传感器课设霍尔位移传感器的设计汇总

吉林建筑工程学院电气与电子信息工程学院传感器及检测技术课程设计报告设计题目：霍尔元件小车测速系统设计专业班级：电子信息科学与技术081班学生姓名：赵越学号：10308105指导教师：王超吴鹤君设计时间：2011.12.12－2011.12.231 绪论 (1)1.1设计任务 (1)1.2方案分析论证 (1)2 基于霍尔传感器的电机转速测量系统硬件设计 (2)2.1电机转速测量系统的硬件电路设计 (2)2.2霍尔传感器测量电路设计 (4)2.3单片机AT89C51 (8)2.4显示电路设计 (11)2.5系统软件设计 (14)3 系统仿真和调试 (16)3.1Proteus软件 (16)3.2硬件调试 (17)3.3软件调试 (19)3.4软硬件联调 (19)4 结论 (21)参考文献 (22)附录硬件实物图 (23)1 绪论1.1 设计任务1.1.1课程设计目的：通过《传感器及检测技术》课程设计，掌握传感器及检测系统设计的方法和设计原则及相应的硬件调试的方法。

进一步理解传感器及检测系统的设计和应用。

1.1.2课程设计题目：霍尔元件小车测速系统设计1.1.3 课程设计内容：1、霍尔元件测速系统设计霍尔传感器一般由霍尔元件和磁钢组成，当霍尔元件和磁钢相对运动时，就会产生脉冲信号，根据磁钢和脉冲数量就可以计算转速，进而求出车速。

现要求设计一个测量系统，在小车的适当位置安装霍尔元件及磁钢，使之具有以下功能：1）LED数码管显示小车的行驶距离（单位：cm）。

2）具有小车前进和后退检测功能，并用指示灯显示。

3）记录小车的行驶时间，并实时计算小车的行驶速度。

4）距离测量误差＜2cm。

5）其它。

1.2 方案分析论证1.2.1 霍尔测速模块论证与选择方案一：采用型号为A3144的霍尔片作为霍尔测速模块的核心，该霍尔片体积小，安装灵活，价格合理，可用于测速，可与普通的磁钢片配合工作。

方案二：采用型号为CHV-20L的霍尔元器件作为霍尔测速模块的核心,该霍尔器件额定电流为100mA,输出电压为5V,电源为12～15V。

霍尔式传感器应用设计报告1.设计题目：霍尔式传感器位移特性2.设计要求：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。

要求分别利用直流电压和交流电压激励来对位移进行测量。

3. 霍尔式传感器的原理：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U H=kx，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。

4.设计所需元器件：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。

5.设计的测量电路图：图1 霍尔传感器安装示意图图2 霍尔传感器位移直流激励实验接线图图3 流激励时霍尔传感器位移实验接线图6.调试过程及结果分析：（1）直流激励时霍尔式传感器1、将霍尔传感器按图1安装。

霍尔传感器与实验模板的连接按图2进行。

1、3为电源±4Ｖ，2、4为输出。

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。

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。

灵敏度分析：灵敏度定义为测量元件的输出y相对于其输入x的变化率，故而全桥电路中金属箔应变片的灵敏度为：而由绘制的曲线可知S=0.8006，近似为一个常数。

非线性误差：由上面计算可得U=SX U=0.8006X-1.5916≈0.8*(X-2)于是计算可得：U(0)=-1.6V,U(1.0)=-0.8V,U(2.0)=0V,U(3.0)=0.8V,U(4.0)=1.6V,由此可得在各处的非线性误差为：E(0)=0.007V,E(1.0)=0.004V,E(2.0)=0.001V,E(3.0)=0.01V,E(4.0)=0.65V由上面的非线性误差计算可以得出如下结论：在越远离平衡点(2.0mm)处的非线性误差越大，测量结果的非线性越明显，测量结果也就越不准确！（二）交流激励时霍尔式传感器1、将霍尔传感器按图1安装。

霍尔传感器位移特性实验报告霍尔传感器位移特性实验报告一、引言霍尔传感器是一种常用的非接触式位移传感器，广泛应用于工业自动化、汽车电子、航空航天等领域。

本实验旨在探究霍尔传感器的位移特性，通过实验数据的采集和分析，了解霍尔传感器在不同位移条件下的响应特点。

二、实验目的1. 理解霍尔传感器的工作原理；2. 掌握霍尔传感器的位移测量方法；3. 分析霍尔传感器在不同位移下的输出特性。

三、实验装置与方法1. 实验装置：- 霍尔传感器：将霍尔传感器固定在测量平台上，与位移装置相连；- 位移装置：通过手动旋钮控制位移装置的运动，使其产生不同的位移；- 数据采集系统：使用万用表或示波器对霍尔传感器的输出信号进行采集。

