霍尔效应式轮速传感器
霍尔轮速传感器的工作原理
1引言
霍尔器件是一种磁传感器。用它们可以检测磁场及其变化，可在各种与磁场有关的场合中使用。霍尔器件以霍尔效应为其工作基础。
霍尔器件具有许多优点，它们的结构牢固，体积小，重量轻，寿命长，安装方便，功耗小，频率高（可达1MHZ，耐震动，不怕
灰尘、油污、水汽及盐雾等的污染或腐蚀。
霍尔线性器件的精度高、线性度好；霍尔开关器件无触点、无磨损、输岀波形清晰、无抖动、无回跳、位置重复精度高（可达gm 级）。取用了各种补偿和保护措施的霍尔器件的工作温度范围宽，可达—55C?150C。
按照霍尔器件的功能可将它们分为：霍尔线性器件和霍尔开关器件。前者输岀模拟量，后者输岀数字量。
按被检测的对象的性质可将它们的应用分为：直接应用和间接应用。前者是直接检测岀受检测对象本身的磁场或磁特性，后者是检
测受检对象上人为设置的磁场，用这个磁场来作被检测的信息的载体，通过它，将许多非电、非磁的物理量例如力、力矩、压力、应力、位置、位移、速度、加速度、角度、角速度、转数、转速以及工作状态发生变化的时间等，转变成电量来进行检测和控制。
2霍尔效应和霍尔元件
2.1霍尔效应
如图1所示，在一块通电的半导体薄片上，加上和片子表面垂直的磁场B,在薄片的横向两侧会岀现一个电压，如图1中的VH,这
种现象就是霍尔效应，是由科学家爱德文?霍尔在1879年发现的。VH称为霍尔电压。
（a）霍尔效应和霍尔元件
这种现象的产生，是因为通电半导体片中的载流子在磁场产生的洛仑兹力的作用下，分别向片子横向两侧偏转和积聚，因而形成一
个电场，称作霍尔电场。霍尔电场产生的电场力和洛仑兹力相反，它阻碍载流子继续堆积，直到霍尔电场力和洛仑兹力相等。这时，
片子两侧建立起一个稳定的电压，这就是霍尔电压。
在片子上作四个电极，其中C1、C2间通以工作电流I，C1、C2称为电流电极，C3 C4间取出霍尔电压VH, C3 C4称为敏感电极
将各个电极焊上引线，并将片子用塑料封装起来，就形成了一个完整的霍尔元件（又称霍尔片）
⑴”甲唧中或⑵"严唱注冷，或（3）
在上述（1 ）、（2）、（3）式中VH是霍尔电压，p是用来制作霍尔元件的材料的电阻率，卩n 是材料的电子迁移率，RH是霍尔
系数，I、W t分别是霍尔元件的长、宽和厚度，f（I/W）是几何修正因子，是由元件的几何形状和尺寸决定的，I是工作电流，V
是两电流电极间的电压，P是元件耗散的功率。由（1）?（3）式可见，在霍尔元件中，p、RH gn决定于元件所用的材料，I、W t
和f（I/W）决定于元件的设计和工艺，霍尔元件一旦制成，这些参数均为常数。因此，式（1）?（3）就代表了霍尔元件的三种工作方式所得的结果。（1）式表示电流驱动，（2）式表示电压驱动，（3）式可用来评估霍尔片能承受的最大功率。
为了精确地测量磁场，常用恒流源供电，令工作电流恒定，因而,被测磁场的磁感应强度B可用霍尔电压来量度
在一些精密的测量仪表中，还采用恒温箱，将霍尔元件置于其中，令RH保持恒定。
若使用环境的温度变化，常采用恒压驱动，因和RH比较起来，gn随温度的变化比较平缓，因而VH受温度变化的影响较小。
为获得尽可能高的输出霍尔电压
VH 可加大工作电流，同时元件的功耗也将增加。 (3)式表达了 VH 能达到的极限一一元件能承受
的最大功耗。 2.2霍尔器件
霍尔器件分为：霍尔元件和霍尔集成电路 两大类，前者是一个简单的霍尔片，使用时常常需要将获得的霍尔电压进行放大。后者将 霍尔片和它的信号处理电路集成在同一个芯片上。
2.2.1霍尔元件
霍尔元件可用多种半导体材料制作，如 Ge Si 、InSb 、GaAs InAs 、InAsP 以及多层半导体异质结构量子阱材料等等。
InSb 和GaAs 霍尔元件输出特性见图 1(a)、图1(b).
(a )霍尔效应和霍尔元件
(b) InSb 霍尔元件的输出特性
(c) GaAs 霍尔元件的输出特性
图1霍尔元件的结构和输岀特性
这些霍尔元件大量用于直流无刷电机和测磁仪表。
2.2.2霍尔电路
它由霍尔元件、差分放大器和射极跟随器组成。其输岀电压和加在霍尔元件上的磁感强度 图2和图
3。 这类电路有很高的灵敏度和优良的线性度，适用于各种磁场检测。霍尔线性电路的性能参数见表 3
图2霍尔线性电路的功能框图
图3霍尔线性电路UGN350啲磁电转换特性曲线
表3线性霍尔电路的特性参数
B 成比例，它的功能框图和输出特性示于
型号 Vcc/V 线性范围/mT 作温度厂C
UGN3501 8?12
±100 UGN3503 4.5~ 6 ±90 -20 ?+ 85 7.5 13.5 3
Icc/mA
型号 IOUT/mA Ro/k Q
乘积灵敏度V/A ?0.1T 输出形式 UGN3501 4.0
0.1 typ max
外形结构 10 20 输出 CI/P 0.05 9.0 14 输出 CI/P
灵敏度S/mV/mT 静态输出电压 Vo/V
min typ
min typ max -20 ?+ 85 引脚排列 A U J 4] 射极输出VCC 地 UGN3503
射极输出VCC 地
霍尔开关电路又称霍尔数字电路，由稳压器、霍尔片、差分放大器，斯密特触发器和输岀级组成。在外磁场的作用下，当磁感应强
度超过导通阈值BOP时，霍尔电路输岀管导通，输岀低电平。之后，B再增加，仍保持导通态。若外加磁场的B值降低到BRP时,
输出管截止，输出高电平。我们称BOP为工作点，BRP为释放点，BOP- BRP=BH称为回差。回差的存在使开关电路的抗干扰能力增
强。霍尔开关电路的功能框见图4。图4(a)表示集电极开路(0C)输出，(b)表示双输出。它们的输出特性见图5，图5(a)表示普通
霍尔开关，(b)表示锁定型霍尔开关的输岀特性。
(a) 单0C输出(b)双0C输出
图4霍尔开关电路的功能框图
(a)开关型输岀特性(b)锁定型输岀特性
图5霍尔开关电路的输岀特性
一般规定，当外加磁场的南极(S极)接近霍尔电路外壳上打有标志的一面时，作用到霍尔电路上的磁场方向为正，北极接近标志面时为负。
锁定型霍尔开关电路的特点是：当外加场B正向增加，达到BOP时，电路导通，之后无论B增加或减小，甚至将B除去，电路都保
持导通态，只有达到负向的BRP时，才改变为截止态，因而称为锁定型。霍尔开关电路的性能参数见表4。
表4霍尔开关电路的特性参数
它的霍尔电压发生器由一对相距 2.5m m的霍尔元件组成，其功能框图见图6。
图6差动霍尔电路的工作原理图
使用时在电路背面放置一块永久磁体，当用铁磁材料制成的齿轮从电路附近转过时，一对霍尔片上产生的霍尔电压相位相反，经差分放大后，使器件灵敏度大为提高。用这种电路制成的汽车齿轮传感器具有极优的性能。
除上述各种霍尔元件外，目前还岀现了许多特殊功能的霍尔电路，如功率霍尔电路，多重双线霍尔传感器电路，二维、三维霍尔集成电路等待。
3霍尔器件的应用
3.1应用的一般问题
3.1.1测量磁场
使用霍尔器件检测磁场的方法极为简单，将霍尔器件作成各种形式的探头，放在被测磁场中，因霍尔器件只对垂直于霍尔片的表面的磁感应强度敏感，因而必须令磁力线和器件表面垂直，通电后即可由输岀电压得到被测磁场的磁感应强度。若不垂直，则应求岀其垂直分量来计算被测磁场的磁感应强度值。而且，因霍尔元件的尺寸极小，可以进行多点检测，由计算机进行数据处理，可以得到场的分布状态，并可对狭缝，小孔中的磁场进行检测。
3.1.2工作磁体的设置
用磁场作为被传感物体的运动和位置信息载体时，一般采用永久磁钢来产生工作磁场。例如，用一个5X4X2.5 （mm3的钕铁硼
H号磁钢，就可在它的磁极表面上得到约2300高斯的磁感应强度。在空气隙中，磁感应强度会随距离增加而迅速下降。为保证霍
尔器件，尤其是霍尔开关器件的可靠工作，在应用中要考虑有效工作气隙的长度。在计算总有效工作气隙时，应从霍尔片表面算起。
