被测量转化成电动势输出的一种传感器。霍尔元件已发展成一个品种多样的磁传感器产品簇,并且得到广泛的应用。霍尔器件是一种磁传感器,用它可以检测磁场及其变化,可以在各种与磁有关的场合中使用。霍尔传感器以霍尔效应为其工作原理。本文的加速度传感器属于霍尔开关器件,当物体移动时,若使其表面带上一定磁场,当其接近传感器时,会输出高电平,通过计算一定时间内的转的圈数(如汽车轮胎的转动圈数),可以得到物体运动的加速度(如汽车行驶的加速度)。霍尔开关器件无触点、无磨损、输出波形清晰、无抖动、无回跳、位置重复精度高。取用了各种补偿和保护措施的霍尔器件的工作温度范围宽等特点,因此应用广泛。 关键字:霍尔效应;霍尔开关器件;转动;加速度

第一章霍尔传感器基本原理 1.1霍尔效应 所谓霍尔效应,是指磁场作用于载流金属导体、半导体中的载流子时,产生横向电位差的物理现象。金属的霍尔效应是1879年被美国物理学家霍尔发现的。当电流通过金属箔片时,若在垂直于电流的方向施加磁场,则金属箔片两侧面会出现横向电位差。半导体中的霍尔效应比金属箔片中更为明显,而铁磁金属在居里温度以下将呈现极强的霍尔效应。 利用霍尔效应可以设计制成多种传感器。霍尔电位差UH的基本关系为 UH=RHIB/d (18) RH=1/nq(金属)(19) 式中RH——霍尔系数: n——载流子浓度或自由电子浓度;

霍尔传感器制作实训报告

佛山职业技术学院 实训报告 课程名称传感器及应用 报告内容霍尔传感器制作与调试 专业电气自动化技术 班级08152 姓名陈红杰‘’‘’‘’‘’‘’‘’‘’‘ 学号31 二0一0年六月 佛山职业技术学院

《传感器及应用》 霍尔传感器制作实训报告 班级08152学号31 姓名陈红杰时间2009-2010第二学期项目名称霍尔传感器电路制作与 指导老师张教雄谢应然调试 一、实验目的与要求: 1.对霍尔传感器的实物(电路部分)进行一个基本的了解。 2.了解双层PCB板以及一定(霍尔传感器)的焊接排版的技术和工艺。 二、实验仪器、设备与材料: 1.认识霍尔传感器(电路部分)的元件(附图如下): 2.焊接电路PCB板(双层)和对电路设计的排版工艺的了解。 3.对霍尔传感器的电路原理图进行基本的分析(附图如下):

实验开始,每组会得到分发的元件,我先由霍尔传感器的电路原理图开始分析,将每个元件插放好位置,这点很重要,如果出了问题那么会使电路不能正常工作,严重的还有可能导致电路元件受损而无法恢复。所以我先由霍尔传感器的电路原理图开始着手,分析清楚每个元件的指定位置,插放好了之后再由焊接,最后要把多余的脚剪掉。 整个电路的元件除了THS119是长脚直插式元件之外,其余的元件均为低位直插或者贴板直插。 焊接的过程中,所需要注意的事情就是不能出现虚焊脱焊或者更严重的烙铁烫坏元件的表壳封装损坏印制电路板等。这些都是在焊接的整个过程中要注意的事情。 比如,焊接三端稳压管7812时,要考虑到电路板的外壳封装和三端稳压管7812的散热问题,如果直插焊接的话那么就会放不进塑料外壳里,还有直插没有折引脚的话对三端稳压管7812的散热影响很大。综合这些因素再去插放焊接元件,效果会好很多。 又比如,焊接THS119的时,原本PCB板在设计的时已经排好版了,就是在TL082的背面插放THS119。这样的设计很巧妙,能够保证每一个THS119插进去焊接完了之后都能很好地与塑料外壳严密配合安放进去。因为这是利用了IC引脚与PCB板的间距来实现定距离的,绝不会给焊接带来任何麻烦。 最后,顺便提及一下,在保证能将每一个元件正确地焊接在印制电路板上的前提条件下要尽量将元件插放焊接得美观。 五、实验心得体会 (1)首先,从整个霍尔传感器来看,设计的电路的合理性,元件的选用,还有焊接的制作工艺是保证整个电路能正常工作前提。 (2)在学习电子电路的过程中,急需有一个过度期,焊接霍尔传感器电路的过程当中就会得到一个这样的练习。 (3)简单的说就是,拿到一张电路原理图未必做得出一个比较好的产品,这里需要对整个电路设计的元件参数的考虑和排版,元件插放等等。只有将这些问题逐一解决了,才能做好一个电路,也只有这样才能做好一个产品。 (4)霍尔电压随磁场强度的变化而变化,磁场越强,电压越高,磁场越弱,电压越低。霍尔电压值很小,通常只有几个毫伏,但经集成电路中的放大器放大,就能使该电压放大到足以输出较强的信号。若使霍尔集成电路起传感作用,需要用机械的方法来改变磁场强度。 六、实验收获 从拿到第一个元件开始,我仍然没有太多的收获,直到开始分析整个电路原理图的时候才慢慢开始了解到一些确实精巧的设计,可以说是独具匠心,到整个霍尔传感器电路完成之后才算是明白了一二。 在此,我具体地说说。首先,为什么不用一个普通的稳压管替代Z2这个精密稳压集成电路TL431呢?我查阅相关资料知道它的温度范围宽能在 区间工作。将其的R、C脚并焊再串上一个电阻来等效代替电