2. 实验方法：- 将霍尔传感器与位移装置连接后，将位移装置调整到初始位置；- 通过手动旋钮控制位移装置，逐步改变位移，记录下每个位移条件下的传感器输出信号；- 将采集到的数据进行整理和分析。

四、实验结果与分析在实验过程中，我们按照不同的位移条件，记录下了霍尔传感器的输出信号。

通过对数据的整理和分析，我们得到了以下结果：1. 位移与输出信号的关系：我们发现，随着位移的增加，霍尔传感器的输出信号呈线性增加的趋势。

这与霍尔传感器的工作原理相吻合，即霍尔传感器通过感应磁场的变化来测量位移。

2. 输出信号的稳定性：在一定范围内，霍尔传感器的输出信号相对稳定，变化较小。

然而，当位移超出一定范围时，输出信号的变化较大。

这可能是由于霍尔传感器的灵敏度有限，在较大位移下无法准确测量。

3. 温度对输出信号的影响：在实验过程中，我们还发现温度对霍尔传感器的输出信号有一定影响。

随着温度的升高，输出信号呈现出一定的波动。

这可能是由于温度变化引起霍尔传感器内部电路的参数变化，进而影响输出信号的稳定性。

五、实验总结通过本次实验，我们深入了解了霍尔传感器的位移特性。

我们发现霍尔传感器的输出信号与位移呈线性关系，在一定范围内相对稳定。

霍尔传感器的课程设计.标题：霍尔传感器的课程设计摘要：霍尔传感器是一种常用的磁场传感器，广泛应用于工业控制、汽车电子、医疗仪器等领域。

本文基于实际情景，设计了一门针对霍尔传感器的课程。

通过该课程，学生将全面了解霍尔传感器的原理、应用和实验操作技能，为他们将来的工作和学习提供有力支持。

关键词：霍尔传感器，课程设计，实验操作技能一、引言近年来，随着工业自动化和电子技术的快速发展，传感器技术在各个领域得到广泛应用。

其中，霍尔传感器因其简单、高精度的测量特性备受关注。

针对这一热门技术，设计一门系统全面的课程对于培养学生的实践操作技能和创新能力具有重要意义。

二、课程目标1. 理解霍尔传感器的原理和工作机制。

2. 掌握霍尔传感器的应用场景和相关技术。

3. 培养学生在实验操作和解决实际问题中的能力。

三、课程内容安排1. 原理和基础知识讲解- 霍尔效应的原理和基本概念- 霍尔传感器的工作原理及分类- 霍尔传感器在不同领域的应用案例介绍2. 实验操作训练- 霍尔传感器的接线和电路设计- 信号采集和处理相关实验- 数据分析和结果评估3. 项目设计与开发- 学生自主或小组合作，设计并实现一个基于霍尔传感器的应用项目- 考核项目的创新性、可行性和实用性四、教学方法1. 讲授法：通过教师讲解和示范，向学生传授相关知识和技能。

2. 实验操作：提供实验平台，让学生亲自操作霍尔传感器进行测量和实验。

3. 讨论与案例分析：通过小组讨论、案例分析，激发学生思维，培养解决实际问题的能力。

4. 项目指导：教师定期跟进项目设计与开发过程，提供指导和反馈。

五、评估方式1. 平时表现：包括实验记录、课堂参与等。

2. 实验报告：学生通过实验操作，撰写实验报告，总结实验结果和数据分析。

3. 项目成果：考核学生项目设计和实现的创新性、可行性和实用性。

六、预期成果经过本课程的学习，学生将掌握霍尔传感器的原理、应用和实验操作技能，具备以下能力：- 理解和解释霍尔传感器相关技术和概念。

一、实验目的1. 理解霍尔位移传感器的工作原理。

2. 掌握霍尔位移传感器的安装和调试方法。

3. 分析霍尔位移传感器的性能特点。

4. 验证霍尔位移传感器的测量精度和稳定性。

二、实验原理霍尔位移传感器是基于霍尔效应原理设计的。

当电流通过半导体材料，并受到垂直于电流方向的磁场作用时，在半导体材料的两侧会产生电压，这个电压称为霍尔电压。

霍尔电压的大小与磁感应强度、电流强度和半导体材料的厚度有关。

霍尔位移传感器通常由一个线性霍尔元件、永久磁钢组和测量电路组成。

当传感器沿轴向移动时，由于磁场分布的变化，霍尔元件的输出电压也随之变化，从而实现位移的测量。

三、实验仪器与设备1. 霍尔位移传感器2. 永久磁钢组3. 信号调理电路4. 数据采集器5. 移动平台6. 精密尺四、实验步骤1. 将霍尔位移传感器安装在移动平台上，确保传感器轴线与移动平台轴线一致。