在封装好的霍尔电路中，霍尔片的深度在产品手册中会给岀。
因为霍尔器件需要工作电源，在作运动或位置传感时，一般令磁体随被检测物体运动，将霍尔器件固定在工作系统的适当位置，用
它去检测工作磁场，再从检测结果中提取被检信息。
工作磁体和霍尔器件间的运动方式有：（a）对移；（b）侧移；（c）旋转；（d）遮断。如图7所示，图中的TEAG即为总有效工作气隙。
图7霍尔器件和工作磁体间的运动方式
在遮断方式中，工作磁体和霍尔器件以适当的间隙相对固定，用一软磁（例如软铁）翼片作为运动工作部件，当翼片进入间隙时，作用到霍尔器件上的磁力线被部分或全部遮断，以此来调节工作磁场。被传感的运动信息加在翼片上。这种方法的检测精度很高，在125C的温度范围内，翼片的位置重复精度可达50g m
图8在霍尔器件背面放置磁体
也可将工作磁体固定在霍尔器件背面（外壳上没打标志的一面），让被检的铁磁物体（例如钢齿轮）从它们近旁通过，检测岀物体上的特殊标志（如齿、凸缘、缺口等），得出物体的运动参数。
3.1.3与外电路的接口
霍尔开关电路的输出级一般是一个集电极开路的NPN晶体管，其使用规则和任何一种相似的NPN开关管相同。输出管截止时，输漏电流很小，一般只有几nA,可以忽略，输出电压和其电源电压相近，但电源电压最高不得超过输出管的击穿电压（即规范表中规定的极限电压）。输岀管导通时，它的输岀端和线路的公共端短路。因此，必须外接一个电阻器（即负载电阻器）来限制流过管子的电流，使它不超过最大允许值（一般为20mA，以免损坏输岀管。输岀电流较大时，管子的饱和压降也会随之增大，使用者应
当特别注意，仅这个电压和你要控制的电路的截止电压（或逻辑“零”）是兼容的。
以与发光二极管的接口为例，对负载电阻器的选择作一估计。若在Io为20mA（霍尔电路输出管允许吸入的最大电流），发光二极
濟严心那-前
管的正向压降VLED=1.4V,当电源电压VCC=12V寸，所需的负载电阻器的阻值（4）
和这个阻值最接近的标准电阻为560Q，因此，可取560Q的电阻器作为负载电阻器
用图9表示简化了的霍尔开关电路，图10表示与各种电路的接口：( a)与TTL电路；(b)与CMOS!路；(c)与LED (d)与晶闸管。
图10霍尔开关与电路接口举例
与这些电路接口时所需的负载电阻器阻值的估算方法，和式( 4)的方法相同。
若受控的电路所需的电流大于20mA可在霍尔开关电路与被控电路间接入电流放大器。
霍尔器件的开关所需的电流大于20mA可在霍尔开关电路与被电路间接入电流放大器。
霍尔器件的开关作用非常迅速，典型的上升时间和下降时间在400nS范围内，优于任何机械开关。
3.2应用实例
下面我们将举岀一些应用实例。这些例子仅是该类应用中的一种，用同样的原理和方法，使用者可根据自己的使用需要，设计岀自己的应用装置。
用霍尔线性器件作探头，测量10-6T?10T的交变和恒定磁场，已有许多商品仪器。这里，仅介绍一种用经过校准的UGN3503或A3515型霍尔线性电路来检测磁场的磁感应强度的简便方法。电路岀厂时，工厂可提供每块电路的校准曲线和灵敏度系数。测量时, 将电路第一脚(面对标志面从左到右数)接电源，第二脚接地，第三脚接高输入阻抗( >1Ok Q)电压表，通电后，将电路放入被测
磁场中，让磁力线垂直于电路表面，读岀电压表的数值，即可从校准曲线上查得相应的磁感应强度值。使用前，将器件通电一分钟，使之达到稳定。
用灵敏度系数计算被测磁场的B值时，可用
B=[Vout(B) - Vout(o)]1000/S
式中，Vout(B)=加上被测磁场时的电压读数，单位为V，Vout(o)=未加被测磁场时的电压读数，单位为V，S= 灵敏度系数，单位为mV/G(高斯)，8=被测磁场的磁感应强度，单位为G
3.2.2检测铁磁物体
在霍尔线性电路背面偏置一个永磁体，如图11所示。图11 (a)表示检测铁磁物体的缺口，图11 ( b)表示检测齿轮的齿。它们的
电路接法见图12，(a)为检测齿轮，(b)为检测缺口。用这种方法可以检测齿轮的转速。
图11用霍尔线性电路检测铁磁物体
图12用霍尔线性电路检测齿口的线路
3.2.3用在直流无刷电机中
直流无刷电机使用永磁转子，在定子的适当位置放置所需数量的霍尔器件，它们的输岀和相应的定子绕组的供电电路相连。当转子经过霍尔器件附近时，永磁转子的磁场令已通电的霍尔器件输岀一个电压使定子绕组供电电路导通，给相应的定子绕组供电，产生
和转子磁场极性相同的磁场，推斥转子继续转动。到下一位置，前一位置的霍尔器件停止工作，下位的霍尔器件导通，使下一绕组通电，产生推斥场使转子继续转动。如此循环，维持电机的工作。其工作原理示于图13。
在这里，霍尔器件起位置传感器的作用，检测转子磁极的位置，它的输出使定子绕组供电电路通断，又起开关作用，当转子磁极离去时，令上一个霍尔器件停止工作，下一个器件开始工作，使转子磁极总是面对推斥磁场，霍尔器件又起定子电流的换向作用。
无刷电机中的霍尔器件，既可使用霍尔元件，也可使用霍尔开关电路。使用霍尔元件时，一般要外接放大电路，如图14 所示，使用霍尔开关电路，可直接驱动电机绕组，使线路大为简化，如图15 所示。
图13霍尔元件在无刷电机中的工作（其中的HG为霍尔元件）
图14采用霍尔元件的电机驱动电路（图中的H为霍尔元件）
图15用CS2018霍尔开关锁定电路直接驱动电机的线路示意图（图中的线圈为电机定子绕组）
铁磁材料受到磁场激励时，因其导磁率高，磁阻小，磁力线都集中在材料内部。若材料均匀，磁力线分布也均匀。如果材料中有缺陷，如小孔、裂纹等，在缺陷处，磁力线会发生弯曲，使局部磁场发生畸变。用霍尔探头检出这种畸变，经过数据处理，可辨别出缺陷的位置，性质（孔或裂纹）和大小（如深度、宽度等），图16示出两种用于无损探伤的探头结构。（b）检测线材用
（a）检测板材用
图16 用于无损探伤的两种霍尔探头
3.2.4 无损探伤
霍尔无损探伤已在炮膛探伤、管道探伤，海用缆绳探伤，船体探伤以及材料检验等方面得到广泛应用。
3.2.5 磁记录信息读出
用霍尔元件制成的磁读头，如图17所示，将写头和读头装在同一外壳里，采用长1mm宽0.2mm,厚1.4 gm的InSb霍尔元件，其
信噪比比普通磁头高3db?5db,由于写头和读头间的间距很小，仅 2.6mm故可用一读头去监视几分之一秒之前录头录下的信息。
图17霍尔磁头
霍尔读头的输出仅由记录信息的磁感应强度来决定，即使频率到零，输出仍然恒定，且因读头无电感，故可获得优异的瞬态响应。它的灵敏度随温度的变化也很小，约为0.01db/'C。采用适当的前置放大电路，可在0'C?50C范围内保持土0.5db。
由于霍尔磁读头具备这些优点，因而在计算机中得到很重要的应用。特别在高密度垂直记录的磁盘的信息读出中，更能显示其优越性。专家预言，今后十年，霍尔读头很可能会占去磁阻头的部分市场。
3.2.6 霍尔接近传感器和接近开关
在霍尔器件背后偏置一块永久磁体，并将它们和相应的处理电路装在一个壳体内，做成一个探头，将霍尔器件的输入引线和处理电
路的输出引线用电缆连接起来，构成如图18所示的接近传感器。它们的功能框见图19。（a）为霍尔线性接近传感器，（b）为霍尔接
近开关。
图18霍尔接近传感器的外形图
a）霍尔线性接近传感器
(b) 霍尔接近开关
霍尔式加速度传感器
湖南科技大学 课程设计 题目霍尔式加速度传感器 作者伍文斌 学院机电工程学院 专业测控技术与仪器 学号1403030104 指导教师杨淑仪、凌启辉 二零一七年六月二十日
目录 摘要 (3) 第一章霍尔传感器基本原理 (4) 1.1霍尔效应 (4) 1.2霍尔元件 (5) 第二章加速度传感器设计方案 (6) 2.1设计理念 (6) 2.2设计电路图 (6) 2.3电路图解析 (7) 第三章传感器结构参数 (10) 第四章参考文献
