传感器原理应用课程设计--基于霍尔传感器的转速测量电路设计

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1、传感器原理期末设计 传感器原理应用传感器原理应用期末课程期末课程设设计计 题目题目 基于霍尔传感器的转速测量基于霍尔传感器的转速测量电路设计电路设计 姓 名 学 号 院（系） 电子电气工程学院 班 级 电子信息 指导教师 职 称 二 O 一一年 七 月 十二 日 传感器原理与应用期末设计 I 摘 要 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，例如在 发动机、电动机、卷扬机、机床主轴等旋转设备的试验、运转和控制中，常需要 测量和显示其转速。要测速，首先要解决的是采样问题。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。 早期直流电动机

2、的控制均以模拟电路为基础，采用运算放大器，非线性集成电路 以及少量的数字电路组成，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。随着微型计算机的广泛应用，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，智能 化微电脑代替了一般机械式或模拟式结构，并使系统能达到更高的性能。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。 直流电动机具有良好的起动、制动性

3、能，宜于在大范围内平滑调速。测速电 机的电压高低反映了转速的高低， 在许多需要调速或快速正反向电力拖动领域中 得到了广泛的应用。从控制的角度来看，直流调速还是交流拖动系统的基础。本 文介绍一种用 STC89C51 单片机测量小型电动机转速的方法。系统以单片机 STC89C51 为控制核心，用 NJK-8002D 霍尔集成传感器作为测量小型直流电机转 速的检测元件，经过单片机数据处理，用 8 位 LED 数码管动态显示小型直流电机 的转速。 IIII 传感器原理与应用期末设计 II 目 录 摘摘 要要 I 目目 录录. II 第一章第一章 绪论绪论（数码显示转速）（数码显示转速） 1 1.1 课

4、题的背景 2 1.2 课题的目的及意义 . 3 1.3 设计的思路与内容 . 4 第二章第二章 电路的硬件设计电路的硬件设计 . 5 2.1 设计的方框图 . 6 2.2 单元电路的设计 . 7 2.3 电路的整机原理图的设计（分析工作原理） 8 第三章第三章（应用单片机实现）软件设计（应用单片机实现）软件设计 . 9 3.1 程序流程图 . 10 3.2 . 11 第四章第四章 总结总结 12 谢谢 辞辞 13 参考文献参考文献 14 1 传感器原理与应用期末设计 1 第一章 绪论 1.1 课题的背景 在直流电机的多年实际运行的过程中，机械测速电机不足之处日益明显，其 主要表现为直流测速电机

5、 DG 中的炭刷磨损及交流测速发电机 TG 中的轴承磨 损，增加了设备的维护工作量，也随着增加了发生故障的可能性；同时机械测速 电机在更换炭刷及轴承的检修作业过程中，需要将直流电动机停运，安装过程中 需要调整机械测速电机轴与主电机轴的同轴度，延长了检修时间，影响了设备的 长期平稳运行。 随着电力电子技术的不断发展，一些新颖器件的不断涌现，原有器件的性能 也随着逐渐改进， 采用电力电子器件构成的各种电力电子电路的应用范围与日俱 增。因此采用电子脉冲测速取代原直流电动机械测速电机已具备理论基础，如可 采用磁阻式、霍尔效应式、光电式等方式检测电机转速。 经过比较分析后，决定采用测速齿轮和霍尔元件代替

6、原来的机械测速电机。 霍尔传感器作为测速器件得到广泛应用。 霍尔传感器是利用霍尔效应实现磁电转 换的一种传感器。霍尔效应这种物理现象的发现，虽然已有一百多年的历史，但 是直到 20 世纪 40 年代后期，由于半导体工艺的不断改进，才被人们所重视和应 用。 我国从 70 年代开始研究霍尔器件,经过 20 余年的研究和开发,目前已经能生 产各种性能的霍尔元件,霍尔传感器具有灵敏度高、线性度好、稳定性高、体积 小和耐高温等特点2。 1.2 课题的目的及意义 在实践中,经常会遇到各种需要测量转速的场合, 例如在发动机、电动机、 卷扬机、机床主轴等旋转设备的试验、运转和控制中,常需要分时或连续测量和 显示其转速及瞬时转速。要测速，首先要解决是采样问题。在使用模技术制作 测速表时，常用测速发电机的方法，即将测速发电机的转轴与