霍尔传感器测速原理 (2)
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。
《霍尔传感器测速》课件
测速原理
根据霍尔电压的变化，可以推导出物体的速度。
应用领域
汽车工业
用于测量车辆的转速和速度。
工业应用
应用于生产线监控和设备运行 的测速。
风能领域
用于测量风力涡轮机的旋转速 度。
优点和局限性寿命长，测量准确度高。
受到外界磁场和杂散信号的影响。
《霍尔传感器测速》PPT 课件
在本节中，我们将介绍霍尔传感器测速的原理、应用领域、优点和局限性， 以及基本的计算公式。
什么是霍尔传感器测速
霍尔传感器测速是一种使用霍尔效应进行测量的技术，可以准确地测量物体 的速度。
霍尔传感器的工作原理
霍尔效应
当电流通过通过载流子时，会在磁场中产生霍尔电压。
霍尔传感器结构
基本的计算公式
根据霍尔电压和磁场的关系，可以使用以下公式计算速度：
V
=
UH / (k × B) UH: 霍尔电压 k: 定义常数 B: 磁场强度
实验步骤和操作
1
步骤一
准备霍尔传感器和磁场源。
2
步骤二
连接电路和测量设备。
3
步骤三
将磁场源靠近霍尔传感器，记录霍尔电压。
结论和建议
霍尔传感器测速是一种准确、可靠的测量技术，在各个领域有着广泛的应用。建议在实际应用中注意外 界磁场和杂散信号的影响。
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，它利用霍尔效应来测量物体的速度。
霍尔效应是指当导体在磁场中运动时，会在其两侧产生电势差的现象。
这种效应被广泛应用在传感器领域，特别是在测速传感器中起着重要作用。
霍尔传感器测速原理的核心是利用霍尔效应来测量物体运动时产生的电势差，从而计算出物体的速度。
在实际应用中，通常会将霍尔传感器安装在运动物体上，当物体运动时，磁场会随之改变，从而产生电势差。
通过测量这个电势差的大小，就可以得到物体的速度信息。
为了更好地理解霍尔传感器测速原理，我们可以从以下几个方面进行分析：首先，霍尔传感器的工作原理是基于磁场的变化来测量速度的。
当物体运动时，磁场会随之改变，导致霍尔传感器两侧产生不同的电势差。
这个电势差的大小与物体的速度成正比，因此可以通过测量电势差的大小来得到物体的速度信息。
其次，霍尔传感器的工作原理还涉及到霍尔元件的特性。
霍尔元件是一种半导体器件，可以感应到磁场的变化，并产生相应的电势差。
通过合理设计和布置霍尔元件，可以实现对物体速度的精确测量。
最后，霍尔传感器测速原理还需要考虑到信号处理的问题。
由于霍尔传感器产生的电势差是微小的，需要经过信号放大、滤波等处理才能得到准确的速度信息。
因此，在实际应用中，需要配合其他电路和器件来对霍尔传感器的输出信号进行处理，从而得到准确的速度数据。
总的来说，霍尔传感器测速原理是基于霍尔效应的物理原理来实现的。
通过合理设计和布置霍尔元件，以及配合信号处理电路，可以实现对物体速度的精确测量。
霍尔传感器在工业控制、汽车电子等领域有着广泛的应用，对于实现精准测速具有重要意义。
通过对霍尔传感器测速原理的深入理解，可以帮助我们更好地应用和优化测速系统，提高系统的稳定性和精度，满足不同领域对速度测量的需求。
同时，也可以促进对霍尔效应等物理现象的深入研究和应用，推动传感器技术的发展和创新。
霍尔传感器测速原理
霍尔传感器测速原理:电流的测量采用磁平衡式霍尔电流传感器传感器可测量从直流到100kHz的交流量在自动测控系统中,常需要测量与显示有关电参量。