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。霍尔传感器以霍尔效应为其工作原理。本文的加速度传感器属于霍尔开关器件，当物体移动时，若使其表面带上一定磁场，当其接近传感器时，会输出高电平，通过计算一定时间内的转的圈数（如汽车轮胎的转动圈数），可以得到物体运动的加速度（如汽车行驶的加速度）。霍尔开关器件无触点、无磨损、输出波形清晰、无抖动、无回跳、位置重复精度高。取用了各种补偿和保护措施的霍尔器件的工作温度范围宽等特点，因此应用广泛。 关键字：霍尔效应；霍尔开关器件；转动；加速度
第一章霍尔传感器基本原理 1.1霍尔效应 所谓霍尔效应，是指磁场作用于载流金属导体、半导体中的载流子时，产生横向电位差的物理现象。金属的霍尔效应是1879年被美国物理学家霍尔发现的。当电流通过金属箔片时，若在垂直于电流的方向施加磁场，则金属箔片两侧面会出现横向电位差。半导体中的霍尔效应比金属箔片中更为明显，而铁磁金属在居里温度以下将呈现极强的霍尔效应。 利用霍尔效应可以设计制成多种传感器。霍尔电位差UH的基本关系为 UH=RHIB/d （18） RH=1/nq（金属）（19） 式中RH——霍尔系数： n——载流子浓度或自由电子浓度；
霍尔传感器测速原理
现代检测技术论文 测控11-2班 范国霞 1105070202
绪论 现代技术关于速度的测量方法多种多样，其中包括线速度和角速度两个方面，速度和转速测量在工业农业、国防中有很多应用，如汽车、火车、轮船及飞机等行驶速度测量；发动机、柴油机、风力发电机等输出轴的转速测量等等。其中有微积分转换法，线速度与角速度转换方法，时间位移方法等等，下面我所介绍的是霍尔传感器对于速度的测量方法。霍尔式传感器是基于霍尔效应原理设计的传感器. 关键字：霍尔效应，霍尔传感器
霍尔传感器 霍尔传感器是基于霍尔效应的一种传感器。1879年美国物理学家霍尔首先在金属材料中发现了霍尔效应，但由于金属材料的霍尔效应太弱而没有得到应用，随着半导体技术的发展，开始用半导体材料制成霍尔元件，由于他的霍尔效应显著而得到了应用和发展。在了解霍尔传感器之前先了解一下什么是霍尔元件以及它的基本特性。 霍尔元件的结构很简单，它是由霍尔片、四根引线和壳体组成的，如图1所示。 图1 霍尔片是一块矩形半导体单晶薄片，引出四根引线：1、1ˊ两根引线加激励电压或电流，称激励电极；2、2ˊ引线为霍尔输出引线，称霍尔电极。霍尔元件的壳体是用非到此金属、陶瓷或环氧树脂封装的。在电路中，霍尔元件一般可用两种符号表示，如图1（b）所示。
霍尔元件的基本特性 （1）额定激励电流和最大允许激励电流当霍尔元件自身温度升高10℃所流过的激励电流成为额定激励电流。以元件允许最大温升为限定的激励电流称为最大允许激励电流。因霍尔电势随激励电流增加而线性增加，所以使用中希望选用尽可能大的激励电流，因而需要知道元件的最大允许激励电流。 （2）输入电阻和输出电阻激励电极间的电阻称为输入电阻。霍尔电极输出电势对电路外部来说相当于一个电压源，其电源内阻即为输出电阻。 （3）不等位电势及不等为电阻当霍尔元件的激励电流为I时，若元件所处位置磁感应强度为零，则它的霍尔电势应该为零，但实际不为零。这是测得的空载电势称为不等位电势。 （4）寄生直流电势再外加磁场为零、霍尔元件用交流激励时，霍尔电极输出除了交流不等位电势外，还有一直流电势，称为寄生直流电势。 （5）霍尔电势温度系数在一定磁感应强度和激励电流下温度每变化1℃时，霍尔电势变化的百分率称为霍尔电势温度系数。他同时也是霍尔系数的温度系数。
霍尔齿轮转速传感器的工作原理和优点
霍尔齿轮转速传感器的工作原理和优点 作者: 发布时间:2009-11-25 来源: 关键字:霍尔转速传感器 霍尔转速传感器的主要工作原理是霍尔效应，也就是当转动的金属部件通过霍尔传感器的磁场时会引起电势的变化，通过对电势的测量就可以得到被测量对象的转速值。霍尔转速传感器的主要组成部分是传感头和齿圈，而传感头又是由霍尔元件、永磁体和电子电路组成的。 霍尔转速传感器的工作原理 霍尔转速传感器在测量机械设备的转速时，被测量机械的金属齿轮、齿条等运动部件会经过传感器的前端，引起磁场的相应变化，当运动部件穿过霍尔元件产生磁力线较为分散的区域时，磁场相对较弱，而穿过产生磁力线较为几种的区域时，磁场就相对较强。 霍尔转速传感器就是通过磁力线密度的变化，在磁力线穿过传感器上的感应元件时，产生霍尔电势。霍尔转速传感器的霍尔元件在产生霍尔电势后，会将其转换为交变电信号，最后传感器的内置电路会将信号调整和放大，输出矩形脉冲信号。 霍尔转速传感器的测量方法 霍尔转速传感器的测量必须配合磁场的变化，因此在霍尔转速传感器测量非铁磁材质的设备时，需要事先在旋转物体上安装专门的磁铁物质，用以改变传感器周围的磁场，这样霍尔转速传感器才能准确的捕捉到物质的运动状态。 霍尔转速传感器主要应用于齿轮、齿条、凸轮和特质凹凸面等设备的运动转速测量。高转速磁敏电阻转速传感器除了可以测量转速以外，还可以测量物体的位移、周期、频率、扭矩、机械传动状态和测量运行状态等。 霍尔转速传感器目前在工业生产中的应用很是广泛，例如电力、汽车、航空、纺织和石化等领域，都采用霍尔转速传感器来测量和监控机械设备的转速状态，并以此来实施自动化管理与控制。 霍尔转速传感器的应用优势 霍尔转速传感器的应用优势主要有三个，一是霍尔转速传感器的输出信号不会受到转速值的影响，二是霍尔转速传感器的频率相应高，三是霍尔转速传感器对电磁波的抗干扰能力强，因此霍尔转速传感器多应用在控制系统的转速检测中。 同时，霍尔转速传感器的稳定性好，抗外界干扰能力强，如抗错误的干扰信号等，因此不易因环境的因素而产生误差。霍尔转速传感器的测量频率范围宽，
实验十九 开关式霍尔传感器测转速实验
实验十九开关式霍尔传感器测转速实验 一、实验目的：了解开关式霍尔传感器测转速的应用。 二、基本原理：开关式霍尔传感器是线性霍尔元件的输出信号经放大器放大，再经施密特电路整形成矩形波（开关信号）输出的传感器。开关式霍尔传感器测转速的原理框图19—1所示。当被测圆盘上装上6只磁性体时，圆盘每转一周磁场就变化6次，开关式霍尔传感器就同频率f相应变化输出，再经转速表显示转速n。 图19—1开关式霍尔传感器测转速原理框图 三、需用器件与单元：主机箱中的转速调节0～24V直流稳压电源、+5V直流稳压电源、电压表、频率\转速表；霍尔转速传感器、转动源。 四、实验步骤： 1、根据图19—2将霍尔转速传感器安装于霍尔架上，传感器的端面对准转盘上的磁钢并调节升降杆使传感器端面与磁钢之间的间隙大约为2～3ｍｍ。 2、将主机箱中的转速调节电源0～24V旋钮调到最小(逆时针方向转到底)后接入电压表(电压表量程切换开关打到20V档)；其它接线按图19—2所示连接（注意霍尔转速传感器的三根引线的序号）；将频频\转速表的开关按到转速档。 3、检查接线无误后合上主机箱电源开关，在小于12V范围内(电压表监测)调节主机箱的转速调节电源(调节电压改变直流电机电枢电压)，观察电机转动及转速表的显示情况。
图19—2 霍尔转速传感器实验安装、接线示意图 4、从2V开始记录每增加1V相应电机转速的数据(待电机转速比较稳定后读取数据)；画出电机的V-ｎ(电机电枢电压与电机转速的关系)特性曲线。实验完毕，关闭电源。 n（转/ 406286108132157179203225250分） V（mv）2003004635006017037999019991104 电机的V-ｎ(电机电枢电压与电机转速的关系)特性曲线 五、思考题： 利用开关式霍尔传感器测转速时被测对象要满足什么条件？ 被测物能够阻挡或透过或反射霍尔信号，般都是一个发射头一个接收头若发射接收安装在同侧，则被测物必须能反射该信号，发射接收安装在对侧，则被测物必须能阻挡透过该信
霍尔效应在车速传感器中的应用