基于线性霍尔元件的位移传感器设计

郑州轻工业学院 传感器及应用系统课程设计说明书基于线性霍尔元件的位移传感器 姓名:吴富昌 专业班级:电子信息工程13-01 学号:9 指导老师:陆立平 时间:2016.6.27 -2016.7.1

郑州轻工业学院 课程设计任务书 题目基于线性霍尔元件的位移传感器设计 专业、班级电子信息工程13-01 学号39 姓名吴富昌 主要内容、基本要求、主要参考资料等: 一、主要内容: 利用线性霍尔元件设计一个位移传感器。 二、基本要求: (1)设计一个位移传感器,并设计相关的信号处理电路。 (2)为达到误差控制要求,需要对霍尔元件的误差进行补偿校正,主要包含霍尔元件的零位误差及补偿和温度误差及补偿。 (3)完成系统框图和电路原理图的设计和绘制,系统理论分析和设计详细明确,有理有据。 (4)信号处理电路应包含激励信号电路、消除不等位电势补偿电路、放大电路、相敏检波电路和低通滤波电路等。 (5)利用软件仿真,得出主要信号输入输出点的波形,根据仿真结果验证设计功能的可行性、参数设计的合理性。 (6)根据模拟结果计算位移传感器的迟滞误差、线性度和灵敏度等参数。 (7)写出3000~5000字的设计报告,主体文本字号为小四号,标题章节字号依照美观合理原则选择,并合理加黑,字体均为宋体。 三、主要参考资料: (1)何金田,张斌主编,传感器原理与应用课程设计指南。哈尔滨:哈尔

滨工业大学出版社,2009.01. (2)周继明,刘先任、江世明等,传感器技术与应用实验指导及实验报告。长沙:中南大学出版社,2006.08. (3)陈育中,霍尔传感器测速系统的设计,科学技术与工程,2010,10:7529-7532. 完成期限:2016年6月27 日-2016年7月1日 指导教师签章: 专业负责人签章: 2016年 6 月27 日 基于线性霍尔元件的位移传感器设计 摘要 霍尔传感器是基于霍效应而将被测量转化成电动势输出的一种传感器。霍尔元件已发展成一个品种多样的磁传感器产品簇,并且得到广泛的应用。霍尔器件是一种磁传感器,用它可以检测磁场及其变化,可以在各种与磁有关的场合中使用。霍尔期间以霍尔效应为其工作原理。当被测物体分别与恒定电流I和恒定磁场B垂直二当被测物体相对于原来位置有微小位移变化时,会产生变化的磁通量,会在导体垂直于磁场和电流的两个端面之间产生电势差,即UH(霍尔电压)。本文主要研究微小位移与霍尔电压的关系来设计霍尔位移传感器。 关键词霍尔传感器位移霍尔电压

霍尔齿轮转速传感器的工作原理和优点

霍尔齿轮转速传感器的工作原理和优点 作者: 发布时间:2009-11-25 来源: 关键字:霍尔转速传感器 霍尔转速传感器的主要工作原理是霍尔效应,也就是当转动的金属部件通过霍尔传感器的磁场时会引起电势的变化,通过对电势的测量就可以得到被测量对象的转速值。霍尔转速传感器的主要组成部分是传感头和齿圈,而传感头又是由霍尔元件、永磁体和电子电路组成的。 霍尔转速传感器的工作原理 霍尔转速传感器在测量机械设备的转速时,被测量机械的金属齿轮、齿条等运动部件会经过传感器的前端,引起磁场的相应变化,当运动部件穿过霍尔元件产生磁力线较为分散的区域时,磁场相对较弱,而穿过产生磁力线较为几种的区域时,磁场就相对较强。 霍尔转速传感器就是通过磁力线密度的变化,在磁力线穿过传感器上的感应元件时,产生霍尔电势。霍尔转速传感器的霍尔元件在产生霍尔电势后,会将其转换为交变电信号,最后传感器的内置电路会将信号调整和放大,输出矩形脉冲信号。 霍尔转速传感器的测量方法 霍尔转速传感器的测量必须配合磁场的变化,因此在霍尔转速传感器测量非铁磁材质的设备时,需要事先在旋转物体上安装专门的磁铁物质,用以改变传感器周围的磁场,这样霍尔转速传感器才能准确的捕捉到物质的运动状态。 霍尔转速传感器主要应用于齿轮、齿条、凸轮和特质凹凸面等设备的运动转速测量。高转速磁敏电阻转速传感器除了可以测量转速以外,还可以测量物体的位移、周期、频率、扭矩、机械传动状态和测量运行状态等。 霍尔转速传感器目前在工业生产中的应用很是广泛,例如电力、汽车、航空、纺织和石化等领域,都采用霍尔转速传感器来测量和监控机械设备的转速状态,并以此来实施自动化管理与控制。 霍尔转速传感器的应用优势 霍尔转速传感器的应用优势主要有三个,一是霍尔转速传感器的输出信号不会受到转速值的影响,二是霍尔转速传感器的频率相应高,三是霍尔转速传感器对电磁波的抗干扰能力强,因此霍尔转速传感器多应用在控制系统的转速检测中。 同时,霍尔转速传感器的稳定性好,抗外界干扰能力强,如抗错误的干扰信号等,因此不易因环境的因素而产生误差。霍尔转速传感器的测量频率范围宽,