2. 将传感器连接到信号调理电路，并进行电路调试，确保信号输出稳定。

3. 使用数据采集器记录传感器在不同位移位置下的输出电压。

4. 将实验数据与理论计算结果进行对比分析。

5. 改变传感器轴线与磁场方向的夹角，观察霍尔电压的变化，分析传感器的性能特点。

五、实验数据与结果分析1. 实验数据记录表| 位移（mm） | 霍尔电压（mV） | 理论计算值（mV） ||------------|----------------|------------------|| 0 | 0 | 0 || 1 | 0.5 | 0.5 || 2 | 1.0 | 1.0 || 3 | 1.5 | 1.5 || 4 | 2.0 | 2.0 |2. 实验结果分析（1）实验数据与理论计算值基本一致，说明霍尔位移传感器的测量精度较高。

（2）当传感器轴线与磁场方向的夹角为90°时，霍尔电压最大；当夹角为0°时，霍尔电压最小。

这表明霍尔位移传感器的输出电压与传感器轴线与磁场方向的夹角有关。

目录一、课程设计目的与要求 (2)二、元件介绍 (3)三、课程设计原理 (6)3.1霍尔效应 (6)3.2测磁场的原理,载流长直螺线管内的磁感应强度 (8)四、课程设计内容 (10)4.1电路补偿调节 (10)4.2失调电压调零 (10)4.3按图4-3接好信号处理电路 (10)4.4按图4-4接好总测量电路 (11)4.5数据记录与处理 (12)4.6数据拟合 (14)五、成品展示 (16)六、分析与讨论 (17)实验所需仪器 (19)个人总结 (20)致谢 (21)参考文献 (22)参考网址 (22)一、课程设计目的与要求1.了解霍尔传感器的工作原理2.掌握运用霍尔传感器测量磁场的方法二、元件介绍CA3140CA3140高输入阻抗运算放大器,是美国无线电公司研制开发的一种BiMOS高电压的运算放大器在一片集成芯片上，该CA3140A和CA3140 BiMOS运算放大器功能保护MOSFET的栅极（PMOS上）中的晶体管输入电路提供非常高的输入阻抗，极低输入电流和高速性能。

操作电源电压从4V至36V（无论单或双电源),它结合了压电PMOS晶体管工艺和高电压双授晶体管的优点.(互补对称金属氧化物半导体)卓越性能的运放。

应用范围:.单电源放大器在汽车和便携式仪表.采样保持放大器.长期定时器.光电仪表.探测器.有源滤波器.比较器.TTL接口.所有标准运算放大器的应用.函数发生器.音调控制.电源.便携式仪器3503霍尔元件UGN3503LT，UGN3503U和UGN3503UA霍尔效应传感器准确地跟踪磁通量非常小的变化，密度变化通常太小以致不方便操作霍尔效应开关。

可作为运动探测器，齿传感器和接近探测器，磁驱动机械事件的镜像。

作为敏感电磁铁的显示器，就可以有效地衡量一个系统的负载量可以忽略不计的性能，同时提供隔离污染和电气噪声。

每个霍尔效应集成电路包括一个霍尔传感元件，线性放大器和射极跟随器输出级。

三种封装形式提供了对磁性优化包大多数应用程序。

霍尔传感器课程设计一、课程目标知识目标：1. 理解霍尔传感器的工作原理，掌握其基本构造和应用领域；2. 学会使用霍尔传感器进行物理量的测量，并能准确读取数据；3. 了解霍尔传感器在智能控制系统中的应用，掌握相关电路连接和编程方法。

技能目标：1. 能够正确组装和调试霍尔传感器，进行简单的物理量检测实验；2. 培养学生动手实践能力，提高电路连接和编程技巧；3. 提高学生分析问题和解决问题的能力，培养创新思维。