霍尔效应在车速传感器中的应用 摘要：霍尔传感器是利用霍尔效应实现磁电转换的一种传感器，它具有无触点、灵敏度高、线性度好、稳定性高、体积小和耐高温等特点，在车速测量中占有非常重要的地位。 关键词：霍尔效应霍尔传感器轮速 1.前言 当前汽车车速传感器多采用霍尔式原理, 此传感器是一种基于霍尔效应的传感器, 具有对磁场敏感度高、输出信号稳定、频率响应快、抗电磁干扰能力强、结构简单、使用方便、无触点等特点。它主要是由特定磁极对数的永久磁铁( 一般为4 或8 对) 、霍尔元件、旋转机构及输入/输出插件等组成[1] 。其工作原理是当传感器的旋转机构在外驱动作用下旋转时, 会带动永久磁铁旋转, 穿过霍尔元件的磁场将产生周期性变化, 引起霍尔元件输出电压变化, 通过后续电路处理形成稳定的脉冲电压信号, 作为车速传感器的输出信号。 2.霍尔传感器 霍尔传感器是把霍尔元件、温度补偿电路、放大器及稳压电源等集成在一个芯片上，然后封装起来构成的. 由于霍尔传感器测量方式属于补偿式测量［2］。霍尔传感器分为线性和开关型两种，线性霍尔传感器主要用于位移、压力、电功率等测量，开关型霍尔传感器主要用于转速、转角、液位等测量。 将载流导体或半导体板放在磁场中, 使磁场方向垂直于电流方向, 在导体板两侧ab 之间就会出现横向电势差U。这种现象是霍尔首先发现的, 因此,称之为霍尔效应，如图1所示，板两侧形成的电势差称U 为霍尔电压。 图1 霍尔效应图2 霍尔转数传感器结构原理 (1) 式中: I: 控制电流e0: 电子电荷量；B: 磁感应强度；d: 半导体的厚度；n: 电子浓度。 由霍尔原理可知, 霍尔传感器的输出电压U 与被测物体的运动速度无关, 因此它的高、低速特性都很好, 若用其测量物体的转速, 其下限速度可以接近于0，上线速度从理论上讲可以不受限制, 即它可以满足工程中各种运行速度的测
浅谈电磁感应式轮速传感器在汽车防抱死制动系统(ABS)中的应用与仿真方法
本科毕业设计（论文） 题目浅谈电磁感应式轮速传感器在汽车防抱 死制动系统(ABS)中的应用与仿真方法 学院机械工程学院 学生姓名072512202陈新文072512221 徐炜 072512211 钱之豪072512214 沈佳慧专业汽车服务工程（汽车试验与检测技术） 年级大三班级汽检122 导师叶飞职称讲师 论文提交日期2015-06-17
浅谈电磁感应式轮速传感器在汽车防抱死制动系统（ABS）中的 应用与仿真方法 摘要 电磁感应式轮速传感器可以对汽车轮速信号进行测量，用于制动、发动机及变速箱等众多系统控制，是汽车最关键的部件之一。为了对汽车制动防抱死系统（ABS）及早有效的开发验证，需要对电磁感应式轮速传感器进行仿真模拟。文章针对最常用的电磁感应式电磁感应式轮速传感器进行测试与分析，通过设计信号调理电路，成功搭建了 ABS 硬件在环仿真平台，既简化了汽车开发阶段的验证与测试，又节省了开发成本。 关键词：电磁感应式电磁感应式轮速传感器 ABS 在环仿真
On the Electromagnetic Induction Type Wheel Speed Sensors in Automotive Anti-lock Braking System (ABS) Application and Simulation Abstract Electromagnetic induction type wheel speed sensors for automotive wheel speed signals are measured for a number of system control brake, engine and transmission, it is one of the most critical components of the car. To automobile anti-lock braking system (ABS) early and effective development of verification, the need for wheel speed sensor simulation. Articles for the most common wheel speed sensor electromagnetic induction test and analysis through design signal conditioning circuit, successfully built ABS HIL simulation platform, not only simplifies the validation and testing phase of vehicle development, but also saves the cost of development. Key Words:Electromagnetic induction type wheel speed sensor; ABS; In the simulation
带方向性的主动式轮速传感器简析
带方向性的主动式轮速传感器简析 摘要：针对主动式轮速传感器的发展趋势，在分析其原理的基础上，介绍了下一代轮速传感器–即可以指明车轮前进方向或者是后退方向的主动式轮速传感器的原理，并利用示波器在实车上采集到带方向性主动式轮速传感器的波形图，综合德国大陆汽车公司规范定义，简要分析了带方向性的主动式轮速传感器的解析方法。 关键词：主动式轮速传感器；带方向性；数据协议 Abstract：In this paper，regarding to active wheel speed sensor development trend，based on the principle of current wide used active sensor，the logic of next generation active wheel speed senor –with capability to show the wheel moving direction is showed. Use oscilloscope on vehicle to collect waveform，introduce the analyze method to active wheel speed with direction the waveform based on the Germany Continental Corporation specification. Key words：Active wheel speed sensor；With direction；Data Protocol 随着汽车工业的发展，汽车已经不是简单的行驶工具，而是逐渐的成为集科技、安全和舒适为一体的代步工具。汽车产品作为一种消费品存在已经变的越来越普遍，尤其在国内，汽车的生产制造和销售水平正在以较快的速度发展。为了有效提高汽车的制动效率和制动安全性，现在一般汽车厂商所生产的汽车产品中普遍都装有制动防抱死ABS（Anti-lock brake system）系统。 轮速传感器作为ABS系统的必要组成部分，起到非常重要的作用。利用轮子转动带动磁性齿圈转动引起的磁场变化，轮速传感器接收到磁场的变化，并准确的向信号的接收方反馈出轮子的转速和转动方向等信息，是轮速传感器的任务。 1.当前主动式轮速传感器的原理 主动式轮速传感器的最主要是霍尔效应。当电流垂直于外磁场通过导体时，在导体的平行于磁场和电流方向的两个端面之间会出现电势差，这一现象就是霍尔效应。这个电势差也被称为霍尔电势差。 在半导体上外加与电流方向垂直的磁场，会使得半导体中的电子与空穴受到不同方向的洛伦兹力而在不同方向上聚集，在聚集起来的电子与空穴之间会产生电场，电场强度与洛伦兹力产生平衡之后，不再聚集，此时电场将会使后来的电子和空穴受到电场力的作用而平衡掉磁场对其产生的洛伦兹力，使得后来的电子和空穴能顺利通过不会偏移，从而产生内建电压。 2.带方向性轮速传感器原理