目前大多数测量系统仍采用变压器式电压、电流互感器,由于互感器的非理想性,使得变比与相位测量都存在较大的误差,常需要采用硬件或软件的方法补偿,从而增加了系统的复杂性。
采用霍尔检测技术,可以克服互感器这些缺点,能测量从直流到上百千赫兹的各种形状的交流信号,并且达到原副边不失真传递,同时又能实现主电路回路与电子控制电路的隔离,霍尔传感器的输出可直接与单片机接口。
因此霍尔传感器已广泛应用于微机测控系统及智能仪表中,就是替代互感器的新一代产品。
在此提出了利用霍尔传感器对电参量特别就是对高电压、大电流的参数的测量。
l测量原理1霍尔效应原理如图1所示,一个N型半导体薄片,长度为L,宽度为S,厚度为d,在垂直于该半导体薄片平面的方向上,施加磁感应强度为B的磁场,若在长度方向通以电流Ic则运动电荷受到洛伦兹力的作用,正负电荷将分别沿垂直于磁场与电流的方向向导体两端移动,并在导体两端形成一个稳定的电动势UH,这就就是霍尔电动势(或称之为霍尔电压),这种现象称为霍尔效应。
霍尔电压的大小UH=RIB/d=KHICB,其中R为霍尔常数;KH为霍尔元件的乘积灵敏度。
2用霍尔传感器测量电参量的原理由霍尔电压公式可知:对于一个成型的霍尔传感器,乘积灵敏度KH就是一恒定值,则UH∝ICB,只要通过测量电路测出UH的大小,在B与IC 两个参数中,已知一个,就可求出另一个,因而任何可转换成B或J的未知量均可利用霍尔元件来测量,任何转换成B与I乘积的未知量亦可进行测量。
电参量的测量就就是根据这一原理实现的。
若控制电流IC为常数,磁感应强度B与被测电流成正比,就可以做成霍尔电流传感器测电流,若磁感应强度B为常数,IC与被测电压成正比,可制成电压传感器测电压,利用霍尔电压、电流传感器可测交流电的功率因数、电功率与交流电的频率。
霍尔传感器测速2
(r/min)
T
软铁分流翼片
开关型霍尔IC
将被测电流的 导线穿过霍尔电流 传感器的检测孔。 当有电流通过导线 时，在导线周围将 产生磁场，磁力线 集中在铁心内，并 在铁心的缺口处穿 过霍尔元件，从而 产生与电流成正比 的霍尔电压。
霍尔电流传感器
2019/10/25
13
所实现的多媒体界面：
霍尔电流传感器演示
铁心
线性霍尔IC
EH=KH IB
2019/10/25
14
霍尔钳形电流表（交直流两用）
豁口
压舌
2019/10/25
15
霍尔钳形电流表演示
被测电流的 70.9A 导线未放入 铁心时示值 为零
2019/10/25
直流200A量程
16
霍霍尔尔钳钳形形 70.9A 电电流流表表演演示示
钳形表的环形铁 心可以张开， 导线由此穿过
霍尔钳形电流表的使用
被测电流的导线从此处穿入 钳形表的环形铁心
手指按下此处，将钳形表的 铁心张开
将被测电流导线逐根夹 到钳形表的环形铁心中
将空调电源的“三芯护套线”
夹到钳形表的环形铁心中，钳 形表的示值为多少？为什么？
2019/10/25
18
霍尔钳形电流表的使用（续）
叉形钳形表 漏磁稍大， 但使用方便
n 60
f
22
线性霍尔
NS
磁铁
2019/10/25
4
霍尔转速表原理
当齿对准霍尔元件时，磁力线集中穿过霍尔 元件，可产生较大的霍尔电动势，放大、整形 后输出高电平；反之，当齿轮的空挡对准霍尔 元件时，输出为低电平。
2019/10/25
5
霍尔转速传感器在汽车防抱死装置 （ABS）中的应用