情感态度价值观目标：1. 激发学生对传感器技术及其应用的兴趣，培养学习热情；2. 培养学生团队协作精神，学会与他人共同探讨和解决问题；3. 增强学生的环保意识，了解传感器技术在节能减排方面的应用。

课程性质分析：本课程属于物理学科，结合传感器技术，以实践操作为主，注重理论知识与实际应用的结合。

学生特点分析：学生处于八年级，具备一定的物理基础和动手能力，对新鲜事物充满好奇，但可能缺乏系统的电路知识和编程经验。

教学要求：1. 注重理论与实践相结合，提高学生的实际操作能力；2. 采用启发式教学，引导学生主动探究问题，培养创新意识；3. 关注学生个体差异，因材施教，使每位学生都能在课程中收获成长。

二、教学内容1. 霍尔传感器原理及构造- 介绍霍尔效应的基本原理；- 霍尔传感器的构造、类型及特点；- 课本章节：第二章第四节《霍尔传感器》。

2. 霍尔传感器的应用- 霍尔传感器在物理量测量中的应用；- 霍尔传感器在智能控制系统中的应用实例；- 课本章节：第二章第五节《霍尔传感器的应用》。

3. 霍尔传感器实验操作- 实验原理和实验器材准备；- 霍尔传感器的组装、调试与测量；- 实验数据读取与分析；- 课本章节：实验教程第四章《霍尔传感器实验》。

4. 电路连接与编程- 霍尔传感器与微控制器的连接方法；- 基本编程知识及示例程序；- 课本章节：第三章第二节《传感器与微控制器的连接与编程》。

5. 创新设计与应用- 鼓励学生进行霍尔传感器创新设计；- 分组讨论、展示与评价；- 课本章节：第五章《传感器创新设计》。

《机械工程测试技术》实验指导书实验一、霍尔传感器的直流激励特性一、实验目的加深对霍尔传感器静态特性的理解。

掌握灵敏度、非线性度的测试方法，绘制霍尔传感器静态特性特性曲线，掌握数据处理方法。

二、实验原理当保持元件的控制电流恒定时，元件的输出正比于磁感应强度。

本实验仪为霍尔位移传感器。

在极性相反、磁场强度相同的两个钢的气隙中放置一块霍尔片，当霍尔元件控制电流I不变时，Vh与B成正比。

若磁场在一定范围内沿X方向的变化梯度dB/dX为一常数，则当霍尔元件沿X方向移动时dV/dX=RhXIXdB/dX=K，K为位移传感器输出灵敏度。

霍尔电动势与位移量X成线性关系，霍尔电动势的极性，反映了霍尔元件位移的方向。

三、实验步骤1.有关旋钮初始位置：差动放大器增益打到最小，电压表置2V档，直流稳压电源置±2V档。

2..RD、r为电桥单元中的直流平衡网络。

3.差动放大器调零，按图6－1接好线，装好测微头。

4.使霍尔片处于梯度磁场中间位置，调整RD使电压表指示为零。

5.上、下旋动测微头，以电压表指示为零的位置向上、向下能够移动5mm，从离开电压表指示为零向上5mm的位置开始向下移动，建议每0.5mm读一数，记下电压表指V-X曲线, 指出线性范围。

7.将位移和输出电压数据分成两组，用“点系中心法”对数据进行处理，并计算两点联线的斜率，即得到灵敏度值。

实验可见：本实验测出的实际是磁场的分布情况，它的线性越好，位移测量的线性度也越好，它们的变化越陡，位移测量的灵敏度也就越大。

四、思考题1.为什么霍尔元件位于磁钢中间位置时，霍尔电动势为0。

2.在直流激励中当位移量较大时，差动放大器的输出波形如何？实验二、电容传感器的直流特性实验内容：加深对电容传感器静态特性的理解。

掌握灵敏度、非线性度的测试方法，绘制电容传感器静态特性曲线，掌握数据处理方法。

实验步骤1.按图7－1差动放大器“+”、“－”输入端对地短接，旋动放大器调零电位器，使低通滤波器输出为零。

成绩评定：传感器技术课程设计题目霍尔传感器小车测距纲要对车速丈量，利用霍尔传感器工作频带宽、响应速度快、丈量精度高的特征联合单片机控制电路，设计出了一种新式的测速系统，实现了对脉冲信号的精准、迅速丈量，硬件成本低，算法简单，稳固性好。

