测速传感器的测速及控制)
霍尔传感器测速原理
霍尔传感器测速原理
霍尔传感器测速原理是利用霍尔效应来实现的。
霍尔效应是指当通过一段导电材料的电流受到磁场的影响时，材料两侧产生的电势差会发生变化的现象。
基于这个原理，霍尔传感器通常由霍尔元件、磁场源和信号处理电路组成。
在测速应用中，霍尔传感器通常被安装在待测物体的周围，例如发动机的曲轴或车轮上。
当待测物体运动时，霍尔传感器感知到磁场变化，从而产生一个与物体运动速度成正比的电压信号。
具体测速原理如下：
1. 磁场源: 磁场源通常是一个永磁体，它会产生一个稳定的磁场。
待测物体经过磁场源时，磁场的强度会发生变化。
2. 霍尔元件: 霍尔元件是一种特殊的半导体元件，它具有灵敏的磁场感知能力。
当霍尔元件周围的磁场强度发生变化时，霍尔元件内部会产生电势差。
3. 信号处理电路: 霍尔元件的电势差会通过信号处理电路进行放大、过滤和转换。
最终，信号处理电路将电势差转换为与待测物体速度成正比的电压信号。
通过测量输出电压的变化，我们可以计算出待测物体的速度。
通常，这个电压信号会通过连接到微控制器或其他外部设备的输出引脚进行进一步处理和使用。
需要注意的是，为了确保准确的测速结果，霍尔传感器的位置和磁场源的设置需要仔细考虑和校准。
此外，在实际应用中，还需要考虑到可能存在的电磁干扰和其他因素对测速结果的影响。
因此，在使用霍尔传感器进行测速时，需要进行适当的验证和校准工作，以确保测量结果的准确性。
脉冲测速传感器原理及应用
脉冲测速传感器原理及应用脉冲测速传感器是一种用于测量物体速度的传感器，它通过测量物体所产生的脉冲信号来推算物体的速度。
脉冲测速传感器具有简单实用、精度高、响应速度快等优点，广泛应用于汽车、机械设备、电子设备等领域。
脉冲测速传感器的工作原理是利用物体在通过传感器时对光、电、磁等信号的识别和计数来测量速度。
具体原理主要有以下几种：1. 光电传感器原理：利用光电二极管和发光二极管构成的传感器，当物体通过时，光电二极管接收到光信号后产生脉冲信号，通过计数脉冲数和时间间隔来计算物体的速度。
2. 磁电传感器原理：利用磁性物体在通过一对磁敏元件（如霍尔元件）时的磁场变化来测量速度。
当物体通过时，磁敏元件会感受到磁场的变化，从而输出对应的脉冲信号。
3. 非接触式测速传感器原理：基于雷达、激光或超声波等原理进行非接触式测速。
传感器发射出的信号在物体上产生反射后被接收器接收，并根据信号的相位差或时间差来计算物体的速度。
脉冲测速传感器具有广泛的应用领域。
以下是其中一些主要应用：1. 汽车行驶速度测量：脉冲测速传感器广泛应用于汽车的速度测量系统中。
通过安装在车辆的传动轴或车轮上，传感器可以测量车辆的行驶速度，并传输给仪表板上的显示设备，以供驾驶员实时了解车辆的速度。
2. 机械设备运动监测：工业生产中的机械设备运动监测对于设备的正常运行至关重要。
脉冲测速传感器可以安装在机械轴上，通过测量旋转的脉冲信号来计算设备的转速，从而实时监测设备的运行状态。
3. 电子设备中的位置检测：脉冲测速传感器可以用于电子设备中的位置检测，如打印机中的纸张位置检测。
通过安装在传动装置上，传感器可以测量纸张在装置内的运动距离，以及传输至控制系统以便进行位置控制。
4. 运动控制系统：脉冲测速传感器在运动控制系统中起着重要作用。
通过实时测量运动的速度，传感器可以向控制系统提供准确的反馈信号，从而实现对运动的精确控制。
例如，在自动化生产线上，通过将传感器安装在运动设备上，并与控制系统相连，可以实现对设备的高精度定位和速度调整。
传感器测速原理
不同种类的传感器测速原理不同。
汽车速度传感器工作原理是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，自动变速器换挡及发动机冷却风扇的开闭和巡航定速等其他功能。
车速传感器的输出信号可以是磁电式交流信号，车速传感器通常安装在驱动桥壳或变速器壳内，通过指针摆动来显示汽车行驶速度，或产生交变电流信号，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，转化为电流振幅表示车速。