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。
霍尔传感器测速原理
1.霍尔传感器测速原理利用霍尔器件将喷药设备的转速转化为脉冲信号，将测量转速的霍尔传感器和喷药设备的车轴同轴连接，与霍尔探头相对的喷药设备的轴上固定着一片磁钢块，车轮每转一周，霍尔传感器便发出一个脉冲信号，由霍尔器件电路输出。
将此脉冲信号接到单片机的IO口上，单片机通过采集IO口的信号来计算单位时间内的脉冲个数，从而计算出喷药设备的行进速度。
2.电磁阀工作原理电磁阀里有密闭的腔，在不同位置开有通孔，每个孔都通向不同的油管，腔中间是阀，两面是两块电磁铁，哪面的磁铁线圈通电阀体就会被吸引到哪边，通过控制阀体的移动来档住或漏出不同的排油的孔，而进油孔是常开的，液压油就会进入不同的排油管，然后通过油的压力来推动油缸的活塞，活塞又带动活塞杆，活塞竿带动机械装置动。
这样通过控制电磁铁的电流就控制了机械运动。
2.1直动式电磁阀原理：通电时，电磁线圈产生电磁力把关闭件从阀座上提起，阀门打开；断电时，电磁力消失，弹簧把关闭件压在阀座上，阀门关闭。
2.2分布直动式电磁阀原理：它是一种直动和先导式相结合的原理，当入口与出口没有压差时，通电后，电磁力直接把先导小阀和主阀关闭件依次向上提起，阀门打开。
当入口与出口达到启动压差时，通电后，电磁力先导小阀，主阀下腔压力上升，上腔压力下降，从而利用压差把主阀向上推开；断电时，先导阀利用弹簧力或介质压力推动关闭件，向下移动，使阀门关闭。
2.3先导式电磁阀原理：通电时，电磁力把先导孔打开，上腔室压力迅速下降，在关闭件周围形成上低下高的压差，流体压力推动关闭件向上移动，阀门打开；断电时，弹簧力把先导孔关闭，入口压力通过旁通孔迅速腔室在关阀件周围形成下低上高的压差，流体压力推动关闭件向下移动，关闭阀门。
3.光电耦合器光电偶合器件（简称光耦）是把发光器件（如发光二极体）和光敏器件（如光敏三极管）组装在一起，通过光线实现耦合构成电—光和光—电的转换器件.它对输入、输出电信号有良好的隔离作用.当电信号送入光电耦合器的输入端时，发光二极体通过电流而发光，光敏元件受到光照后产生电流，CE导通；当输入端无信号，发光二极体不亮，光敏三极管截止，CE不通。
霍尔式速度传感器工作原理
霍尔式速度传感器工作原理1. 介绍速度传感器是一种用于测量物体运动速度的装置，而霍尔式速度传感器是其中一种常用的传感器类型。
本文将详细讨论霍尔式速度传感器的工作原理及其应用。
2. 霍尔效应为了理解霍尔式速度传感器的工作原理，首先需要了解霍尔效应。
霍尔效应是一种基于电磁学原理的现象，它指出在通过具有电流的导体时，若垂直于电流方向施加一个磁场，将会在导体两侧产生一个电压差，这就是所谓的霍尔电压。
3. 霍尔元件霍尔式速度传感器中使用的关键部件是霍尔元件，它是一种基于霍尔效应的传感器元件。
具体来说，霍尔元件由一个薄片状的半导体材料构成，两侧接上一个电源，而其中心区域则连接一个输出线路。
当施加磁场垂直于薄片时，将会在两侧产生电压差，这个差值将作为输出信号传递到输出线路。
4. 工作原理霍尔式速度传感器是通过检测旋转物体上的磁场变化来测量物体的速度。
它通常与磁性码盘或磁性标记结合使用，而磁场的变化通过前面提到的霍尔元件来检测。
当物体移动时，磁性码盘或磁性标记上的磁场会随之改变。
这些磁场变化会被霍尔元件感知，并产生相应的电压差。
传感器输出的电压信号会随着物体运动的速度和方向发生变化，从而提供了物体的速度信息。
