基于霍尔传感器的电机测速装置设计

① 求利用3144霍尔元件做测速器的编程和线路图~

产品说明：

产品名称：ZH3144
产品类别：单输出霍尔开关集成电路
产品规格：4-20V
产品型号：ZH3144
产品说明：*电源电压范围宽，输出电流大。*开关速度快，无瞬间抖动。*工作频率宽（0~100KHz）。*寿命长、体积小、安装方便。*能直接和逻辑电路接口。

应用场合*直流无刷电机无触点开关*位置控制电流传感器*汽车点火器安全报警装置*隔离检测转速检测

霍尔传感器是对磁敏感的传感元件，常用于开关信号采集的有CS3020、CS3040等，这种传感器是一个3端器件，外形与三极管相似，只要接上电源、地，即可工作，输出通常是集电极开路（OC）门输出，工作电压范围宽，使用非常方便。如图1所示是CS3020的外形图，将有字面对准自己，三根引脚从左向右分别是Vcc，地，输出。
图1 CS3020外形图
使用霍尔传感器获得脉冲信号，其机械结构也可以做得较为简单，只要在转轴的圆周上粘上一粒磁钢，让霍尔开关靠近磁钢，就有信号输出，转轴旋转时，就会不断地产生脉冲信号输出。如果在圆周上粘上多粒磁钢，可以实现旋转一周，获得多个脉冲输出。在粘磁钢时要注意，霍尔传感器对磁场方向敏感，粘之前可以先手动接近一下传感器，如果没有信号输出，可以换一个方向再试。这种传感器不怕灰尘、油污，在工业现场应用广泛。
2 硬件电路设计
测速的方法决定了测速信号的硬件连接，测速实际上就是测频，因此，频率测量的一些原则同样适用于测速。
通常可以用计数法、测脉宽法和等精度法来进行测试。所谓计数法，就是给定一个闸门时间，在闸门时间内计数输入的脉冲个数；测脉宽法是利用待测信号的脉宽来控制计数门，对一个高精度的高频计数信号进行计数。由于闸门与被测信号不能同步，因此，这两种方法都存在±1误差的问题，第一种方法适用于信号频率高时使用，第二种方法则在信号频率低时使用。等精度法则对高、低频信号都有很好的适应性。
图2是测速电路的信号获取部分，在电源输入端并联电容C2用来滤去电源尖啸，使霍尔元件稳定工作。HG表示霍尔元件，采用CS3020，在霍尔元件输出端（引脚3）与地并联电容C3滤去波形尖峰，再接一个上拉电阻R2，然后将其接入LM324的引脚3。用LM324构成一个电压比较器，将霍尔元件输出电压与电位器RP1比较得出高低电平信号给单片机读取。C4用于波形整形，以保证获得良好数字信号。LED便于观察，当比较器输出高电平时不亮，低电平时亮。微型电机M可采用 型，通过电位器RP1分压，实现提高或降低电机转速的目的。C1电容使电机的速度不会产生突变，因为电容能存储电荷。
电压比较器的功能：比较两个电压的大小(用输出电压的高或低电平，表示两个输入电压的大小关系)：
当“＋”输入端电压高于“－”输入端时，电压比较器输出为高电平；
当“＋”输入端电压低于“－”输入端时，电压比较器输出为低电平；
比较器还有整形的作用，利用这一特点可使单片机获得良好稳定的输出信号，不至于丢失信号，能提高测速的精确性和稳定性。
图.2 测速电路原理图
3 测速程序
测量转速，使用霍尔传感器，被测轴安装有1只磁钢，即转轴每转一周，产生1个脉冲，要求将转速值（转/分）显示在数码管上。
用C语言编制的程序如下：
//硬件：老版STC实验版
//P3-5口接转速脉冲
#include <STC12C5410AD.H> // 单片机内部专用寄存器定义
#define uchar unsigned char
#define uint unsigned int //数据类型的宏定义
uchar code LK[10]={0xC0,0xF9,0xA4,0xB0,0x99,0x92,0x82,0xF8,0x80,0x90,} ;//数码管0~9的字型码
uchar LK1[4]={0xfe,0xfd,0xfb,0xf7}; //位选码
uint data z,counter; //定义无符号整型全局变量lk
//====================================================
void init(void) //定义名为init的初始化子函数
{ //init子函数开始，分别赋值
TMOD=0X51; //GATE C/T M1 M0 GATE C/T M1 M0 计数器T1 定时器T0
// 0 1 0 1 0 0 0 1
TH1=0; //计数器初始值
TL1=0;
TH0=-(50000/256); //定时器t0 定时50ms
TL0=-(50000%256);

EA=1; // IE=0X00; //EA - ET1 ES ET1 EX1 ET0 EX0
ET0=1; // 1 0 0 0 0 0 1 0
TR1=1;
TR0=1;
TF0=1;
}
//=============================================
void delay(uint k)//延时程序
{
uint data i,j;
for(i=0;i<k;i++)
{
for(;j<121;j++) {;}
}
}
//================================================
void display(void) //数码管显示
{
P1=LK[z/1000];P2=LK1[0];delay(10);
P1=LK[(z/100)%10];P2=LK1[1];delay(10);
P1=LK[(z%100)/10];P2=LK1[2];delay(10);
P1=LK[z%10];P2=LK1[3];delay(10);
}
//=========================================
void main(void) //主程序开始
{
uint temp1,temp2;
init(); //调用init初始化子函数

for(;;)
{

temp1=TL1;temp2=TH1;
counter=(temp2<<8)+temp1; //读出计数器值并转化为十进制
//z=counter;
display();
} //无限循环语句结束
} //主程序结束
//===================================================
// uint chushi=60;
void timer0(void) interrupt 1 using 1
{

