传感器测速实验报告(第一组)

传感器测速实验报告

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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。

实验二十一 磁电式传感器转速测量实验

一、 实验目的：

了解磁电式测量转速的原理； 二、需用器件与单元：

磁电传感器、转动调节2-24V ，转动源单元。＋5V 直流电源、数显转速／频率表。

三、基本原理：

磁电传感器是一种将被测物理量转换成为感应电势的有源传感器，也称为电动式传感器或感应式传感器。根据电磁感应定律，一个匝数为Ｎ的线圈在磁场中切割磁力线时，穿过线

圈的磁通量发生变化，线圈两端就会产生出感应电势，线圈中感应电势： 。线

圈感应电势的大小在线圈匝数一定的情况下与穿过该线圈的磁通变化率成正比。当传感器的线圈匝数和永久磁钢选定(即磁场强度已定)后，使穿过线圈的磁通发生变化的方法通常有两种：一种是让线圈和磁力线作相对运动，即利用线圈切割磁力线而使线圈产生感应电势；另一种则是把线圈和磁钢部固定，靠衔铁运动来改变磁路中的磁阻，从而改变通过线圈的磁通。因此，磁电式传感器可分成两大类型：动磁式及可动衔铁式(即可变磁阻式)。本实验应用动磁式磁电传感器，实验原理框图如图所示。当转动盘上嵌入6个磁钢时，转动盘每转一周磁电传感器感应电势e 产生6次的变化，感应电势e 通过放大、整形由频率表显示ｆ，转速

n =10f 。

磁电传感器测转速实验原理框图

四、实验步骤：

1、观察原理图。

（1）磁电式转速传感器按下图安装：

传感器端面离转动盘面2mm 左右，并且对准反射面内的磁钢。将磁电式传感器输出端插入数显单元Fi 孔。

dt d N e Φ

-=

（2）将波段开关选择转速测量档.

（3）将转速调节电源2-24V用引线引入到台面板上转动源单元中转动电源2-24V插孔，

合上主控箱电源开关。使转速电机带动转盘旋转，逐步增加电源电压观察转速变化情况。

（5）调节电压值并记录数显值，测量结果如下表：

电压（v） 2 3 4 5 6 7 8 9 10 转速（转/分）0 0 0 454 683 875 1030 1170 1295 电压（v）11 12 13 14 15 16 17 18 20 转速（转/分）1400 1535 1635 1705 1780 1865 1960 2040 2222 五、思考题：

为什么说磁电式转速传感器不能测很低速的转动，能说明理由吗？

答：因为磁电式转速传感器是利用旋转体改变磁路，使磁通量发生变化，从而使其线

圈产生感应电压，如果转速很慢，旋转体改变磁路也很慢，磁通量的变化也会变慢，此时所

感应出的电压就会很小，就无发正确的测定转速。

实验三十一光纤传感器测速实验

一、实验目的：

了解光线式传感器的原理和使用

二、需用器件与单元：

光纤传感器、光纤传感器实验模块、转动调节2-24V，转动源单元、＋5V直流电源、数显转速／频率表

三、基本原理：

利用光线位移传感器探头对旋转体电机被测反射光的明显变化而产生的电脉冲，经后级电路处理，放大整形等即可测量出电机的转速。

四、实验步骤：

1、光纤传感器按图接于支架上，使光纤探头与电机转盘平台中磁钢反射点对准，保持在2—3mm之间。

2、按“光纤位移特性试验”的连线图，将光纤传感器实验模块输出Vo1与数显电压表Vi 端相接，接上实验模块上电源，数显表的切换开关拨到20V档

（1）用手转动圆盘，使探头避开反射面（暗电流），和尚主控箱电源开关，调节Rw2使数显表显示接近零，此时Rw1处于中间位置。

（2）在用手转动圆盘，是光纤探头对准反射点，调节升降支架高低，使数显表指示最大，重复（1）（2）步骤，直至两者的电压差至最大，再将Vo1与转速/频率数显表Fi输入端相接，数显表的波段开关拨到转速档。

3、将转速调节2-24V,接入转动电源24V插孔上，使电动机转动，逐渐加大点击的电源电压，使电动机转速变化，观察并记录下数显表上的转速。

4、固定转速电压不变，将选择开关拨到频率测量档，测量频率，记下频率读数，根据转盘上的测量点数折算成转速值n2。

5、将实验步骤4比较，以n1作为真值计算两种方法的测速误差（相对误差），相对误差r=（n1-n2)/n1*100%。

6、接线图如图所示：

（7）结果如图所示

电压（v） 2 3 4 5 6 7 8 9 10 转速（转/分）0 0 314 531 710 890 1055 1190 1320 电压（v）11 12 13 14 15 16 17 18 19

转速（转/分）1445 1565 1640 1735 1805 1890 1980 2000 2135

实验三十二光电式传感器转速测量

一、实验目的：

了解光电转速传感器测量转速的原理及方法。

二、需用器件与单元：

光电转速传感器、转动调节2-24V，转动源单元。＋5V直流电源、数显转速／频率表。

三、基本原理：

光电式转速传感器有反射型和透射型二种，本实验装置是透射型的，传感器端部有发光管和光电池，发光管发出的光源通过转盘上的孔透射到光电管上，并转换成电信号，由于转盘上有等间距的6个透射孔，转动时将获得与转速及透射孔数有关的脉冲，将电脉计数处理即可得到转速值。转盘每转一周输出N个脉冲信号，计数器可以测出脉冲信号的频率（Hz），可按n=f*60/N计算转速。

四、实验内容与步骤

1、光电转速传感器安装如下图所示，在传感器支持架上装上光电转速传感器，使传器端面离平台表面2-3mm，将传感器引线分别插入相应插孔，其中红色接入直流电源+5V，黑色为接地端，蓝色输入主控箱F i 。转速／频率表置“转速”档。

2、将转速调节2-24V接到转动源2-24V插孔上。

3、将光电传感器实验端子与数显电压表Vi端相接，数显表的切换开关选择开关拨到20V

档，（1）用手转动圆盘，使探头避开反射面（暗电流），和尚主控箱电源开关，调节Rw2使数显表显示接近零，此时Rw1处于中间位置。（2）在用手转动圆盘，是光纤探头对准反射点，调节升降支架高低，使数显表指示最大，重复（1）（2）步骤，直至两者的电压差至最大，再将Vo1与转速/频率数显表Fi输入端相接，数显表的波段开关拨到转速档。合上主控箱电源开关，使电机转动并从转速／频率表上观察电机转速。如显示转速不稳定，可调节传感器的安装高度。

4、接线图如图所示：

5.测量结果如图表所示

电压（v） 2 3 4 5 6 7 8 9 10 转速（转/分）0 0 345 540 760 935 1115 1280 1410 电压（v）11 12 13 14 15 16 17 18 19 转速（转/分）1540 1650 1740 1840 1925 1965 2035 2105 2180

五、实验小结：

通过本次试验，我们了解了霍尔式传感器、磁电式传感器、光纤式传感器和光电式传感器的实验原理和它们之间的区别，并知道如何去使用它，意识到了团队合作的重要性，加强

了自己对电子测量这门学科更深一步的了解。