5. 优点与应用5.1 优点•霍尔式速度传感器具有较高的灵敏度和精确性，能够提供可靠的速度测量结果。
•它具有快速响应的特点，能够实时获取物体的速度变化。
•霍尔式速度传感器结构简单，体积小巧，易于安装和集成到各种设备中。
5.2 应用•霍尔式速度传感器广泛应用于汽车行业，用于测量车辆的车速和转速，以提供给车辆控制系统使用。
•在工业领域中，霍尔式速度传感器可用于测量机械设备的转速，以监测设备的工作状态和运行效果。
•霍尔式速度传感器还可以用于航空航天、电力和医疗器械等领域，用于测量相应领域的运动物体的速度。
6. 总结通过对霍尔式速度传感器的工作原理进行详细探讨，我们了解到它是一种基于霍尔效应的传感器，通过检测物体上的磁场变化来测量物体的速度。
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霍尔传感器测速原理：
电流的测量采用磁平衡式霍尔电流传感器传感器可测量从直流到100kHz的交流量在自动测控系统中,常需要测量和显示有关电参量。
目前大多数测量系统仍采用变压器式电压、电流互感器,由于互感器的非理想性,使得变比和相位测量都存在较大的误差,常需要采用硬件或软件的方法补偿,从而增加了系统的复杂性。
采用霍尔检测技术,可以克服互感器这些缺点,能测量从直流到上百千赫兹的各种形状的交流信号,并且达到原副边不失真传递,同时又能实现主电路回路和电子控制电路的隔离,霍尔传感器的输出可直接与单片机接口。
因此霍尔传感器已广泛应用于微机测控系统及智能仪表中,是替代互感器的新一代产品。
在此提出了利用霍尔传感器对电参量特别是对高电压、大电流的参数的测量。
l测量原理
1霍尔效应原理如图1所示,一个N型半导体薄片,长度为L,宽度为S,厚度为d,在垂直于该半导体薄片平面的方向上,施加磁感应强度为B的磁场,若在长度方向通以电流Ic则运动电荷受到洛伦兹力的作用,正负电荷将分别沿垂直于磁场和电流的方向向导体两端移动,并在导体两端形成一个稳定的电动势UH,这就是霍尔电动势(或称之为霍尔电压),这种现象称为霍尔效应。
霍尔电压的大小UH=RIB/d=KHICB,其中R为霍尔常数；KH为霍尔元件的乘积灵敏度。
2用霍尔传感器测量电参量的原理由霍尔电压公式可知：对于一个成型的霍尔传感器,乘积灵敏度KH是一恒定值,则UH∝ICB,只要通过测量电路测出UH的大小,在B和IC 两个参数中,已知一个,就可求出另一个,因而任何可转换成B或J的未知量均可利用霍尔元件来测量,任何转换成B和I乘积的未知量亦可进行测量。
电参量的测量就是根据这一原理实现的。
若控制电流IC为常数，磁感应强度B与被测电流成正比，就可以做成霍尔电流传感器测电流，若磁感应强度B为常数，IC与被测电压成正比，可制成电压传感器测电压，利用霍尔电压、电流传感器可测交流电的功率因数、电功率和交流电的频率。
由UH=KICB可知：若IC为直流，产生磁场B的电流IO为交流时，UH为交流；若IO亦为直流，则输出也为直流。
当IC为
交流，IO亦为直流时，输出与IC同频率的交流且其幅值与被测直流IO大小成正比，改变被测电流IO的方向，输出电压UH极性随之改变。
故利用霍尔传感器，既可对直流量进行测量，亦可对交流量进行测量。
系统结构简图检测系统构成如图2，被测量经霍尔传感器转换为电压信号，经信号调理电路和多路转换开关选择，通过A／D转换器送给单片机，单片机采用89C51，是该系统的主控器，键盘选用2×4键盘，用于选择被测量的种类，采用数码管或液晶显示被测量的大小。