轮速传感器的原理与检修
轮速传感器的原理与检 修 集团文件版本号：（M928-T898-M248-WU2669-I2896-DQ586-M1988）
轮速传感器的原理与检修 现代汽车的ABS系统中都设置有电磁感应式的轮速传感器，它可以安装在主减速器或变速器中，轮速传感器的组成和工作原理如图所示。它是由永久磁铁、磁极、线圈和齿圈组成。齿圈5在磁场中旋转时，齿圈齿顶和电极之间的间隙就以一定的速度变化，则使磁路中的磁阻发生变化。其结果是使磁通量周期地增减，在线圈1的两端产生正比于磁通量增减速度的感应电压，并将该交流电压信号输送给电子控制器。 轮速传感器的种类及其检测： 1.电磁感应式车速传感器: 电磁感应式车速传感器安装在自动变速器输出轴附近的壳体上，用于检测自动变速器输出轴的转速。电控单元ECU根据车速传感器的信号计算车速，作为换挡控制的依据。车速传感器由永久磁铁和电磁感应线圈组成，它被固定安装在白动变速器输出轴附近的壳体上，输出轴上的停车锁定齿轮为感应转子，当输出轴转动时，停车锁定齿轮的凸齿，不断地靠近或离开车速传感器，使线圈内的磁通量发生变化，从而产生交流电,车速越高，输出轴转速也越高，感应电压脉冲频率也越高，电控组件根据感应电压脉冲的大小计算汽车行驶的速度。用万用表测导通，阻值还有有没有电压信号。 2.霍尔式轮速传感器； 在汽车应用中是十分特殊的，这主要是由于变速器周围空间位置冲突霍尔效应传感器是固体传感器，它们主要应用在曲轴转角和凸轮轴位置上，用于开关点火和燃油喷射电路触发，它还应用在其它需要控制转
动部件的位置和速度控制电脑电路中。霍尔效应传感器或开关，由一个几乎完全闭合的包含永久磁铁和磁极部分的磁路组成，一个软磁铁叶片转子穿过磁铁和磁极间的气隙，在叶片转子上的窗口允许磁场不受影响的穿过并到达霍尔效应传感器，而没有窗口的部分则中断磁场，因此，叶片转子窗口的作用是开关磁场，使霍尔效应象开关一样地打开或关闭，这就是一些汽车厂商将霍尔效应传感器和其它类似电子设备称为霍尔开关的原因，该组件实际上是一个开关设备，而它的关键功能部件是霍尔效应传感器。测试步骤将驱动轮顶起模拟行使状态，也可以将汽车示波测试线加长进行行驶的测试。波形结果当车轮开始转动时，霍尔效应传感器开始产生一连串的信号，脉冲的个数将随着车速增加而增加，与图例相像，这是大约30英里/小时时记录的，车速传感器的脉冲信号频率将随车速的增加而增加，但位置的占空比在任何速度下保持恒定不变。车速传感器越高，在示波器上的波形脉冲也就越多。确认从一个脉冲到另一个脉冲的幅度，频率和形状是一致的，这就是说幅度够大通常等于传感器的供电电压，两脉冲间隔一致，形状一致，且与预期的相同。确定波形的频率与车速同步，并且占空比决无变化,还要观察如下内容：观察波形的一致性，检查波形顶部和底部尖角。观察幅度的一致性：波形高度应相等，因为给传感器的供电电压是不变的。有些实例表明波形底部或顶部有缺口或不规则。这里关键是波形的稳定性不变，若波形对地电位过高，则说明电阻过大或传感器接地不良。观察由行驶性能问题的产生和故障码出现而诱发的波形异常，这样可以确定与顾客反映的故障或行驶性能故障产生的根本原因直接有关信号问题。虽
车速传感器与轮速传感器介绍
车速传感器 车速传感器检测电控汽车的车速，控制电脑用这个输入信号来控制发动机怠速，自动变速器的变扭器锁止，自动变速器换档及发动机冷却风扇的开闭和巡航定速等其它功能。车速传感器的输出信号可以是磁电式交流信号，也可以是霍尔式数字信号或者是光电式数字信号，车速传感器通常安装在驱动桥壳或变速器壳内，车速传感器信号线通常装在屏蔽的外套内，这是为了消除有高压电火线及车载电话或其他电子设备产生的电磁及射频干扰，用于保证电子通讯不产生中断，防止造成驾驶性能变差或其他问题，在汽车上磁电式及光电式传感器是应用最多的两种车速传感器，在欧洲、北美和亚洲的各种汽车上比较广泛采用磁电式传感器来进行车速(VSS)、曲轴转角(CKP)和凸轮轴转角(CMP)的控制，同时还可以用它来感受其它转动部位的速度和位置信号等，例如压缩机离合器等。 1)磁电式车速传感器磁电式车速传感器是一个模拟交流信号发生器，它们产生交变电流信号，通常由带两个接线柱的磁芯及线圈组成。这两个线圈接线柱是传感器输出的端子，当由铁质制成的环状翼轮(有时称为磁组轮)转动经过传感器时，线圈里将产生交流电压信号。磁组轮上的逐个齿轮将产生一一对应的系列脉冲，其形状是一样的。输出信号的振幅(峰对峰电压)与磁组轮的转速成正比(车速)，信号的频率大小表现于磁组轮的转速大小。传感器磁芯与磁组轮间的气隙大小对传感器的输入信号的幅度影响极大，如果在磁组轮上去掉一个或多个齿就可以产生同步脉冲来确定上止点的位置。这会引起输出信号频率的改变，而在齿减少时输出信号幅度也会改变，发动机控制电脑或点火模块正是靠这个同步脉冲信号来确定触发电火时间或燃油喷射时刻的。测试步骤可以将系统驱动轮顶起，来模拟行驶时的条件，也可以将汽车示波器的测试线加长，在行驶中进行测试。波形结果车轮转动后，波形信号在示波器显示中心处的零伏平线上开始上下跳动，并随着车速的提高跳动越来越高。波形显示与例子十分相似，这个波形是在大约30英里/小时的速度下记录的，它又不像交
ABS系统用轮速传感器AD22157(精)
ABS系统用轮速传感器AD22157 摘要：AD22157是AD公司生产的一种基于霍尔效应的传感器，可作为车速传感器应用于汽车的ABS系统中。它具有较大的测速范围和较宽的使用温度范围，并且采用二线制电流操作，使用方便；还具有气隙诊断和反向电压保护功能。文中介绍了AD22157的内部结构及其工作原理，并对其误差源作了简要的说明。 关键词：霍尔效应；差模信号；误差源；调制；AD22157 １概述 ＡＤ２２１５７是一 种混合信号磁场转换器， 它具有很大的测速范围 （０～２５００Ｈｚ）和 较宽的操作温度范围（－ ４０～１５０℃），同时 具有二线制电流操作、气 隙诊断和反向电压保护 （－３０Ｖ）等一系列特 性。它可在较大的车速范 围内对汽车铁磁性目标轮 进行车速与转动方向的测 量。此外，还可在传送系 统作传输速度的测量、接 近测量、位移测量等。 ＡＤ２２１５７的结构框图如图１所示。 ２ＡＤ２２１５７的主要特性 ＡＤ２２１５７采用二线制电流回路操作方式，适于在－４０～１５０℃的温度范围、＋２０Ｖ直流供电情况下持续工作，且在瞬时电压高达＋２７Ｖ时仍能维持正常工作。 ＡＤ２２１５７轮速传感器的输出电流脉冲为７ｍＡ或１４ｍＡ（静止偏置值为７ｍＡ） 该传感器的输出电流脉冲的上升沿可准确定位于目标轮的轮毂。输出脉冲宽度则可由目标轮的运动方向和磁场强度来决定，并可按照主流系统制造商所推荐的现行工业标准编码为一组根据目标轮的运动方向和磁场强度预先定义的时间间隔。 它的脉冲宽度可根据所测量的差模磁场强度的不同而有所不同：ΔＢ＞４ｍＴ（正常磁场）、２ｍＴ＜ΔＢ＜４ｍＴ（低磁范围）、ΔＢ＜２ｍＴ（极低磁范围）三种不同磁场中具有不同的宽度输出。另外，在正常和低磁情况
霍尔转速传感器测速实验
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
霍尔效应式轮速传感器