透光式测速传感器的原理是当圆盘随被测轴旋转时,光线只能通过因孔或缺口照射到光电管上。
光电管被照射时,其反向电阻很低,于是输出一个电脉冲信号。
光源被圆盘遮住时,光电管反向电阻很大,输出端就没有信号输出。
这样,根据圆盘上的孔数或缺口数,即可测出被测轴的转速。
光电测速传感器原理
光电测速传感器原理
光电测速传感器是一种能够通过光电效应进行测速的传感器。
其原理基于光电效应，即当光线通过一定的介质时，会激发出电子的运动，从而产生电流。
在光电测速传感器中，通常会使用一个发光二极管（LED）和一个光敏二极管（Photodiode）来实现测速功能。
LED会发出
一束光线，该光线会被测速目标物体反射或透过。
光敏二极管会接收到反射或透过的光线，并转化为电流。
当目标物体靠近光电测速传感器时，光线的强度会增加，从而使光敏二极管接收到的光强增大，进而产生更大的电流。
反之，当目标物体远离传感器时，光线的强度减小，光敏二极管接收到的光强减小，电流也相应减小。
通过测量接收到的光电流的变化，传感器可以计算出目标物体的速度。
根据光线与目标物体的反射或透射关系，传感器还可以确定运动的方向。
光电测速传感器广泛应用于工业自动化领域中的物体测速、长度测量、位置检测等方面。
其原理简单，成本较低，测量精度高，可靠性较强，因此得到了广泛的应用。
测速传感器工作原理
测速传感器工作原理
测速传感器是一种通过感知运动物体的速度来测量速度的设备。
其工作原理可以大致分为以下几个步骤：
1. 发射信号：测速传感器通过发射特定的信号，如声波、激光、电磁波或超声波等，向目标物体发送信号。
2. 接收反射信号：传感器会接收由目标物体反射回来的信号。
3. 计算时间差：传感器会记录发送信号和接收反射信号之间的时间差，即目标物体被传感器探测到的时间。
4. 计算速度：通过时间差和传感器到目标物体的距离，可以计算出目标物体的速度。
速度计算通常基于物体的位移和时间的比例关系。
测速传感器的工作原理基于物体运动时改变反射信号的特性，例如声波信号的频率或激光信号的返回时间等。
这些变化被传感器捕捉并用于计算目标物体的速度。
不同类型的测速传感器采用不同的信号和技术，但基本的工作原理是一致的。
霍尔传感器测速原理
霍尔传感器测速原理
霍尔传感器是一种常用的测速传感器，主要通过霍尔效应来实现测速功能。
霍尔效应是指当通过一定方向上的电流通过一定方向上的金属或半导体材料时，在这个材料上会产生一个垂直于电流方向和磁场方向的电势差。
在测速应用中，常用的霍尔传感器是基于半导体材料的霍尔元件。
测速原理是利用霍尔传感器通过感应磁场来检测转子的旋转速度。
通常情况下，霍尔传感器的安装位置与转子有一定的距离，通过磁场感应，可以检测到转子上的磁铁或磁场的变化。
当转子高速旋转时，磁场变化的速度也会随之增加，因此霍尔传感器可以通过检测到的磁场变化来计算出转子的转速。
具体实现时，霍尔传感器一般由霍尔元件、信号调理电路和输出接口组成。
当转子上的磁铁或磁场靠近霍尔元件时，霍尔元件会产生一个与磁场强度相关的电压信号。
信号调理电路会对这个电压信号进行放大和滤波处理，然后将处理后的信号通过输出接口传输给外部系统进行处理和计算。
需要注意的是，为了确保测速的准确性，霍尔传感器的安装位置和方向都需要严格控制。
同时，测速系统的工作环境也会对测速精度产生一定的影响，因此在实际应用中需要进行适当的校准和调整。
总结起来，霍尔传感器测速原理主要是基于霍尔效应，在感应转子的磁场变化时产生电压信号，经过信号调理和处理后输出
转速信息。
这种测速方法具有响应快速、精度高和稳定性好等优点，在各种工业和汽车应用中都得到了广泛应用。
各类传感器测速性能比较实验
各类传感器测速性能比较实验一、实验目的比较各类传感器对测速实验的性能差异。
二、实验要求通过实验二十（霍尔测速实验）、实验二十一（磁电式传感器测速实验）、实验二十八（电涡流传感器测转速实验）、实验三十一（光纤传感器测速实验）以及实验三十二（光电转速传感器的转速测量实验），获得实验数据，进而对实验数据进行比较，获得各传感器测速的性能。