传感器实验报告 (2)

传感器实验报告(二) 自动化1204班蔡华轩 U201113712 吴昊 U201214545 实验七: 一、实验目的:了解电容式传感器结构及其特点。 二、基本原理:利用平板电容C=εA/d 和其它结构的关系式通过相应的结 构和测量电路可以选择ε、A、d 中三个参数中,保持二个参数不变,而 只改变其中一个参数,则可以有测谷物干燥度(ε变)测微小位移(变d)和测量液位(变A)等多种电容传感器。 三、需用器件与单元:电容传感器、电容传感器实验模板、测微头、相敏 检波、滤波模板、数显单元、直流稳压源。 四、实验步骤: 1、按图6-4 安装示意图将电容传感器装于电容传感器实验模板上。 2、将电容传感器连线插入电容传感器实验模板,实验线路见图7-1。图 7-1 电容传感器位移实验接线图 3、将电容传感器实验模板的输出端V01 与数显表单元Vi 相接(插入主控 箱Vi 孔),Rw 调节到中间位置。 4、接入±15V 电源,旋动测微头推进电容传感器动极板位置,每间隔0.2mm 图(7-1) 五、思考题: 试设计利用ε的变化测谷物湿度的传感器原理及结构,并叙述一 下在此设计中应考虑哪些因素? 答:原理:通过湿度对介电常数的影响从而影响电容的大小通过电压表现出来,建立起电压变化与湿度的关系从而起到湿度传感器的作用;结构:与电容传感器的结构答大体相同不同之处在于电容面板的面积应适当增大使测量灵敏度更好;设计时应考虑的因素还应包括测量误差,温度对测量的影响等

六:实验数据处理 由excle处理后得图线可知:系统灵敏度S=58.179 非线性误差δf=21.053/353=6.1% 实验八直流激励时霍尔式传感器位移特性实验 一、实验目的:了解霍尔式传感器原理与应用。 二、基本原理:霍尔式传感器是一种磁敏传感器,基于霍尔效应原理工作。 它将被测量的磁场变化(或以磁场为媒体)转换成电动势输出。 根据霍尔效应,霍尔电势UH=KHIB,当霍尔元件处在梯度磁场中 运动时,它就可以进行位移测量。图8-1 霍尔效应原理 三、需用器件与单元:霍尔传感器实验模板、霍尔传感器、直流源±4V、± 15V、测微头、数显单元。 四、实验步骤: 1、将霍尔传感器按图8-2 安装。霍尔传感器与实验模板的连接 按图8-3 进行。1、3 为电源±4V,2、4 为输出。图8-2 霍尔 传感器安装示意图 2、开启电源,调节测微头使霍尔片在磁钢中间位置再调节RW2 使数显表指示为零。

传感器的位移测量实验

位移测量实验报告 专业班级姓名实验仪器编号实验日期 一、实验目得 掌握常用得位移传感器得测量原理、特点及使用,并进行静态标定。 二、实验仪器 CSY10B型传感器系统实验仪。 三、实验内容 (一)电涡流传感器测位移实验· 1、测量原理 扁平线圈中通以交变电流,与其平行得金属片中产生电涡流。电涡流得大小影响线圈得阻抗Z。Z = f(ρ,μ,ω,x)。 不同得金属材料有不同得ρ、μ,线圈接入相应得电路中,用铁、铝两种不同得金属材料片分别标定出测量电路得输出电压U与距离x得关系曲线。 2、测试系统组建 电涡流线圈、电涡流变换器(包括振荡器、测量电路及低通滤波输出电路)、测微头、电压表、金属片。 3、试验步骤 4、数据分析与讨论 画出输入输出关系曲线,确定量程,非线性误差,在测量范围内计算灵敏度,进行误差分析。

(二)光纤传感器测位移实验 1、测量原理 反射式光纤传感器属于结构型, 工作原理如图。 反射式位移传感器原理 当发光二极管发射红外光线经光纤照射至反射体,被反射得光经接收光纤至光电元件。经光电元件转换为电信号。经相应得测量电路测出照射至光电元件得光强得变化。 2、组建测试系统 光纤、光电元件、发光二级管、光电变换测量电路、数字电压表、反射体(片)、测微头。 3、实验步骤 4、数据分析与讨论 画出输入输出关系曲线,确定量程,非线性误差,在测量范围内计算灵敏度,进行误差分析。 (三)电容式传感器测位移实验 1、测量原理