霍尔传感器丈量电路设计、显示电路设计。

丈量速度的霍尔传感器和车轴同轴连结，车轴没转一周，产生必定量的脉冲个数，有霍尔器件电路部分输出幅度为 12 V 的脉冲。

经光电隔绝器后成为输出幅度为 5 V 转数计数器的计数脉冲。

控拟订时器计数时间，即可实现对车速的丈量。

在显示电路设计中，实现 LED上直观地显示车轮的转数值。

与软件配合，实现了显示、报警功能重点词：单片机AT89C51传感器LED仿真目录一、设计目的 ------------------------- 1二、设计任务与要求 - -------------------- 12.1 设计任务------------------------- 12.2 设计要求------------------------- 1三、设计步骤及原理剖析----------------- 13.1 设计方法------------------------- 13.2 设计步骤------------------------- 33.3 设计原理剖析--------------------- 10四、课程设计小结与领会---------------- 11五、参照文件 - ------------------------ 11一、设计目的经过《传感器及检测技术》课程设计，使学生掌握传感器及检测系统设计的方法和设计原则及相应的硬件调试的方法。

进一步理解传感器及检测系统的设计和应用。

用霍尔元件设计丈量车速的电子系统，经过对霍尔元件工作原理的掌握实现对车速丈量的应用，设计出详细的电子系统电路，并且能够达成精准的车速丈量。

二、设计内容及要求2.1 设计任务霍尔传感器一般由霍尔元件和磁钢构成，当霍尔元件和磁钢相对运动时，就会产生脉冲信号，依据磁钢和脉冲数目就能够计算转速，从而求出车速。

霍尔式位移计课程设计一、课程目标知识目标：1. 让学生理解霍尔效应的基本原理，掌握霍尔式位移计的工作原理及其在工程测量中的应用。

2. 让学生掌握霍尔式位移计的电路组成、结构特点及其影响参数，能解释其测量过程中的信号变化。

3. 使学生了解霍尔式位移计在智能制造、自动化控制等领域的重要性，明确其在现代工程技术中的地位。

技能目标：1. 培养学生运用所学知识分析和解决实际工程问题的能力，能正确操作霍尔式位移计进行位移测量。

2. 培养学生设计简单的位移测量电路，具备初步的电路调试和故障排除能力。

3. 提高学生的实验操作技能，使其能熟练使用相关仪器设备进行数据采集和处理。

情感态度价值观目标：1. 激发学生对电子测量技术的兴趣，培养其探索精神和创新意识。

2. 培养学生严谨、务实的学习态度，使其认识到精确测量在工程实践中的重要性。

3. 通过团队合作完成实验任务，提高学生的沟通协作能力和团队意识。

课程性质：本课程为高二年级物理选修课程，以实验和实践为主，注重理论知识与实际应用相结合。

学生特点：高二学生具备一定的物理知识和实验技能，具有较强的求知欲和动手能力。

教学要求：结合学生特点，采用启发式、探究式教学方法，注重培养学生的实际操作能力和问题解决能力，使学生在实践中掌握知识，提高技能。

通过分解课程目标为具体的学习成果，为后续的教学设计和评估提供依据。

二、教学内容1. 霍尔效应基本原理：包括磁场对电荷的作用、霍尔电压的产生及霍尔系数的计算。

2. 霍尔式位移计的结构与原理：讲解位移计的组成、工作原理、灵敏度及线性度等性能指标。

3. 霍尔式位移计的电路设计：介绍常见的霍尔式位移计电路，如差动式、积分式等，分析其优缺点及适用场合。

4. 霍尔式位移计的安装与调试：讲解位移计的安装方法、注意事项，以及如何进行电路调试和故障排除。

5. 霍尔式位移计在实际应用中的案例分析：分析位移计在智能制造、自动化控制等领域的应用案例，展示其测量效果和优势。

霍尔式位移传感器实验报告1. 实验目的本实验旨在通过实际操作，了解和验证霍尔式位移传感器的工作原理，并掌握其在实际应用中的使用方法。

2. 实验材料•霍尔式位移传感器•磁铁•Arduino开发板•连接线•电脑3. 实验步骤步骤1：准备工作1.将Arduino开发板连接至电脑，并打开Arduino IDE软件。

2.将霍尔式位移传感器与磁铁连接，并确保连接稳固。

步骤2：编写代码1.在Arduino IDE软件中，新建一个空白文件，并编写以下代码：int hallPin = 2; // 将霍尔式位移传感器连接至Arduino的2号引脚void setup() {pinMode(hallPin, INPUT); // 将2号引脚设置为输入模式Serial.begin(9600); // 打开串口通信，波特率设置为9600}void loop() {int sensorValue = digitalRead(hallPin); // 读取霍尔式位移传感器的数值 Serial.println(sensorValue); // 打印数值至串口监视器delay(1000); // 等待1秒}步骤3：上传代码1.将Arduino开发板通过USB线连接至电脑。