霍尔轮速传感器的工作原理 1引言 霍尔器件是一种磁传感器。用它们可以检测磁场及其变化，可在各种与磁场有关的场合中使用。霍尔器件以霍尔效应为其工作基础。 霍尔器件具有许多优点，它们的结构牢固，体积小，重量轻，寿命长，安装方便，功耗小，频率高（可达1MHZ，耐震动，不怕 灰尘、油污、水汽及盐雾等的污染或腐蚀。 霍尔线性器件的精度高、线性度好；霍尔开关器件无触点、无磨损、输岀波形清晰、无抖动、无回跳、位置重复精度高（可达gm 级）。取用了各种补偿和保护措施的霍尔器件的工作温度范围宽，可达—55C?150C。 按照霍尔器件的功能可将它们分为：霍尔线性器件和霍尔开关器件。前者输岀模拟量，后者输岀数字量。 按被检测的对象的性质可将它们的应用分为：直接应用和间接应用。前者是直接检测岀受检测对象本身的磁场或磁特性，后者是检 测受检对象上人为设置的磁场，用这个磁场来作被检测的信息的载体，通过它，将许多非电、非磁的物理量例如力、力矩、压力、应力、位置、位移、速度、加速度、角度、角速度、转数、转速以及工作状态发生变化的时间等，转变成电量来进行检测和控制。 2霍尔效应和霍尔元件 2.1霍尔效应 如图1所示，在一块通电的半导体薄片上，加上和片子表面垂直的磁场B,在薄片的横向两侧会岀现一个电压，如图1中的VH,这 种现象就是霍尔效应，是由科学家爱德文?霍尔在1879年发现的。VH称为霍尔电压。 （a）霍尔效应和霍尔元件 这种现象的产生，是因为通电半导体片中的载流子在磁场产生的洛仑兹力的作用下，分别向片子横向两侧偏转和积聚，因而形成一 个电场，称作霍尔电场。霍尔电场产生的电场力和洛仑兹力相反，它阻碍载流子继续堆积，直到霍尔电场力和洛仑兹力相等。这时， 片子两侧建立起一个稳定的电压，这就是霍尔电压。 在片子上作四个电极，其中C1、C2间通以工作电流I，C1、C2称为电流电极，C3 C4间取出霍尔电压VH, C3 C4称为敏感电极 将各个电极焊上引线，并将片子用塑料封装起来，就形成了一个完整的霍尔元件（又称霍尔片） ⑴”甲唧中或⑵"严唱注冷，或（3） 在上述（1 ）、（2）、（3）式中VH是霍尔电压，p是用来制作霍尔元件的材料的电阻率，卩n 是材料的电子迁移率，RH是霍尔 系数，I、W t分别是霍尔元件的长、宽和厚度，f（I/W）是几何修正因子，是由元件的几何形状和尺寸决定的，I是工作电流，V 是两电流电极间的电压，P是元件耗散的功率。由（1）?（3）式可见，在霍尔元件中，p、RH gn决定于元件所用的材料，I、W t 和f（I/W）决定于元件的设计和工艺，霍尔元件一旦制成，这些参数均为常数。因此，式（1）?（3）就代表了霍尔元件的三种工作方式所得的结果。（1）式表示电流驱动，（2）式表示电压驱动，（3）式可用来评估霍尔片能承受的最大功率。 为了精确地测量磁场，常用恒流源供电，令工作电流恒定，因而,被测磁场的磁感应强度B可用霍尔电压来量度 在一些精密的测量仪表中，还采用恒温箱，将霍尔元件置于其中，令RH保持恒定。
轮速传感器的原理与检修
精心整理 现代汽车的ABS 系统中都设置有电磁感应式的轮速传感器，它可以安装在主减速器或变速器中，轮速传感器的组成和工作原理如图所示。它是由永久磁铁、磁极、线圈和齿圈组成。齿圈5在磁场中旋转时，齿圈齿顶和电极之间的间隙就以一定的速度变化，则使磁路中的磁阻发生变化。其结果是使磁通量周期地增减，在线圈1的两端产生正比于磁通量增减速度的感应电压，并将该交流电压信号输送给电子控制器。 轮速传感器的种类及其检测： 1.电磁感应式车速传感器: 转速。号。 2.感器，在叶片因此，而它脉这确定有些这样可以确定与顾客反映的故障或行驶性能故障产生的根本原因直接有关信号问题。虽然霍尔效应传感器一般设计能在高至150℃温度下运行，但它们的工作仍然会受到温度的影响，许多霍尔效应传感器在一定的温度下(冷或热)会失效。如果示波器显示波形不正常，检查被干扰的线或连接不良的线束，检查示波器和连线，并确定有关部件转动正常(如：输出轴、传感器转轴等)。当示波器显示故障时，摇动线束，这可以提供进一步判断，以确认霍尔效应传感器是否是故障的根本原因。 3.光电式车速传感器； 光电式车速传感器是固态的光电半导体传感器，它由带孔的转盘两个光导体纤维，一个发光二极管，一个作为光传感器的光电三极管组成。一个以光电三极管为基础的放大器为发动机控制电脑或点火模块提供足够功率的信号，光电三极管和放大器产生数字输出信号(开关脉冲)。发光二极管
精心整理 透过转盘上的孔照到光电三极管上实现光的传递与接收。转盘上间断的孔可以开闭照射到光电三极管上的光源，进而触发光电三极管和放大器，使之像开关一样地打开或关闭输出信号。从示波器上观察光电式车速传感器输出波形的方法与霍尔式车速传感器完全一样，只是光电传感器有一个弱点即它们对油或脏物在光通过转盘传递的干涉十分敏感，所以光电传感器的功能元件通常被设计成密封得十分好，但损坏的分电器或密封垫容器在使用中会使油或赃物进入敏感区域，这会引起行驶性能问题并产生故障码。 光电式车速传感器检测时拔下车速传感器连接器接头用万用表测量传感器两接线端子间电阻。不同车型自动变速器的这种车速传感器感应线圈的电阻值不同，一般为几百欧到几千欧。将车支起，用手转动悬空的驱动车轮，同时用万用表测量车速传感器的两接线端子间有无脉冲感应电压。若万用表指针有摆动，说明传感器有输出脉冲电压，传感器工作正常；否则，说明传感器有故障，应进一步检查传感器转子及感应线圈是否脏污，若脏污，应进行清洁，再进行测试。若传感器仍无脉冲 4. N极与S （MRE 将电压 ,则说明
传感器测转速的原理【详述】
传感器测转速的原理【详述】
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内容来源网络，由“深圳机械展（1 1万m2,1100多家展商，超10万观众）”收集整理！ 更多cn c加工中心、车铳磨钻床、线切割、数控刀具工具、工业机器人、非标自动化、数 字化无人工厂、精密测量、3D打印、激光切割、钣金冲压折弯、精密零件加工等展示，就 在深圳机械展? 转速测量原理 转速的测量方法很多，根据脉冲计数来实现转速测量的方法主要有M法（测频法卜T法（测周期法）和M PT法（频率周期法），该系统采用了M法（测频法）。由于转速是以单位时间内转数来衡量，在变换过程中多数是有规律的重复运动。根据霍尔效应原理，将一块永久磁钢 固定在电机转轴上的转盘边沿，转盘随测轴旋转，磁钢也将跟着同步旋转，在转盘下方安装 一个霍尔器件，转盘随轴旋转时，受磁钢所产生的磁场的影响，霍尔器件输出脉冲信号，其频率和转速成正比。脉冲信号的周期与电机的转速有以下关系： 閒 11 ?—- FT， 霍尔传感器如何测转速—霍尔传感器测转速原理 式中：n为电机转速；P为电机转一圈的脉冲数；T为输出方波信号周期根据公式即可计 算出直流电机的转速。 测量电机转速的第一步就是要将电机的转速表示为单片机可以识别的脉冲信号，从而进 行脉冲计数。霍尔器件作为一种转速测量系统的传感器，它有结构牢固、体积小、重量轻、 寿命长、安装方便等优点，因此选用霍尔传感器检测脉冲信号，其基本的测量原理如图所示
当电机转动时，带动传感器运动，产生对应频率的脉冲信号，经过信号处理后输出到计数器或 其他的脉冲计数装置，进行转速的测量。 低号址理 霍尔传感器如何测转速_霍尔传感器测转速原理 霍尔传感器测转速方案 霍尔效应，是指磁场作用于载流金属导体、半导体中的载流子时，产生横向电位差的物理现象。当电流通过金属箔片时，若在垂直于电流的方向施加磁场，则金属箔片两侧面会出现横向电位差。利用霍尔效应可以设计制成多种传感器。霍尔电位差UH的基本关系为： U H=K H IB K H=l/nq （金属） 霍尔传感器如何测转速—霍尔传感器测转速原理
ce霍尔式速度传感器结构与转换电路设计
课程设计说明书 题目：霍尔式速度传感器结构与转换电路设计
燕山大学课程设计任务书