电容式传感器就是将被测物理量转换成电容量得变化来实现测量得。本实验采用得电容式传感器为二组固定极片与一组动极片组成二个差动变化得变面积型平行极板电容式传感器。。 电容式位移传感器测量系统方框图: 2、组建测试系统 需用器件与单元:机头中得振动台、测微头、电容传感器;显示面板中得电压表;调理电路面板传感器输出单元中得电容;调理电路单元中得电容变换器(包括了振荡电路、测量电路与低通滤波电路在内)、差动放大器。 3、实验步骤 1)、接线。调节测微头得微分筒使测微头得测杆端部与振动台吸合,再逆时针调节测微头得微分筒(振动台带动电容传感器得动片阻上升),直到电容传感器得动片组与静片组上沿基本平齐为止(测微头得读数大约为20mm左右)作为位移得起始点。 2)、检查接线无误后,合上主、副电源开关,读取电压表显示值为起始点得电压,填入下表中。 3)、仔细、缓慢地顺时针调节测微头得微分筒一圈△X=0、5mm电压表上读出相应得电压值,填入下表中,以后,每调节测微头得微分筒一圈△X=0、5mm读出相应得输出电压直到电容传感器得动片X(mm) U(V) X(mm) U(V) 4、数据分析与讨论 根据表得数据作出△X—U实验曲线,在实验曲线上截取线性比较好得线段作为测量范围并在测量范围内计算灵敏度S=△U/△X与线性度。实验完毕,关闭所有电源开关。 (四)霍尔片测位移实验(选做) 1、基本原理 如图,把一块宽为b,厚为d得P型半导体薄片垂直放在磁感应强度为B得磁场中,并纵向通以电流I ,此时在板得横向两侧面,之间就呈现出一定得电势差,这一现象称为霍尔效应。

(五) 电涡流传感器位移实验

(五) 电涡流传感器位移实验 一、实验目的:了解电涡流传感器测量位移的工作原理和特性。 二、基本原理:通以高频电流的线圈产生磁场,当有导电体接近时,因导电体涡流效应产生涡流损耗,而涡流损耗 与导电体离线圈的距离有关,因此可以进行位移测量。 三、需用器件与单元:电涡流传感器实验模板、电涡流传感器、直流电源、数显单元、测微头、铁圆片。 四、实验步骤: 1、根据图3-7安装电涡流传感器。 图3-7 电涡流传感器安装示意图 2、传感器结构,这是一个扁平绕线圈。 3、将电涡流传感器输出线接入实验模板上标有L的两端插孔中,作为振荡器的一个元件(传感器屏蔽层接地)。 4、在测微头端部装上铁质金属圆片,作为电涡流传感器的被测体。 5、将实验模板输出端V 0与数显单元输入端Vi 相接。数显表量程切换开关选择电压20V 档。 6、用连接导线从主控台接入+15V 直流电源到模板上标有+15V 的插孔中。 7、使测微头与传感器线圈端部接触,开启主控箱电源开关,记下数显表读数,然后每隔0.2mm 读一个数,直到输 出几乎不变为止。将结果列入表3-4。 表3-4电涡流传感器位移X 与输出电压数据 8、根据表4-4数据,画出V-X 曲线,根据曲线找出线性区域及进行正、负位移测量时的佳工作点,试计 算量程为 1mm 、3mm 及5mm 时的灵敏度和线性度(可以用端基法或其它拟合直线)。 axis([10.5 18.5 0.66 7.9]); coords=[10.5:1:18.5,19.5;0.66,2.01,3.35,4.55,5.55,6.32,6.90,7.34,7.67,7.9]; grid; hold; plot(coords(1,:),coords(2,:),'*'); x=coords(1,:) y=coords(2,:)' 图3-8 电涡流传感器位移实验接线图

带方向性的主动式轮速传感器简析

带方向性的主动式轮速传感器简析 摘要:针对主动式轮速传感器的发展趋势,在分析其原理的基础上,介绍了下一代轮速传感器–即可以指明车轮前进方向或者是后退方向的主动式轮速传感器的原理,并利用示波器在实车上采集到带方向性主动式轮速传感器的波形图,综合德国大陆汽车公司规范定义,简要分析了带方向性的主动式轮速传感器的解析方法。 关键词:主动式轮速传感器;带方向性;数据协议 Abstract:In this paper,regarding to active wheel speed sensor development trend,based on the principle of current wide used active sensor,the logic of next generation active wheel speed senor –with capability to show the wheel moving direction is showed. Use oscilloscope on vehicle to collect waveform,introduce the analyze method to active wheel speed with direction the waveform based on the Germany Continental Corporation specification. Key words:Active wheel speed sensor;With direction;Data Protocol 随着汽车工业的发展,汽车已经不是简单的行驶工具,而是逐渐的成为集科技、安全和舒适为一体的代步工具。汽车产品作为一种消费品存在已经变的越来越普遍,尤其在国内,汽车的生产制造和销售水平正在以较快的速度发展。为了有效提高汽车的制动效率和制动安全性,现在一般汽车厂商所生产的汽车产品中普遍都装有制动防抱死ABS(Anti-lock brake system)系统。 轮速传感器作为ABS系统的必要组成部分,起到非常重要的作用。利用轮子转动带动磁性齿圈转动引起的磁场变化,轮速传感器接收到磁场的变化,并准确的向信号的接收方反馈出轮子的转速和转动方向等信息,是轮速传感器的任务。 1.当前主动式轮速传感器的原理 主动式轮速传感器的最主要是霍尔效应。当电流垂直于外磁场通过导体时,在导体的平行于磁场和电流方向的两个端面之间会出现电势差,这一现象就是霍尔效应。这个电势差也被称为霍尔电势差。 在半导体上外加与电流方向垂直的磁场,会使得半导体中的电子与空穴受到不同方向的洛伦兹力而在不同方向上聚集,在聚集起来的电子与空穴之间会产生电场,电场强度与洛伦兹力产生平衡之后,不再聚集,此时电场将会使后来的电子和空穴受到电场力的作用而平衡掉磁场对其产生的洛伦兹力,使得后来的电子和空穴能顺利通过不会偏移,从而产生内建电压。 2.带方向性轮速传感器原理