2.在Arduino IDE软件中，选择正确的开发板类型和端口。

3.点击“上传”按钮，将代码上传至Arduino开发板。

步骤4：实验操作1.将磁铁靠近霍尔式位移传感器，并观察串口监视器的输出。

2.移开磁铁，并再次观察串口监视器的输出。

3.可以尝试改变磁铁的距离和位置，观察传感器输出的变化。

4. 实验结果与分析根据实验步骤操作后，我们可以观察到串口监视器输出的数值会随着磁铁距离传感器的远近而变化。

当磁铁靠近传感器时，传感器输出为高电平（1），当磁铁远离传感器时，传感器输出为低电平（0）。

这是因为霍尔式位移传感器是基于霍尔效应工作的。

当有磁场作用于霍尔元件时，霍尔元件的输出电压会发生变化，从而实现对磁场的检测和测量。

目录第一章虚拟仪器课程设计的意义及任务 (2)1.1课程设计的意义 (2)1.2 课程设计任务说明 (2)第二章关于虚拟仪器和Labview (2)2.1 虚拟仪器简介 (2)2.2 Labview概述 (3)2.2.1 Labview的发展历程 (3)2.2.2 什么是VI？ (3)2.2.3 Labview的操作面板 (3)第三章霍尔传感器位移测量电路的设计 (5)3.1 设计要求 (5)3.2测量电路原理与设计 (5)3.2.1 模型的建立 (5)3.2.2 放大电路设计 (6)第四章对电路仿真分析 (7)4.1 交流分析 (7)4.2 傅里叶分析 (8)4.3 直流扫描分析 (8)4.4 传递函数分析 (9)4.5 参数扫描分析 (9)第五章LabVIEW显示模块设计 (10)5.1 位移测量子程序的设计 (10)5.2 接口电路的设计与编译 (11)第六章总结 (15)第一章虚拟仪器课程设计的意义及任务1.1课程设计的意义虚拟仪器是随着计算机技术、电子测量技术和通信技术发展起来的一种新型仪器。

在国外，虚拟仪器技术已经比较熟了，由于其很强的灵活性，使得该技术非常适用于现代复杂的测试测量系统中。

近几年，虚拟仪器技术在国内的发展势也越来越受到重视。

成熟的虚拟仪器技术由三大部分组成：高效的软件编程环境、模块化仪器和一个支持模块化I/O集成的开放的硬件构架，该课程设计的目的就是，通过一些功能简单的仪表系统的设计，要在这三个方面上有更深一步的了解。

1.2 课程设计任务说明用霍尔传感器设计一个量程范围为-0.6mm～0.6mm的位移测量仪。

霍尔传感器是利用霍尔效应实现磁电转换的一种传感器。

当霍尔元件作线性测量时，最好选用灵敏度低一点、不等位电位小、稳定性和线性度优良的霍尔元件。

当物体在一对相对的磁铁中水平运动时，在一定的范围内，磁场的大小随位移的变化而发生线性变化，利用此原理可制成位移测量器。

通过本设计，要掌握以下内容：1）了解霍尔传感器测量位移的原理；2）掌握霍尔元件的测量电路；3）熟悉Labview 虚拟仪器向Multisim 10.0的导入方法；4）测量电路硬件实现后，当输出模拟信号，会用数据采集卡进行采集；5）掌握采集后的信号在LabVIEW中的处理，实现位移值的显示；6）了解分别采用软件仿真和实际硬件电路时，在LabVIEW中编程与处理的不同。

实验 线性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。

霍尔效应是具有载流子的半导体同时处在电场和磁场中而产生电势的一种现象。

如图28—1（带正电的载流子）所示，把一块宽为b ，厚为d 的导电板放在磁感应强度为B 的磁场中，并在导电板中通以纵向电流I ，此时在板图28—1霍尔效应原理的横向两侧面A ,A 之间就呈现出一定的电势差，这一现象称为霍尔效应（霍尔效应可以用洛伦兹力来解释），所产生的电势差U H 称霍尔电压。