目录 摘要 (1) 第一章霍尔传感器的理论基础 (2) 第二章风杯风速计的组成与原理 (3) 第三章信号的处理与放大电路 (4) 第四章霍尔传感器的应用实例 (5) 摘要 随着社会与科技的进步，霍尔式传感器越来越广泛的应用于工业行业中。对于风速的测量，其精确度及准确度的要求越来越高，而霍尔式速度传感器可以结合风 杯测速仪来更准确的实现对风速的测量。 1.1霍尔效应 所谓霍尔效应，是指磁场作用于载流金属导体、半导体中的载流子时，产生横向电位差的物理现象。金属的霍尔效应是1879年被美国物理学家霍尔发现的。当电流通过金属箔片时，若在垂直于电流的方向施加磁场，则金属箔片两侧面会出现横向电位差。半导体中的霍尔效应比金属箔片中更为明显，而铁磁金属在居里温度以下将呈现极强的霍尔效应。 利用霍尔效应可以设计制成多种传感器。霍尔电位差UH的基本关系为 UH=RHIB/d （18） RH=1/nq（金属）（19） 式中RH——霍尔系数： n——载流子浓度或自由电子浓度； q——电子电量； I——通过的电流； B——垂直于I的磁感应强度； d——导体的厚度。 应该指出：霍尔效应对于一切导电体（导体、金属半导体）都成立。 图1-1 霍尔效应原理图
1.2霍尔元件 霍尔元件是应用霍尔效应的半导体。一般用于电机中测定转子转速,如录象机的磁鼓,电脑中的散热风扇等;是一种基于霍尔效应的磁传感器，已发展成一个品种多样的磁传感器产品族，并已得到广泛的应用。霍尔元件具有许多优点，它们的结构牢固，体积小，重量轻，寿命长，安装方便，功耗小，频率高（可达1MHZ），耐震动，不怕灰尘、油污、水汽及盐雾等的污染或腐蚀。 霍尔元件常用型号
霍尔传感器位移特性实验
实验14 直流激励时霍尔传感器位移特性实验 141270046 自动化杨蕾生 一、实验目的： 了解直流激励时霍尔式传感器的特性。 二、基本原理： 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，它的电势会发生变化，利用这一性质可以进行位移测量。 三、需用器件与单元： 主机箱、霍尔传感器实验模板、霍尔传感器、测微头、数显单元。 四、实验步骤： 1、霍尔传感器和测微头的安装、使用参阅实验九。按图14示意图接线（实验模板的输出V o1接主机箱电压表Vin），将主机箱上的电压表量程（显示选择）开关打到2V档。 2、检查接线无误后，开启电源，调节测微头使霍尔片大致在磁铁中间位置，再调节Rw1使数显表指示为零。 3、以某个方向调节测微头2mm位移，记录电压表读数作为实验起始点；再反方向调节测微头每增加0.2mm记下一个读数，将读数填入表14。
作出V-X曲线，计算不同线性范围时的灵敏度和非线性误差。 五、实验注意事项： 1、对传感器要轻拿轻放，绝不可掉到地上。 2、不要将霍尔传感器的激励电压错接成±15V，否则将可能烧毁霍尔元件。 六、思考题： 本实验中霍尔元件位移的线性度实际上反映的是什么量的变化？ 答：本人认为应该是实际的输入、输出与拟合的理想的直线的偏离程度的变化，当X不同的时候，实际的输出值与根据拟合直线得到的数值的偏离值是不相同的。 七、实验报告要求： 1、整理实验数据，根据所得得实验数据做出传感器的特性曲线。 实验数据如下： 表9－2
（1）由上图可知灵敏度为S=ΔV/ΔX=-0.9354V/mm （2）由上图可得非线性误差： 当x=1mm时， Y=-0.9354×1+1.849=0.9136 Δm =Y-0.89=0.0236V yFS=1.88V δf =Δm /yFS×100%=1.256% 当x=3mm时: Y=-0.9354×3+1.849=-0.9572V Δm =Y-（-0.94）=-0.0172V yFS=1.88V δf =Δm /yFS×100%=0.915% 2、归纳总结霍尔元件的误差主要有哪几种，各自的产生原因是什么，应怎样进 行补偿。 答：（1）零位误差。零位误差由不等位电势所造成，产生不等位电势的主要原因是：两个霍尔电极没有安装在同一等位面上；材料不均匀造成电阻分布不均匀；控制电极接触不良，造成电流分布不均匀。补偿方法是加一不等位电势补偿电路。 （2）温度误差。因为半导体对温度很敏感，因而其霍尔系数、电阻率、霍尔电势的输入、输出电阻等均随温度有明显的变化，导致了霍尔元件产生温度误差。补偿方法是采用恒流源供电和输入回路并联电阻。
霍尔式速度传感器
《霍尔式速度传感器》课程设计说明书
燕山大学《传感器原理与设计》课程设计任务书
摘要 风速是最基本的气象要素之一，气象学的理论研究和实验应用离不开风速的测量，特别是微气象学的研究与应用，更对风速测量的精度提出了更高的要求。在测风的各种仪器中，风杯风速计无疑是最常用、使用历史最长的一种。它成本较低，使用方便。 Hal-12霍尔转速传感器,是一种采用霍尔原理的的转速传感器。它的感应对象为磁钢。当被测体上嵌入磁钢，随着被测物体转动时，传感器输出与旋转频率相关的脉冲信号，达到测速或位移检测的发讯目的。由于安装使用方便，通用性好，已被广泛应用于各种领域。 因此设计中采用风杯与霍尔传感器结合的方法测量风速，以风杯作为敏感元件，感受风速，将风速转换成风杯的转速，并通过霍尔传感器产生脉冲计数，根据每分钟计数脉冲的个数来计算风杯的转速，进而得出风速。
目录 第一章风杯结构.............................. 第二章脉冲信号的获得........................ 第一节霍尔效应................ 第二节霍尔传感器.............. 第三章风杯与霍尔传感器的组装................. 第四章硬件电路的设计......................... 第一节霍尔元件的补偿电路................. 第二节Hal-12型霍尔测速传感器电路设计.... 第三节信号的计数处理..................... 第五章参数的计算............................. 第六章参考文献............................... 第七章心得总结............................... 第八章封底...................................
霍尔速度传感器
https://www.360docs.net/doc/6411448562.html,/sensing 1 Speed and reliability. Honeywell S&C offers electronic speed and position sensors designed for enhanced reliability and an extended life. Honeywell uses multiple technologies to detect a change in magnetic field and create an electronic signal for control system interface. These technologies offer the ability to detect speed, direction, or position of a moving ferrous metal or magnetic target. Sensing is accomplished without contacting the target, and there are no moving parts. This eliminates mechanical FEATURES SpEEd And diREcTion SEnSoRS 1GT Series. Features: Fast operating speed ? Reverse polarity and transient protection ? EMI resistant ? Wide continuous operating temperature range ? Probe-style package ? Enhanced low speed performance ? Output