测量转速的传感器原理及框图

实验九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、基本原理根据霍尔效应表达示U H=K H IB，当K H I不变时，在转速圆盘上装上N只磁性体，并在磁钢上方安装一霍尔元件。

圆盘每转一周，表面的磁场B从无到有就变化N次，霍尔电势也相应变化N次。

此电势通过放大、整形和计数电路就可以测量被测旋转体的转速。

三、需用器件与单元霍尔转速传感器、转速测量控制仪。

四、实验步骤1、根据图9-1，将霍尔转速传感器装于转动源的传感器调节支架上，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（+）、绿（ ），不要接错。

3、将霍尔传感器输出端（黄线）接示波器或者频率计。

4、调节电动转速电位器使转速变化，用示波器观察波形的变化（特别注意脉宽的变化），或用频率计观察输出频率的变化。

五、实验结果分析与处理1、记录频率计六组输出频率数值如下：由以上数据可得：最快转速对应的频率f1=152.83Hz，最慢转速对应频率f6=20.1Hz。

随着转速的减小，脉宽T1逐渐变大，但占空比基本保持不变，而且速度不能无限减小。

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。

1。

磁电式传感器测量转速原理1.介绍磁电式传感器是一种常用于测量转速的传感器，通过检测磁场的变化来计算物体的转速。

它具有结构简单、精度高、响应快等优点，在许多领域都得到广泛应用。

2.磁电式传感器的工作原理磁电式传感器通过利用磁场感应现象来测量转速。

当传感器与被测物体相互作用时，磁场的变化会产生电压信号，从而实现转速的测量。

3.磁电式传感器的结构3.1 磁敏元件磁电式传感器的核心部件是磁敏元件，它可以将磁场变化转换为电压信号。

常用的磁敏元件包括霍尔元件和磁致伸缩(Magnetostrictive)元件。

3.2 信号调理电路信号调理电路用于放大和整形由磁敏元件产生的微弱电压信号，以便后续的处理和分析。

它可以提高传感器的灵敏度和稳定性。

3.3 输出接口输出接口将处理后的电压信号转换为转速值或其他形式的信息输出，便于用户进行监测和控制。

4.磁电式传感器测量转速的步骤4.1 确定测量位置在安装磁电式传感器之前，需要确定被测物体上用来测量转速的位置。

通常选择物体上的凸起或特定的标记点作为测量点，以确保测量的准确性和稳定性。

4.2 安装磁电式传感器根据测量位置确定的要求，正确安装磁电式传感器。

通常需要将传感器固定在物体上，并保持一定的距离，以便磁场的变化能够被传感器准确地检测到。

4.3 连接电路将磁电式传感器的输出端口与信号调理电路相连接，确保信号能够被正确的接收和处理。

4.4 校准和调试在使用磁电式传感器进行转速测量之前，需要进行校准和调试，以确保测量结果的准确性和可靠性。

校准过程中，可以通过与其他精密测量设备进行对比，来调整传感器的灵敏度和输出。

5.磁电式传感器测量转速的应用5.1 汽车工业在汽车工业中，磁电式传感器被广泛用于测量车辆引擎的转速。

它可以帮助监测引擎的工作状态，提高车辆的性能和燃油利用率。

5.2 机械制造磁电式传感器在机械制造过程中也有很多应用。

它可以用于测量机器工作部件的转速，以监测和控制机器的运行状态。

实验一霍尔测速实验一、实验目的了解霍尔组件的应用——测量转速。

二、实验仪器霍尔传感器、0~24V直流电源、转动源、频率/转速表、直流电压表。

三、实验原理利用霍尔效应表达式：U H＝K H IB，在被测转盘上装上N只磁性体，转盘每转一周，霍尔传感器受到的磁场变化N次。

转盘每转一周，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出转盘的转速。

四、实验内容与步骤1．安装根据图19-1，霍尔传感器已安装在传感器支架上，且霍尔组件正对着转盘上的磁钢。

图19-1 霍尔传感器安装示意图2．将“+5V”与“GND”接到底面板上转动源传感器输出部分，Uo2为“霍尔”输出端，Uo2与接地端接到频率/转速表（切换到测转速位置）。