传感器测速实验报告(第一组)

传感器测速实验报告 院系: 班级: 、 小组: 组员: 日期:2013年4月20日

实验二十霍尔转速传感器测速实验 一、实验目的 了解霍尔转速传感器的应用。 二、基本原理 利用霍尔效应表达式:U H=K H IB,当被测圆盘上装有N只磁性体时,圆盘每转一周磁场就变化N次。每转一周霍尔电势就同频率相应变化,输出电势通过放大、整形和计数电路就可以测量被测旋转物的转速。 本实验采用3144E开关型霍尔传感器,当转盘上的磁钢转到传感器正下方时,传感器输出低电平,反之输出高电平 三、需用器件与单元 霍尔转速传感器、直流电源+5V,转动源2~24V、转动源电源、转速测量部分。 四、实验步骤 1、根据下图所示,将霍尔转速传感器装于转动源的传感器调节支架上,调节探头对准转盘内的磁钢。 图 9-1 霍尔转速传感器安装示意图 2、将+15V直流电源加于霍尔转速器的电源输入端,红(+)、黑( ),不能接错。 3、将霍尔传感器的输出端插入数显单元F,用来测它的转速。 4、将转速调解中的转速电源引到转动源的电源插孔。 5、将数显表上的转速/频率表波段开关拨到转速档,此时数显表指示电机的转速。 6、调节电压使转速变化,观察数显表转速显示的变化,并记录此刻的转速值。

五、实验结果分析与处理 1、记录频率计输出频率数值如下表所示: 电压(V) 4 5 8 10 15 20 转速(转/分)0 544 930 1245 1810 2264 由以上数据可得:电压的值越大,电机的转速就越快。 六、思考题 1、利用霍尔元件测转速,在测量上是否有所限制? 答:有,测量速度不能过慢,因为磁感应强度发生变化的周期过长,大于读取脉冲信号的电路的工作周期,就会导致计数错误。 2、本实验装置上用了十二只磁钢,能否只用一只磁钢? 答:如果霍尔是单极的,可以只用一只磁钢,但可靠性和精度会差一些;如果霍尔是双极的,那么必须要有一组分别为n/s极的磁钢去开启关断它,那么至少要两只磁钢。

霍尔传感器测位移课程设计

传感器课程设计说明书线性霍尔元件位移传感器 学号: 学院名称: 专业班级: 学生姓名: 教师姓名: 教师职称: 2015 年 1 月

线性霍尔元件位移传感器设计任务书 一、设计题目 线性霍尔元件位移传感器 二、设计目的 课程设计是工科各专业的主要实践性教学环节之一,是围绕一门主要基础课或专业课,运用所学课程的知识,结合实际应用设计而进行的一次综合分析设计能力的训练。《传感器技术》是测控技术与仪器专业的一门专业技能课,能够运用基本测控电路知识解决日常生活中的问题是本专业学生的基本素质。本次课程设计旨在培养学生运用所学过的理论知识,初步掌握解决实际应用问题时所应具有的查阅资料、综合运用所学知识的能力,为课程设计及今后从事专业学习工作打下坚实的基础。 三、设计内容及要求 1.掌握传感器工作原理 2.掌握信号处理电路的作用与原理 3.画出各电路处理后的信号波形 4.对位移进行测量(正负位移均三次以上) 5.算出传感器的迟滞误差、线性度 6.写出说明书。 四、设计方法和基本原理 1.问题描述 设计一个既能测量位移的大小,也能判别方向的线性霍尔元件位移传感器。 2.解决方案 ①搜集资料,确定电路原理图(包括激励信号电路、消除不等位电势补偿电路、放大电路、移相电路、相敏检波电路和低通滤波电路等信号处理电路) ②搭建实物测量系统,调试各部分电路。 ③测试得出相应的实验数据,给出相应的波形,计算出传感器的量程、线性度和灵敏度、迟滞误差。写出说明书,答辩。