三、基本原理（一）霍尔测速实验：利用霍尔效应表达式UH = KHIB，当被测圆盘上装上N只磁性体时，圆盘每转一周，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（转速=60*频率/12）。
（二）磁电式传感器测速实验：基于电磁感应原理，N匝线圈所在磁场的磁通变化时，线圈中感应电势：发生变化，因此当转盘上嵌入N 个磁钢时，每转一周线圈感应电势产生N次变化，通过放大、整形和计数等电路即可测量转速。
（三）电涡流传感器测转速实验：利用电涡流的位移传感器及其位移特性，当被测转轴的端面或径向有明显的位移变化（齿轮、凸台）时，就可以得到相应的电压变化量，再配上相应电路测量转轴转速。
本实验请实验人员自己利用电涡流传感器和转动源、数显单元组建。
（四）光纤传感器测速实验：利用光纤位移传感器探头对旋转体被测物反射光的明显变化产生的电脉冲，经电路处理即可测量转速。
（五）光电转速传感器的转速测量实验：光电式转速传感器有反射型和直射型两种，本实验装置是反射型的，传感器端部有发光管和光电管，发光管发出的光源在转盘上反射后由光电管接收转换成电信号，由于转盘上有黑白相间的12个间隔，转动时将获得与转速及黑白间隔数有关的脉冲，将电脉冲计数处理即可得到转速值。
四、主要器件及单元霍尔式传感器、磁电式传感器、电涡流传感器、光纤传感器、光电转速传感器、直流源±15V、转速调节2~24V，转动源模块、光纤传感器实验模块、+5V直流电源、转动源单元及转速调节2-24V、数显转速/频率表。
光电测速测速原理
光电测速测速原理
光电测速是一种利用光电传感器测量物体速度的方法。
其原理是通过测量物体在空间中的移动速度，利用光电传感器接收到的光信号的变化来计算物体的速度。
具体而言，光电传感器通常由一个光源和一个光电感应器组成。
光源发出光线，光线照射在物体上并被反射回来。
光电感应器接收到反射光线，并产生相应的电信号。
当物体静止不动时，光电感应器接收到的光线强度保持相对恒定。
但当物体开始移动时，光线照射在物体上的时间和光线反射回光电感应器的时间会发生变化。
这样，光电感应器接收到的光线强度就会发生相应的变化。
通过监测光电感应器输出信号的变化情况，可以计算出物体移动的速度。
一般而言，光电测速系统会将光电感应器输出的电信号转换为数字信号，并利用计算机进行处理和分析，从而得到物体的速度数据。
光电测速具有测量精度高、反应迅速的优点，广泛应用于各种工业自动化系统、交通监控系统等领域。
它可以帮助人们实时监测物体的运动情况，实现精确控制和管理。
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防抱死制动系统（简称ABS）是一种防止制动过程车轮抱死的车辆主动安全装置。 ABS是改善车辆主动安全性能的重要装置，其核心是通过调节制动车轮滑移率，使得在制动过程中，车轮滑移率尽量在附着系数相对应的滑移率区域，从而获得尽量大的制动效能，并保持较高的方向操纵性能。
ABS系统在制动过程中通过传感器感知车轮与路面的滑移，由ABS电控单元做出判断，并通过电磁阀调整制动力的大小，使轮胎滑移率保持在一个理想的范围（10%～20%），来保证车辆制动时有较大的纵向制动和抗侧向外力的能力，防止可能发生的后轮侧滑，甩尾，提高车辆在制动过程中的方向稳定和转向操纵的能力，并能提高附着系数利用率，缩短制动距离，减少轮胎磨损。电子控制防抱死系统是目前提高车辆行驶安全性的有效措施之一。
三、设计步骤及原理分析
3.1 汽车车速传感器的工作原理
车辆自动强制限速装置，包括传感器、控制电路和操控机构。车辆限速器分为两种：一种是在车辆超速时发出语音警报，提醒驾驶者减速；另一种限速器是在车辆超过限定速度后，通过车载电脑发出指令，强制降低车辆行驶速度。
车辆遥控自动限速器由发射器和接收器组成，采用遥控专用编码集成块。通过对遥控限速进行编码，使每一组编码对应一种车速限制，并利用设置在路码表与之刻度同步上的光电传感器进而控制执行继电器切断和接续汽车起动、点火和熄火回路，从而达到控制车速的目的。限速器的发射器包括固定发射器和移动发射器，固定发射器安装在需限速道路路段的出入口处，移动发射器由执法人员掌握，接收器安装在各受控车辆的驾驶室内。