3．将“0~24V可调稳压电源”与“转动源输入”相连，用数显电压表测量其电压值。

4．打开实验台电源，调节可调电源0~24V驱动转动源，可以观察到转动源转速的变化，待转速稳定后（稳定时间约一分钟左右），记录相应驱动电压下得到的转速值。

也可用示波器观测霍尔元件输出的脉冲波形。

五、实验报告1．分析霍尔组件产生脉冲的原理。

2．根据记录的驱动电压和转速，作V-RPM曲线。

实验二智能调节仪温度控制实验一、实验目的了解PID智能模糊+位式调节温度控制原理。

二、实验仪器智能调节仪、PT100、温度源三、实验原理位式调节位式调节（ON/OFF）是一种简单的调节方式，常用于一些对控制精度不高的场合作温度控制，或用于报警。

位式调节仪表用于温度控制时，通常利用仪表内部的继电器控制外部的中间继电器再控制一个交流接触器来控制电热丝的通断达到控制温度的目的。

PID智能模糊调节PID智能温度调节器采用人工智能调节方式，是采用模糊规则进行PID调节的一种先进的新型人工智能算法，能实现高精度控制，先进的自整定（A T）功能使得无需设置控制参数。

在误差大时，运用模糊算法进行调节，以消除PID饱和积分现象，当误差趋小时，采用PID算法进行调节，并能在调节中自动学习和记忆被控对象的部分特征以使效果最优化，具有无超调、高精度、参数确定简单等特点。

光电转速传感器的转速测量实验一、实验原理光电转速传感器是一种基于光电效应的传感器，它通过检测旋转物体上的标记或孔洞来测量转速。

当旋转物体上的标记经过传感器的光路时，会遮挡或透过光线，从而使传感器输出的电信号发生变化。

通过对这些电信号的处理和分析，可以计算出旋转物体的转速。

光电转速传感器通常由光源、光学透镜、光电探测器和信号处理电路等部分组成。

光源发出的光线经过光学透镜聚焦后照射到旋转物体上，当旋转物体上的标记经过光路时，光电探测器接收到的光强会发生变化，产生相应的电信号。

信号处理电路对这些电信号进行放大、滤波和整形等处理，最终输出与转速成正比的脉冲信号。

二、实验设备1、光电转速传感器：选择合适的光电转速传感器，其性能参数如测量范围、精度、响应时间等应满足实验要求。

2、旋转平台：用于安装被测旋转物体，并提供稳定的旋转运动。

3、信号调理器：用于对传感器输出的电信号进行调理和放大，以便后续的数据采集和处理。

4、数据采集卡：将调理后的电信号转换为数字信号，并传输到计算机进行处理和分析。

5、计算机：安装有相关的数据采集和分析软件，用于控制实验过程、采集数据以及进行数据处理和分析。

三、实验步骤1、安装和连接设备将光电转速传感器安装在合适的位置，使其光路能够对准旋转物体上的标记。

将传感器的输出端连接到信号调理器的输入端，将信号调理器的输出端连接到数据采集卡的输入端。

将数据采集卡插入计算机的 PCI 插槽，并安装相应的驱动程序和软件。

2、调整传感器位置和光路调整传感器的位置和角度，使光路能够准确地照射到旋转物体上的标记，并确保光电探测器能够接收到足够强度的光信号。

使用遮光板或其他工具，检查光路的遮挡情况，确保光路畅通无阻。

3、设置实验参数在计算机上打开数据采集软件，设置采样频率、通道选择、触发方式等参数。

根据旋转物体的转速范围和测量精度要求，合理设置采样频率，以保证能够采集到足够数量的有效数据。

4、启动旋转平台打开旋转平台的电源，调整转速到预定值。

基于５１单片机和霍尔传感器的转速测量仪摘要系统由传感器、信号处理、系统软件等部分组成。

传感器采用霍尔开关传感器（ＪＫ８００２Ｃ），负责将转速转化为脉冲信号；信号处理电路（反相器７４ＬＳ１４）包含待测信号整形反相等部分，波形变换和波形整形电路实现把正负交变的信号波形变换成可被单片机接受的TTL/CMOS兼容信号。