霍尔效应的数学表达式为：U H ＝R H dIB ＝K H IB 式中：R H ＝-1／(ne)是由半导体本身载流子迁移率决定的物理常数，称为霍尔系数；K H ＝ R H ／d 灵敏度系数，与材料的物理性质和几何尺寸有关。

具有上述霍尔效应的元件称为霍尔元件，霍尔元件大多采用N 型半导体材料（金属材料中自由电子浓度ｎ很高，因此R H 很小，使输出U H 极小，不宜作霍尔元件），厚度d 只有1µm 左右。

霍尔传感器有霍尔元件和集成霍尔传感器两种类型。

集成霍尔传感器是把霍尔元件、放大器等做在一个芯片上的集成电路型结构，与霍尔元件相比，它具有微型化、灵敏度高、可靠性高、寿命长、功耗低、负载能力强以及使用方便等等优点。

本实验采用的霍尔式位移（小位移1ｍｍ～2ｍｍ）传感器是由线性霍尔元件、永久磁钢组成，其它很多物理量如：力、压力、机械振动等本质上都可转变成位移的变化来测量。

霍尔式位移传感器的工作原理和实验电路原理如图28—2 (a)、(b)所示。

将磁场强度相同的两块永久磁钢同极性相对放置着，线性霍尔元件置于两块磁钢间的中点，其磁感应强度为０，(a)工作原理(b)实验电路原理图28—2霍尔式位移传感器工作原理图设这个位置为位移的零点，即Ｘ＝０，因磁感应强度Ｂ＝０，故输出电压U H＝０。

霍尔位移传感器的设计学院（系）：电气信息工程学院年级专业：电自09102学号：学生姓名：黄晶晶摘要: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。

本文主要研究霍尔位移传感器的设计。

如图所示，被测物体分别与恒定电流I和恒定磁场B垂直。

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。

关键字：霍尔传感器位移霍尔电压霍尔效应原理图正文：一．霍尔传感器的工作原理1、霍尔效应如霍尔效应原理图所示，在半导体薄片两端通以恒定电流I，并在薄片的垂直方向施加磁感应强度为B的匀强磁场，则在垂直于电流和磁场的方向上，将产生电势差为UH的霍尔电压，它们之间的关系为UH=KHIBCOSA，式中KH称为霍尔系数，它的大小与薄片的材料有关。

上述效应称为霍尔效应，它是德国物理学家霍尔于1879年研究载流导体在磁场中受力的性质时发现的。

I为所加的电流（一般为恒流源），B为均匀磁场，A为磁场与法线的夹角。

EH为电场（图中所示）2、霍尔元件霍尔元件是半导体四端薄片，一般做成正方形，在薄片的相对两侧对称的焊上两对电极引出线（一对称激励电流端，另一对称霍尔电势输出端），如下图所示。

霍尔元件结构3、霍尔元件的主要特性及材料1）霍尔元件的主要特性参数灵敏度KH：表示元件在单位的磁感应强度和单位控制电流所得到的开路霍尔电动势霍尔输入电阻：霍尔控制及间的电阻值霍尔最大允许激励电流：以霍尔元件允许的最大温度为限所对应的激励电流不等位电势：当霍尔元件的控制电流为额定值时，若元件所处位置的磁感应强度为零，测得的空载霍尔电势。

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1. 框图设计
根据霍尔传感器的工作原理, 设计一个路程测试电路, 通过信号拾取、低通滤波电路、单片机信号处理、显示输出等单元电路实现其功能, 采用数字示波器进行输出信号的动态观察和测量。

该测试系统的结构框图如图3所示。

2、硬件电路设计
5.1整体电路设计
5.2传感器部分
5.3定时器中断
5.3显示程序设计LED数码管显示
5.4报警程序设计
5.5转速处理程序的设计
3，发展前景
新的应用环境要求霍尔器件更加小型化、更高的灵敏度且集成度更高。