电子限速的作用是限制车速过高，防止因车速过高造成事故。电子限速器可以实时监测车辆的速度，当车速达到一定值的时候，它就会控制供油系统和发动机的转速，这时即使踏下油门踏板，供油系统也不会供油。
3.2 霍尔式车速传感器
霍尔效应是一种磁电效应，是德国物理学家霍尔1879年研究载流导体在磁场中受力的性质时发现的。流垂直于外磁场方向通过导体时，在垂直于磁场和电流方向的导体的两个端面之间出现电势差的现象称为霍尔效应，该电势差称为霍尔电势差（霍尔电压）。根据霍尔效应，人们用半导体材料制成霍尔元件，它具有对磁场敏感、结构简单、体积小、频率响应宽、 输出电压变化大和使用寿命长等优点，因此，在测量、自动化、计算机和信息技术等领域得到广泛的应用。
四、课程设计小结与体会
本文设计的车辆速度控制系统能针对不同汽车行驶速度，得出车辆的行驶的安全程度，并采取有效的措施针对性的防护。该装置工作可靠，操作简单，对确保车辆安全有极其重要的作用。系统装置在经过实验和测试后效果良好，试验表明，其性能非常可靠。
五、参考文献
[1]董爱华主编.检测与转换技术.中国电力出版社.2007.12
汽车驱动防滑系统ASR是在汽车起步和加速时将滑移率控制在一定范围（5%～15%）内，防止驱动轮快速滑动，提高汽车的驱动力。ASR在控制中，通过轮速传感器反馈来的信号经控制单元处理后发出指令，调节发动机的输出转矩，从而调节驱动轮的驱动转矩。目前ASR的装备大多是在ABS系统增设一部分部件的方法来实现，可看成是对ABS系统的完善和补充。
二、设计任务与要求
2.1设计任务
作为现代信息技术三大支柱之一的传感器技术,已成为21世纪人们在高新技术发展方面争夺的一个制高点。在现代汽车电子控制中，传感器广泛用于发动机控制系统、底盘控制系统、车身控制系统和导航系统中，传感器的使用数量和技术水平决定了现代车辆控制系统的性能，为汽车性能的改善提供了有力保障。传感器是汽车电子控制系统的信息源，是促进汽车高档化、电子化、自动化的关键部件，也是汽车电子技术领域研究的核心内容之一。普通汽车上大约装有10-20只传感器，高级豪华轿车则更多。传感器能及时识别外界和系统本身的变化，对温度、压力、位置、转速、体积流量等信息进行实时、准确的测量，并将信息传递给电脑进行处理，从而实现汽车各系统的电子控制。现代社会对车辆性能的要求越来越高，促使汽车传感器技术不断发展，今后汽车传感器的发展趋势是实现微型化、智能化和多功能化，开发新材料、新工艺和新型传感器。
3.3 ABS控制原理
汽车ABS(Antilock Braking System)是改善汽车主动安全性的重要装置，通过调节制动力，使汽车获得良好的制动效能并保持较高方向操纵稳定性。ABS最重要的功能并不是为了缩短制动距离，而是为了能够尽量保持制动时汽车的方向稳定性。ABS起作用时，车轮与路面的摩擦属滚动摩擦，它会充分利用车轮与路面之间的最大附着力进行制动，从而提高制动加速度，缩短制动距离，但最重要的还是保证汽车的方向稳定性。ABS工作时就相当于以很高的频率进行点刹。于是，在紧急情况下如果将制动踏板踩到底，肯定会感到制动踏板在颤动，同时也会听到制动总泵发出的“哒哒”声，这便是ABS在正常工作。制动总泵不断调整制动压力，从而对制动踏板产生连续的反馈力。
霍尔元件产生的霍尔电压U的大小为：U=IB/ne0d
式中：
I：控制电流，A；
e0：带电粒子的电荷，e0=16*10^-19 C；
B：磁感应强度，T；
d：半导体的厚度，mm；
n：电子浓度。
当齿圈转到两个齿轮都与霍尔元件对正时，永磁体转到霍尔元件的磁力线分散，磁场较弱，输出的霍尔电压较小；当齿圈转到一个齿与霍尔元件对正时，永磁体转到霍尔元件的磁力线集中，磁场较强，输出的霍尔电压较大。齿轮转动过程中，使得通过霍尔元件的磁力线密度发生变化，从而引起霍尔电压的变化，霍尔元件将输出一准正弦波电压，此信号由电子电路转换成表中的脉冲电压。
[6]崔健.汽车测速仪M].北京：高等教育出版社,2006