处理器采用５１单片机，显示器采用单片机开发板自带的8位LED数码管动态显示。

课题背景在工农业生产和工程实践中，经常会遇到各种需要测量转速的场合，测量转速的方法分为模拟式和数字式两种。

模拟式采用测速发电机为检测元件，得到的信号是模拟量，控制系统的硬件部分非常复杂，功能单一，而且系统非常不灵活、调试困难。

数字式通常采用光电编码器、圆光栅、霍尔元件等为检测元件，得到的信号是脉冲信号。

单片机技术的日新月异，特别是高性能价格比的单片机的出现，转速测量普遍采用以单片机为核心的数字式测量方法，使得许多控制功能及算法可以采用软件技术来完成。

采用单片机构成控制系统，可以节约人力资源和降低系统成本，从而有效的提高工作效率。

本课题，是要利用霍尔传感器来测量转速。

由磁场的变化来使霍尔传感器产生脉冲，由单片机计数，经过数据计算转化成所测转速，再由数码管显示出来。

1.硬件部分概述１.１系统组成框图系统框图原理如图１－１所示，系统由传感器、信号处理、数码管显示、蜂鸣器超速报警和系统软件等部分组成。

传感器采用霍尔开关传感器（ＪＫ８００２Ｃ），负责将转速转化为脉冲信号。

信号处理电路反相器７４ＬＳ１４）包含待测信号波形变换、波形整形等部分，波形变换和波形整形电路实现把正负交变的信号波形变换成可被单片机接受的TTL/CMOS 兼容信号。

处理器采用５１单片机，显示器采用8位LED 数码管动态显示。

１.２霍尔传感器测转速原理及特性霍尔传感器是对磁敏感的传感元件，由磁钢、霍耳元件等组成。

测量系统的转速传感器选用SiKO 的 ｊｋ８００２ｃ 的霍尔传感器，其响应频率为100KHz ，额定电压为5-30（V ）、检测距离为10（mm ）。

霍尔传感器原理功能与简介：当⼀块通有电流的⾦属或半导体薄⽚垂直地放在磁场中时，薄⽚的两端就会产⽣电位差，这种现象就称为霍尔效应。

两端具有的电位差值称为霍尔电势U，其表达式为U=K·I·B/d 其中K为霍尔系数，I为薄⽚中通过的电流，B为外加磁场（洛伦慈⼒Lorrentz）的磁感应强度，d是薄⽚的厚度。

由此可见，霍尔效应的灵敏度⾼低与外加磁场的磁感应强度成正⽐的关系。

霍尔传感器的外形图和与磁场的作⽤关系如右图所⽰。

磁场由磁钢提供，所以霍尔传感器和磁钢需要配对使⽤。

霍尔传感器检测转速⽰意图如下。

在⾮磁材料的圆盘边上粘贴⼀块磁钢，霍尔传感器固定在圆盘外缘附近。

圆盘每转动⼀圈，霍尔传感器便输出⼀个脉冲。

通过单⽚机测量产⽣脉冲的频率就可以得出圆盘的转速。

备注：当没有信号产⽣时，可以改变⼀下磁钢的⽅向，霍尔对磁钢⽅向有要求。

没有磁钢时输出⾼电平，有磁钢时输出低电平。

接线图：测速原理图：产品图⽚和管脚图：黄长贵(德⼒西变频器)摘要：本⽂介绍了霍尔电流传感器在通⽤变频器中的作⽤，分析了设置传感器的类型、⽅式、⽬的和需求，并介绍了传感器的⼯作原理及作⽤。

关键词：霍尔电流传感器、变频器。

引⾔现今，新型功率半导体器件进⼊电⼒电⼦领域后，交流变频调速、逆变装置、开关电源等⽇渐普及，原有的电流、电压检出元件，已不适应中⾼频的电流波形的检测。

为了⾃动检测和显⽰电流，并在过流、过压等危害情况发⽣时具有⾃动保护和更⾼级的智能控制，就必须使⽤具有⾼速度，⾼精度的检测、采样和保护的霍尔电流传感器。

霍尔电流传感器模块，是近⼗⼏年发展起来的测量控制电流、电压的新⼀代⼯业⽤电量传感器。

1、变频器的基本⼯作原理及结构本⽂所述的变频器是指适⽤于⼯业通⽤电机和变频电机的普通通⽤变频器。

此类变频器由于⼯业领域的⼴泛使⽤已成为变频器的主流。

⼀般异步电机转速与同步转速存在⼀个滑差关系，调速的⽅法可改变电机定⼦频率f、电机定⼦的绕组极对数P、转差率S其中任意⼀种达到，对异步电机最好的⽅法是改变频率f，实现调速控制。