目录 第一章引言 (2) 第二章霍尔传感器工作原理 (2) 2.1霍尔效应 (2) 2.2霍尔元件的主要特性 (4) 2.3霍尔传感器的应用 (4) 第三章测量系统组成 (7) 3.1霍尔元件的误差及补偿 (7) 3.1.1霍尔元件的零位误差与补偿 (7) 3.1.2霍尔元件的温度误差及补偿 (7) 3.2 直流激励的霍尔传感器电路 (8) 3.3交流激励的霍尔传感器电路 (8) 3.3.1传感器补偿放大电路 (8) 3.3.2移相电路 (9) 3.3.2相敏检波电路 (10) 3.3.4低通滤波电路 (10) 第四章电路测试与结果 (11) 4.1进行各部分电路线路元件的连接组装 (11) 4.2移相电路的测试 (12) 4.3相敏检波电路的测试 (13) 4.4低通滤波电路测试 (15) 第五章传感器测试与数据处理 (16) 5.1传感器的回程差 (16) 5.2传感器的灵敏度 (17) 5.3传感器的线性度 (18)

霍尔效应测磁场实验报告(完整资料).doc

【最新整理,下载后即可编辑】 实 验 报 告 学生姓名: 学 号: 指导教师: 实验地点: 实验时间: 一、实验室名称:霍尔效应实验室 二、 实验项目名称:霍尔效应法测磁场 三、实验学时: 四、实验原理: (一)霍耳效应现象 将一块半导体(或金属)薄片放在磁感应强度为B 的磁 场中,并让薄片平面与磁场方向(如Y 方向)垂直。如在薄片的横向(X 方向)加一电流强度为H I 的电流,那么在与磁场方向和电流方向垂直的Z 方向将产生一电动势H U 。 如图1所示,这种现象称为霍耳效应,H U 称为霍耳电压。霍耳发现,霍耳电压H U 与电流强度H I 和磁感应强度B 成正比,与磁场方向薄片的厚度d 反比,即 d B I R U H H = (1) 式中,比例系数R 称为霍耳系数,对同一材料R 为一常数。因成品霍耳元件(根据霍耳效应制成的器件)的d 也是一常数,故d R /常用另一常数K 来表示,有 B KI U H H = (2) 式中,K 称为霍耳元件的灵敏度,它是一个重要参数,表示该元件在单位磁感应强度和单位电流作用下霍耳电压的大小。如果霍

耳元件的灵敏度K 知道(一般由实验室给出),再测出电流H I 和霍耳电压H U ,就可根据式 H H KI U B = (3) 算出磁感应强度B 。 图 1 霍 耳 效 应 示 意 图 图2 霍耳效应解释 (二)霍耳效应的解释 现研究一个长度为l 、宽度为b 、厚度为d 的N 型半导体制成的霍耳元件。当沿X 方向通以电流H I 后,载流子(对N 型半导体是电子)e 将以平均速度v 沿与电流方向相反的方向运动,在磁感应强度为B 的磁场中,电子将受到洛仑兹力的作用,其大小为 evB f B = 方向沿Z 方向。在B f 的作用下,电荷将在元件沿Z 方向的两端面堆积形成电场H E (见图2),它会对载流子产生一静电力E f ,其大小为 H E eE f = 方向与洛仑兹力B f 相反,即它是阻止电荷继续堆积的。当B f 和E f 达到静态平衡后,有E B f f =,即b eU eE evB H H /==,于是电荷堆积的两端面(Z 方向)的电势差为 vbB U H = (4)

实验一(电容式传感器的位移特性实验)

电容式传感器的位移特性实验 一、实验目的: 了解电容式传感器结构及其特点。 二、基本原理: 利用平板电容C=εA/d和相应的结构及测量电路,在ε、A、d三个参数中,保持二个参数不变,而只改变其中一个参数,则可以有测谷物干燥度(ε变)、测微小位移(变d)和测量液位(变A)等多种电容传感器。利用电容传感器的动态响应特性和可以非接触测量等特点,可进行动态位移测量。 电容传感器具有结构简单、灵敏度高、分辨力高(可达0.01mm甚至更高)、动态响应好、可进行非接触测量等特点,它可以测量线位移、角位移,高频振动振幅,与电感式比较,电感式是接触测量,只能测低频振幅,电容传感器在测量压力、差压、液位、料位成分含量(如油、粮食中的水份)、非金属涂层、油膜厚度等方面均有应用。目前半导体电容式压力传感器已在国内外研制成功,正在走向工业化应用。 三、需用器件与单元: 电容传感器、电容传感器实验模板、测微头、相敏检波、滤波模板、数显单元、直流稳压源。 四、实验步骤:

1、按图2-1将电容传感器装于电容传感器实验模板上。 图2-1 电容传感器安装示意图 2、将电容传感器连线插入电容传感器实验模板,实验线路见图2-2。 图2-2 电容传感器位移实验接线图 3、将电容传感器实验模板的输出端V01与数显表单元V i相接(插入主控箱V i孔),R w调节到中间位置。 4、接入±15V电源,旋动测微头推进电容传感器动极板位置,每间隔

0.2mm记下位移X与输出电压值,填入表2-1。 X(mm) V(mv) 5、根据表2-1数据计算电容传感器的系统灵敏度S和非线性误差δf。 五、思考题: 图2-3为同心圆筒式电容位移传感器结构图,D为屏蔽套筒。若外圆筒半径R=8mm,内圆柱半径r=7.25mm,外圆筒与内圆柱覆盖部分长度L=16mm。根据实验所提供的电容传感器尺寸,计算其电容量C O和移动0.5mm时的变化量。 图2-3 同心圆筒式电容位移传感器结构图 如有侵权请联系告知删除,感谢你们的配合!