[7]张佳凯.关于国内城市汽车的研究北京：机械工业出版社，2006
[8]谢自美主编.电子线路设计·实验·测试.华中理工大学出版社. 2000
[9]张友汉主编.电子线路设计应用手册.福建科学技术出版社. 2000
3.4 ECU控制原理
车辆电子控制器常称为ECU，也叫电子控制单元。它是发动机的一种综合电子控制装置。其核心部件是电脑(ECU或电子计算机)，简称微处理机或微机。电子控制器包括硬件和软件两部分控制装置是变速器的中央控制单元，该装置由一个电子控制单元和一个电动液压控制单元组成，它安装在变速器内并浸在DSG机油中。所有传感器和其他控制单元的信号都汇集到此，并由它分析后，向各个执行器发出指令并监控。
2.2设计要求
随着现代电子技术的发展，车辆电子化的程度越来越高，车辆传感器成为汽车电子控制系统的重要组成部件，也是车辆电子技术领域研究的核心技术之一。车辆内传感器的工作环境十分恶劣，因此对传感器的要求也十分严格。这些传感器必须要经受40℃～150℃的温度变化，而且要求精度高、可靠性好、反应快、抗干扰和抗振动能力强，才能准确地实时检测车辆运行的有关状态，速度传感器是列车安全行驶的重要设备，它能否稳定工作，将直接影响到车辆的正常运行。
霍尔传感器常用来检测车辆上车速和转速的信号。霍尔传感器由传感头和齿心组成，其传感头由永磁体、霍尔元件和电子电路等组成。霍尔车速传感器的工作原理：在齿蹦转动的过程中，使得通过霍尔元件的磁力线密度发生变化，从而引起霍尔电压的变化，霍尔元件将输出一准正旋波电压，此信号由电子电路转换成表中的脉冲电压。由霍尔原理可知，霍尔传感器的输出电压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，上限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量。霍尔轮速传感器还有1000Km/h，以下优点：一是输出信号电压幅值不受转速的影响；二是频率响应高，其幅频响应可高达,相当于车速为时所检测的信号频率；三是抗电磁波干扰能力强。正因为如此，车辆上的车速传感器大都采用霍尔式传感器。
关键词：数据采集；控制装置；传感器，
一 、设计目的1
二、设计任务与要求1
2.1设计任务1
2.2设计要求1
三、设计步骤及原理分析2
3.1设计方法2
3.2设计步骤3
3.3设计原理分析4
四、课程设计小结与体会5
五、参考文献6
一 、设计目的
随着电子技术的发展，汽车电子化程度不断提高，通常的机械系统已经难以解决某些与汽车功能要求有关的问题，而被电子控制系统代替。传感器的作用就是根据规定的被测量的大小，定量提供有用的电输出信号的部件，亦即传感器把光、时间、电、温度、压力及气体等的物理、化学量转换成信号的变换器。传感器作为汽车电控系统的关键部件，它直接影响汽车的技术性能的发挥。
霍尔效应在应用技术中特别重要，如果对位于磁场(B)中的导体(d)施加一个电压(V)，该磁场的方向垂直于所施加电压的方向，那么则在既与磁场垂直又和所施加电流方向垂直的方向上会产生另一个电压(UH)，人们将这个电压叫做霍尔电压，产生这种现象被称为霍尔效应。好比一条路, 本来大家是均匀的分布在路面上, 往前移动。当有磁场时, 大家可能会被推到靠路的右边行走。故路(导体)的两侧, 就会产生电压差。这个就叫“霍尔效应”。其原理图如下图1所示。
[2]陈杰.黄鸿.传感器与检测技术[M].北京：高等教育出版社,2002
[3]李娟.一种廉价的基于霍尔元件的电机转速测量装置的实现[J].仪表技术 与传感器,2002(1).
[4]康华光.电子技术基础（模拟部分）[M].北京：高等教育出版社,2006（5）
[5]楼然苗.李光飞.单片机课程设计指导[M].北京：北京航空航天大学出版社2007
成绩评定：
传感器技术
课程设计
题 目测速传感器的测速及控制
摘要
汽车车速传感器检测系统设计是一种传感器检测装置。利用车速传感器把检测到的转速信号转变成的电压信号输送给计算机，计算机通过变频器来控制电机速度，利用传感器检测的速度值与规定值进行比较，达到对传感器的检测目的。