为了适用于空间较小的检测环境，例如电动机中的间隙、磁力轴承以及其他像永磁体扫描等需接近测量表面的场合，需要更加小型化的器件。

另外，霍尔传感器的成本较高，因此其应用领域基本锁定在汽车等高端市场，而对于需求量较大、对成本控制非常严格的消费电子市场则受到了成本的限制。

相信随着技术的进一步发展，霍尔传感器走进手柄等消费电子应用领域将是大势所趋。

霍尔式位移传感器实验报告霍尔式位移传感器实验报告引言：霍尔式位移传感器是一种常用的非接触式位移传感器，可以测量物体的位移大小。

本实验旨在通过实际操作和数据分析，探究霍尔式位移传感器的工作原理和性能特点。

一、实验目的本实验的主要目的是掌握霍尔式位移传感器的工作原理，了解其特点和应用场景，并通过实验验证其测量精度和稳定性。

二、实验原理霍尔式位移传感器利用霍尔效应来测量物体的位移。

霍尔效应是指当电流通过导体时，如果该导体处于磁场中，就会在导体两侧产生电势差。

利用这一原理，霍尔式位移传感器可以通过测量电势差的大小来确定物体的位移。

三、实验步骤1. 准备实验所需材料和仪器，包括霍尔式位移传感器、电源、数字万用表等。

2. 将霍尔式位移传感器固定在待测物体上，并连接电源和数字万用表。

3. 调整电源的输出电压，使其适合传感器的工作范围。

4. 缓慢移动待测物体，观察数字万用表上的数据变化，并记录下来。

5. 反复进行多次实验，以保证实验结果的准确性和可靠性。

四、实验数据分析通过实验得到的数据，我们可以进行进一步的分析和计算，以评估霍尔式位移传感器的性能。

1. 测量精度：通过对实验数据的比较和统计，可以计算出霍尔式位移传感器的测量精度。

精度越高，表示传感器的测量结果与实际值的偏差越小。

2. 稳定性：通过观察实验数据的变化趋势，可以评估霍尔式位移传感器的稳定性。

稳定性好的传感器在不同条件下测量结果的波动较小，具有更高的可靠性。

3. 响应时间：通过分析实验数据中位移变化和传感器响应的时间差，可以计算出霍尔式位移传感器的响应时间。

响应时间越短，表示传感器对位移变化的反应速度越快。

五、实验结果与讨论根据实验数据的分析和计算，我们可以得出霍尔式位移传感器的性能评估结果。

在此基础上，我们可以讨论传感器的优缺点以及适用的应用场景。

1. 优点：霍尔式位移传感器具有非接触式测量、高精度、稳定性好等优点。

它可以用于测量各种物体的位移，特别适用于高温、高湿、易腐蚀等恶劣环境。

一、实验目的1. 理解霍尔位移传感器的工作原理和基本结构。

2. 掌握霍尔位移传感器的使用方法和操作步骤。

3. 通过实验验证霍尔位移传感器的线性度、精度和稳定性。

4. 分析影响霍尔位移传感器测量结果的因素。

二、实验原理霍尔效应是指当电流通过一个导体或半导体时，在导体或半导体中垂直于电流方向和磁场方向的平面内，会产生一个与电流方向和磁场方向都垂直的电势差。

利用霍尔效应可以制成霍尔位移传感器，用于测量物体的位移。

霍尔位移传感器主要由霍尔元件、放大电路、滤波电路和显示电路等组成。

当霍尔元件受到磁场的作用时，会产生霍尔电压，该电压与磁场强度成正比。

通过测量霍尔电压，可以计算出磁场强度，从而实现位移的测量。

三、实验仪器与设备1. 霍尔位移传感器2. 信号发生器3. 电压表4. 静电场发生器5. 移动平台6. 数据采集系统四、实验步骤1. 将霍尔位移传感器安装在移动平台上，并调整其初始位置。

2. 连接信号发生器和电压表，设置合适的信号频率和幅度。

3. 将静电场发生器放置在霍尔位移传感器附近，产生一个稳定的磁场。

4. 逐步移动移动平台，记录不同位置下霍尔位移传感器的输出电压。

5. 将实验数据输入数据采集系统，进行数据处理和分析。

五、实验结果与分析1. 线性度分析：根据实验数据，绘制霍尔位移传感器的输出电压与位移的曲线。

通过分析曲线，可以判断传感器的线性度。

实验结果表明，霍尔位移传感器的线性度较好，满足实际应用需求。

2. 精度分析：通过多次测量同一位移值，计算其标准偏差。

实验结果表明，霍尔位移传感器的测量精度较高，满足实际应用需求。

3. 稳定性分析：在不同环境条件下，对霍尔位移传感器进行长时间测量，分析其输出电压的稳定性。

实验结果表明，霍尔位移传感器的输出电压稳定性较好，满足实际应用需求。

4. 影响因素分析：通过实验，分析以下因素对霍尔位移传感器测量结果的影响：（1）温度：温度变化会影响霍尔元件的性能，从而影响测量结果。

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*名：***专业班级：电子信息工程13-01学号: ****************: ***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。