电涡流传感器原理图1、什么是电涡流效应电感线圈产生的磁力线经过金属导体时,金属导体就会产生感应电流,且呈闭合回路,类似于水涡流形状,故称之为电涡流也叫做电涡流效应,其实是电磁感应原理的延伸;注意：电涡流传感器要求被测体必须是导体;传感器探头里有小型线圈,由控制器控制产生震荡电磁场,当接近被测体时,被测体表面会产生感应电流,而产生反向的电磁场;这时电涡流传感器根据反向电磁场的强度来判断与被测体之间的距离;2、电涡流传感器的工作原理与结构主要由一个安置在框架上的扁平圆形线圈构成;此线圈可以粘贴于框架上,或在框架上开一条槽沟,将导线绕在槽内;下图为涡流传感器的结构原理,它采取将导线绕在聚四氟乙烯框架窄槽内,形成线圈的结构方式;;传感器线圈由高频信号激励,使它产生一个高频交变磁场φi,当被测导体靠近线圈时,在磁场作用范围的导体表层,产生了与此磁场相交链的电涡流ie,而此电涡流又将产生一交变磁场φe阻碍外磁场的变化;从能量角度来看,在被测导体内存在着电涡流损耗当频率较高时,忽略磁损耗;能量损耗使传感器的Q值和等效阻抗Z降低,因此当被测体与传感器间的距离d改变时,传感器的Q值和等效阻抗Z、电感L 均发生变化,于是把位移量转换成电量;这便是电涡流传感器的基本原理3、电涡流传感器的实际应用电涡流传感器测量齿轮转速的应用4、使用电涡流传感器时的注意事项对被测体的要求为了防止电涡流产生的磁场影响仪器的正常输出安装时传感器头部四周必须留有一定范围的非导电介质空间,如果在某一部位要同时安装两个以上的传感器,就必须考虑是否会产生交叉干扰,两个探头之间一定要保持规定的距离,被测体表面积应为探头直径3倍以上,当无法满足3倍的要求时,可以适当减小,但这是以牺牲灵敏度为代价的,一般是探头直径等于被测体表面积时,灵敏度降低至70%,所以当灵敏度要求不高时可适当缩小测量表面积;对工作的温度的要求一般进口涡流传感器最高温度不大于180℃,而国产的只能达到120℃,并且这些数据来源于生产厂家,其中有很大的不可靠性,据相关的各种资料分析,实际上,工作温度超过70℃时,电涡流传感器的灵敏度会显著降低,甚至会造成传感器的损坏;对初始间隙的要求各种型号电涡流传感器,都在一定的间隙电压值下,它的读数才有较好的线性度,所以在安装传感器时必须调整好合适的初始间隙;。

测试技术应用案例（霍尔传感器测量转速）
班级:
学号:
姓名:
霍尔传感器测量转速
一.霍尔传感器的优点
1.测量范围广：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。

2.精度高：在工作温度区内精度优于1%，该精度
适合于任何波形的测
3.线性度好：优于
金属导体、半导
物理现象。

当电
的方向施加磁场，。

利用霍尔效应
差U H的基本关系
为:
U H=K H IB K H =1/nq（金属）
式中K H――霍尔系数；n――单位体积内载流子或自由电子的个数；q――电子电量；I――通过的电流；
B――垂直于I的磁感应强度；
利用霍尔效应表达式：U H=K H IB , 当被测物体上装上Ｎ只磁性体时，物体每转一周磁场就变化N次，霍尔电势相应变化N次，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。

三.测量设备
本案例以实验室霍尔元件测量
实验设备：CSY2000系列传感器与
位半数显表。

(可调)
5V直流源、转速
转速显示部分。

电源输入端。

）插入数显单元
Fin端。

4.将转速调节中的2V-24V转速电源引入到台面上
转动单元中转动电源2-24VK插孔。

5.将数显单元上的转速／频率表波段开关拨到转
速档，此时数显表指示转速。

6.调节转速调节电压使转动速度变化。

观察数显
表转速显示的变化。

五.实验结果计算
磁体经过霍尔元件，霍尔元件就会发出就会发出一个信号，经放大整形得到脉冲信号，两个脉冲的间隔时间即为周期，通过周期就。