TH0=-(50000/256); //定时器t0 定时50ms
TL0=-(50000%256);

// chushi--;
// if(chushi<=0){
z=counter /0.5 ; //读出速度
//}
TH0=0; //每50MS清一次定时器
TL1=0;
}
霍尔测速
测速是工农业生产中经常遇到的问题，学会使用单片机技术设计测速仪表具有很重要的意义。要测速，首先要解决是采样的问题。在使用模拟技术制作测速表时，常用测速发电机的方法，即将测速发电机的转轴与待测轴相连，测速发电机的电压高低反映了转速的高低。使用单片机进行测速，可以使用简单的脉冲计数法。只要转轴每旋转一周，产生一个或固定的多个脉冲，并将脉冲送入单片机中进行计数，即可获得转速的信息。
下面以常见的玩具电机作为测速对象，用CS3020设计信号获取电路，通过电压比较器实现计数脉冲的输出，既可在单片机实验箱进行转速测量，也可直接将输出接到频率计或脉冲计数器，得到单位时间内的脉冲数，进行换算即可得电机转速。这样可少用硬件，不需编程，但仅是对霍尔传感器测速应用的验证。
1 脉冲信号的获得
霍尔传感器是对磁敏感的传感元件，常用于开关信号采集的有CS3020、CS3040等，这种传感器是一个3端器件，外形与三极管相似，只要接上电源、地，即可工作，输出通常是集电极开路（OC）门输出，工作电压范围宽，使用非常方便。如图1所示是CS3020的外形图，将有字面对准自己，三根引脚从左向右分别是Vcc，地，输出。

② 霍尔传感器测速电路图及如何连接到单片机

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信号脉冲。根据磁钢和脉冲数量就可以计算转速。转而可以求出周长，得出车速之类的参数。

③ 霍尔传感器在测量电机转速时，它如何与单片机连接啊 求个电路图 谢谢

将小磁铁块固定在电机的转子上，将霍尔传感器（开关型）靠近小磁铁附近，回当电机转动以后，磁答铁会在一定的周期内靠近传感器一次，这样霍尔传感器将输出一个高电平，当小磁铁远离传感器时，传感器输出一个低电平；利用单片机内部定时器，计算出脉冲一个周期的时间，就可以算出电机的转速。

④ 简述用霍尔传感器测试电机转速的方法；

霍尔传感器用于测量电机转速时，一般是霍尔传感器固定安装，而在电机的旋转部位安装一个导磁性好的磁钢，旋转过程中，磁钢每接近霍尔传感器一次，霍尔传感器认为电机旋转了一圈，以此计算电机转速。

当霍尔传感器靠近导磁物体时，霍尔传感器内部的磁场发生变化，由于霍尔效应，产生不同的霍尔电动势，以此可以判断是否有导磁物体接近。

霍尔传感器是根据霍尔效应制作的一种磁场传感器。霍尔效应是磁电效应的一种，这一现象是霍尔（A.H.Hall，1855—1938）于1879年在研究金属的导电机构时发现的。

后来发现半导体、导电流体等也有这种效应，而半导体的霍尔效应比金属强得多，利用这现象制成的各种霍尔元件，广泛地应用于工业自动化技术、检测技术及信息处理等方面。霍尔效应是研究半导体材料性能的基本方法。

通过霍尔效应实验测定的霍尔系数，能够判断半导体材料的导电类型、载流子浓度及载流子迁移率等重要参数。

(4)基于霍尔传感器的电机测速装置设计扩展阅读

测量电机转速其他方法

1、光反射法。即在电机转动部分画一条白线，用一束坚强的光进行照射，使用光电元件检测反光，形成脉冲信号，在一定时间内对脉冲进行计数，就可以换算出电机转速。

2、磁电法。即在电机转动部分固定一块磁铁，在磁铁运动轨迹的圆周外缘设一线圈，电机转动时线圈会产生感应脉冲电压，在一定时间内对脉冲进行计数，就可以换算出电机转速。

3、光栅法。即在电机转动轴上固定一圆盘，圆盘上可有通光槽，在圆盘两侧设置发光元件和受光元件，电机转动时，受光元件周期性受到光照，产生电脉冲，在一定时间内对脉冲进行计数，就可以换算出电机转速。

霍尔电流传感器使用时，需遵循以下注意事项：

1、为了得到较好的动态特性和灵敏度，必须注意原边线圈和副边线圈的耦合。

2、使用中当大的直流电流流过传感器原边线圈，且次级电路没有接通电源|稳压器或副边开路，则其磁路被磁化，而产生剩磁，影响测量精度。

3、霍尔传感器都具有较强的抗外磁场干扰能力。