amplitude not dependent on RPM Benefits: Sealed in probe-style package for physical protection and cost-effective installation. Sensor electronically self-adjusts to slight variations in runout and temperature, often simplifying installation and maintenance. Circuit senses movement of targets in camshaft and crankshaft speed and position, transmission speed, and tachometer applications, as well as anti-skid and traction control applications. GTn Series. Features: Choice of barrel lengths ? Integrated electronic diagnostics ? Enhanced operating speed ? EMI resistant ? Reverse polarity and transient protection ? Wide continuous operating temperature range ? Probe-style package ? Enhanced low speed performance ? Output amplitude not dependent on RPM Speed Sensors Line Guide continued on page 5Benefits: Sealed in probe-style package for physical protection and cost-effective installation. Sensor electronically self-adjusts to slight variations in runout and temperature, often simplifying installation and maintenance. Integrated electronic diagnostics feature detects open or short circuits in power supply line by monitoring sensor levels output. Circuit senses movement of ferrous metal targets in potential camshaft and crankshaft speed and position, transmission speed, and tachometer applications, as well as anti-skid and traction control applications. SndH-T Series. Features: Advanced performance dynamic offset self calibration ? Short circuit and reverse voltage protection ? Air gap up to 2 mm [0.08 in] ? Low jitter output ? Near zero speed ? EMI hardened ? High frequency switching capability ? Multiple connector options including wire harness and integral connector versions using AMP super seal or AMP Jr. ? Probe-style package ? Integrated circuit packaging provides output phase shift tolerancing with enhanced accuracy Benefits: Provides speed and direction information using quadrature output with signals 90 degree phase shifted from each other. BiCMOS Hall-effect technology, using advanced digital signal processing for dynamic off-set cancellation, designed to provide enhanced air gap performance and phase shift accuracy over most conditions. Package design includes O-ring seal for pressure applications and a fixed mounting flange. Robust, automotive under-the-hood grade packaging for most environmental conditions as well as EMI hardened. Designed for potential applications where extremely high resolution is required at wide frequency ranges, and large air gaps. SndJ Series. Features: Three housing styles ? Three different outputs ? Backbiased Hall-effect sensor ? Direct sensing of ferrous metal target ? Zero speed sensing capabilities (some listings) ? Stainless steel housing ? Probe- and screw-in-style packages ? Rotational orientation independent of sensor function wear of the sensor or target. Honeywell offers a comprehensive line-up of Hall-effect, magnetoresistive, and variable reluctance sensors which provide electrical compatibility to most control system interfaces. We also offer a variety of sensor package types designed to enable mounting flexibility and wire harness interface compatibility. The Honeywell Speed and Position portfolio has been developed to support potential transportation and industrial customer application requirements.