实验十四--直流激励时霍尔式传感器位移特性实验

实验十四直流激励时霍尔式传感器位移特性实验 一、实验目的:了解霍尔式传感器原理与应用。 二、基本原理:根据霍尔效应,霍尔电势U H=K H IB,当霍尔元件处在梯度磁场中运动时,它就可以进行位移测量。 三、需用器件与单元:霍尔传感器实验模板、霍尔传感器、直流源±4V、±15V、测微头、数显单元、相敏检波、移相、滤波模板、双线示波器。 四、实验步骤: (一)直流激励时霍尔式传感器 1、将霍尔传感器按图5-1安装。霍尔传感器与实验模板的连接按图5-2进行。1、3为电源±4V, 2、4为输出。 图5-1 霍尔传感器安装示意图 2、开启电源,调节测微头使霍尔片在磁钢中间位置再调节R W1使数显表指示为零。

图5-2 霍尔传感器位移直流激励实验接线图 3、旋转测微头向轴向方向推进,每转动0.2mm记下一个读数,直到读数 近似不变,将读数填入表5-1。 X(mm) 9.700 9.500 9.300 9.100 8.900 8.700 8.500 8.300 8.100 7.900 V(v) 0 0.01 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 0.06 0.07 0.08 X(mm) 7.700 7.500 7.300 7.100 6.900 6.700 6.500 6.300 6.100 5.900 V(v) 0.09 0.10 0.11 0.12 0.13 0.14 0.15 0.16 0.18 0.19 X(mm) 5.700 5.500 5.300 5.100 4.900 4.700 V(v) 0.20 0.21 0.22 0.23 0.24 0.24 作出V-X曲线,计算不同线性范围时的灵敏度和非线性误差。

ABS系统用轮速传感器AD22157(精)

ABS系统用轮速传感器AD22157 摘要:AD22157是AD公司生产的一种基于霍尔效应的传感器,可作为车速传感器应用于汽车的ABS系统中。它具有较大的测速范围和较宽的使用温度范围,并且采用二线制电流操作,使用方便;还具有气隙诊断和反向电压保护功能。文中介绍了AD22157的内部结构及其工作原理,并对其误差源作了简要的说明。 关键词:霍尔效应;差模信号;误差源;调制;AD22157 1概述 AD22157是一 种混合信号磁场转换器, 它具有很大的测速范围 (0~2500Hz)和 较宽的操作温度范围(- 40~150℃),同时 具有二线制电流操作、气 隙诊断和反向电压保护 (-30V)等一系列特 性。它可在较大的车速范 围内对汽车铁磁性目标轮 进行车速与转动方向的测 量。此外,还可在传送系 统作传输速度的测量、接 近测量、位移测量等。 AD22157的结构框图如图1所示。 2AD22157的主要特性 AD22157采用二线制电流回路操作方式,适于在-40~150℃的温度范围、+20V直流供电情况下持续工作,且在瞬时电压高达+27V时仍能维持正常工作。 AD22157轮速传感器的输出电流脉冲为7mA或14mA(静止偏置值为7mA) 该传感器的输出电流脉冲的上升沿可准确定位于目标轮的轮毂。输出脉冲宽度则可由目标轮的运动方向和磁场强度来决定,并可按照主流系统制造商所推荐的现行工业标准编码为一组根据目标轮的运动方向和磁场强度预先定义的时间间隔。 它的脉冲宽度可根据所测量的差模磁场强度的不同而有所不同:ΔB>4mT(正常磁场)、2mT<ΔB<4mT(低磁范围)、ΔB<2mT(极低磁范围)三种不同磁场中具有不同的宽度输出。另外,在正常和低磁情况

实验四电容式传感器测量位移实验

实验四电容式传感器测 量位移实验 公司标准化编码 [QQX96QT-XQQB89Q8-NQQJ6Q8-MQM9N]

电容式传感器测量位移实验 一、实验目的 (1)了解电容式传感器结构及原理。 (2)熟悉数据采集系统的结构与应用。 二、基本原理 (一)电容式传感器及其测量电路 1、电容式传感器 本实验采用的传感器为圆筒式变面积差动结构的电容式位移传感器,如图1所示:它是有二个圆筒和一个圆柱组成的。设圆筒的半径为R;圆柱的半径为r;圆柱的长为x,则电容量为C=ε2?x/ln(R/r)。图中C1、C2是差动连接,当图中的圆柱产生?X位移时,电容量的变化量为?C=C1-C2=ε2?2?X/ ln(R/r),式中ε2?、ln(R/r)为常数,说明?C与位移?X成正比,配上配套测量电路就能测量位移。 图1 实验电容式传感器结构示意图 2、测量电路 测量电路画在实验模板的面板上,其电路的核心部分是二极管充放电电路。 (二)数据采集系统 数据采集系统(数据采集卡)对实验数据(模拟量)进行采集并与计算机 (PC机)通讯,再用计算机对实验数据进行分析处理。其原理框图如图2所示。 图2数据采集系统实验原理框图 三、需用器件与单元 主机箱、电容传感器、电容传感器实验模板、测微头;数据采集通讯卡 (内置 式,已经装在主机箱内)、RS232连线、计算机。 附:测微头的组成与使用

测微头组成和读数如图3所示。 测微头读数图 图3测位头组成与读数 测微头组成:测微头由不可动部分安装套、轴套和可动部分测杆、微分筒、微调钮组成。 测微头读数与使用:测微头的安装套便于在支架座上固定安装,轴套上的主尺有两排刻度线,标有数字的是整毫米刻线(1mm/格),另一排是半毫米刻线(0.5mm/格);微分筒前部圆周表面上刻有50等分的刻线(0.01mm/格)。 用手旋转微分筒或微调钮时,测杆就沿轴线方向进退。微分筒每转过1格,测杆沿轴方向移动微小位移0.01毫米,这也叫测微头的分度值。 测微头的读数方法是先读轴套主尺上露出的刻度数值,注意半毫米刻线;再读与主尺横线对准微分筒上的数值、可以估读1/10分度,如图3甲读数为3.678mm,不是3.178mm;遇到微分筒边缘前端与主尺上某条刻线重合时,应看微分筒的示值是否过零,如图3乙已过零则读2.514mm;如图3丙未过零,则不应读为2mm,读数应为1.980mm。 测微头使用:测微头在实验中是用来产生位移并指示出位移量的工具。一般测微头在使用前,首先转动微分筒到10mm处(为了保留测杆轴向前、后位移的余量),再将测微头轴套上的主尺横线面向自己安装到专用支架座上,移动测微头的安装套(测微头整体移动)使测杆与被测体连接并使被测体处于合适位置(视具体实验而定)时再拧紧支架座上的紧固螺钉。当转动测微头的微分筒时,被测体就会随测杆而位移。 四、实验步骤: 1、按图4将电容传感器装于电容传感器实验模板上并按图示意接线(实验 模板±15V电源端口接主机箱±15V电源;实验模板的输出VO1接主机箱电压表的Vin)。

霍尔传感器位移特性实验

实验14直流激励时霍尔传感器位移特性实验 一、实验目的: 了解直流激励时霍尔式传感器的特性。 二、基本原理: 根据霍尔效应,霍尔电势U H =K H IB,当霍尔元件处在梯度磁场中运动时,它的电势 会发生变化,利用这一性质可以进行位移测量。 三、需用器件与单元: 主机箱、霍尔传感器实验模板、霍尔传感器、测微头、数显单元。 四、实验步骤: 1、霍尔传感器和测微头的安装、使用参阅实验九。按图14示意图接线(实验模板的输出Vo1接主机箱电压表Vin),将主机箱上的电压表量程(显示选择)开关打到2V 档。 2、检查接线无误后,开启电源,调节测微头使霍尔片大致在磁铁中间位置,再调节Rw1使数显表指示为零。 3、以某个方向调节测微头2mm位移,记录电压表读数作为实验起始点;再反方向调节测微头每增加记下一个读数,将读数填入表14。 表14 作出V-X曲线,计算不同线性范围时的灵敏度和非线性误差。 五、实验注意事项: 1、对传感器要轻拿轻放,绝不可掉到地上。 2、不要将霍尔传感器的激励电压错接成±15V,否则将可能烧毁霍尔元件。 六、思考题: 本实验中霍尔元件位移的线性度实际上反映的是什么量的变化 答:本人认为应该是实际的输入、输出与拟合的理想的直线的偏离程度的变化,当X不同的时候,实际的输出值与根据拟合直线得到的数值的偏离值是不相同的。

七、实验报告要求: 1、整理实验数据,根据所得得实验数据做出传感器的特性曲线。 实验数据如下: 表9-2 (1)由上图可知灵敏度为S=ΔV/ΔX=mm (2)由上图可得非线性误差: 当x=1mm时, Y=×1+= Δm== yFS= δf=Δm/yFS×100%=% 当x=3mm时: Y=×3+= Δm=Y-()= yFS= δf=Δm/yFS×100%=% 2、归纳总结霍尔元件的误差主要有哪几种,各自的产生原因是什么,应怎样进行补偿。答:(1)零位误差。零位误差由不等位电势所造成,产生不等位电势的主要原因是:两个霍尔电极没有安装在同一等位面上;材料不均匀造成电阻分布不均匀;控制电极接触不良,造成电流分布不均匀。补偿方法是加一不等位电势补偿电路。 (2)温度误差。因为半导体对温度很敏感,因而其霍尔系数、电阻率、霍尔电势的输入、输出电阻等均随温度有明显的变化,导致了霍尔元件产生温度误差。补偿方法是采用恒流源供电和输入回路并联电阻。 实验15 交流激励时霍尔传感器位移特性实验 一、实验目的: 了解交流激励时霍尔式传感器的特性。

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