电参量的测量方法1电压、电流信号的测量电流的测量可采用磁平衡式霍尔电流传感器(亦称为零磁通式霍尔传感器)如图3所示。
当被测电流IIN流过原边回路时，在导线周围产生磁场HIN这个磁场被聚磁环，并感应给霍尔器件，使其有一个信号UH输出；这一信号经放大器A 放大，输人到功率放大器中Q1，Q2中，这时相应的功率管导通，从而获得一个补偿电流IO；由于此电流通过多匝绕组所产生的磁场HO与原边回路电流所产生的磁场HIN相反；因而补偿了原来的磁场，使霍尔器件的输出电压UH逐渐减小，最后当IO与匝数相乘N2IO所产生的磁场与原边N1IIN所产生的磁场相等时，IO不再增加，这时霍尔器件就达到零磁通检测作用。
这一平衡所建立的时间在1μs之内，这是一个动态平衡过程，即原边回路电流IIN的任何变化均会破坏这一平衡的磁场，一旦磁场失去平衡，就有信号输出，经过放大后，立即有相应的电流流过副边线圈进行补偿。
因此从宏观上看副边补偿电流的安匝数在任何时间都与原边电流的安匝数保持相等，即N1IIN=N2IO，所以IIN=N2I2／N1(IIN为被测电流，即磁芯中初级绕组中的电流，N1为初级绕组的匝数；IO为补偿绕组中的电流；N2 为补偿绕组的匝数)。
由原、副边匝数可知，只要测得补偿线圈的电流IO，即可知道原边电流IIN，如原边为导线穿心式，则N1=l，IIN=N2IO。
利用同样的原理可进行电压测量，只需在原边线圈回路中串联一个电阻R1，将原边电流IIN转换成被测电压UIN。
即UIN=(R1+RIN)IIN=
(R1+RIN)N2IO／N1，RIN为原边绕阻的内阻(一般很小不计)。
对特高压交流电压的测量，先经隔离变压器降压后，对降压后的电压进行测量，然后对测量数据乘以倍数，即可得被测电压的大小。
该测量输出信号为电流形式IO。
若在霍尔电流传感器的输出电路与电源零点之间串接恰当的电阻R0，并在该电阻上取电压，就构成了电压形式的输出。
输出电压经电压调整电路、线性放大电路、不等位补偿电路、射集跟随等获得所需的电压，便于测量与显示。
2功率及功率因数、频率等电参数的测量由正弦交流电有功功率的定义P=UIcosψ可知，只要准确测量出U，I及电流与电压相位差ψ，就可算出P与cosψ。
采用传统的电磁式电压、电流互感器进行测量，由于互感器的非理想性，除存在变比误差外，更主要的是存在较大的相位误差，这就使测得的ψ值不能真实地反映负载的性质。
若采用霍尔电压、电流传感器及真有效值转换器(如AD637)等，可以使功率及功率因数的测量精度大大提高。
此外，霍尔传感器还可以测量从直流到100kHz的任意波形的交流量，从而克服了电磁式互感器有特定的额定频率的弊端。
真有效值转换器可以将正弦波形或任意波形的交流量转换为直流量，输出直流的大小正比于交流量的有效值，且转换精度高，因而测量相对准确。
测量原理如图4所示，交直流电压、电流经霍尔电流传感器、霍尔电压传感器隔离、转换后，得到与之对应的电压信号，再经真有效值转换器转换为直流(直流电不需转换)，其大小正比于交流电的有效值，直流(或转换后的直流)电压经A／D变换后送入单片机，这就采集到了U，I的大小。
另外将传感器副边输出的电信号U1，U2分别经过零电平比较器1和2，当信号由负变正，通过零点时产生一个脉冲，加到门控电路输入端。
设U1超前于U2，则前者作开启信号，后者作关闭信号。
门控电路产生一个脉冲宽度对应于两个信号相位差的矩形脉冲，该脉冲一路送单片机的定时／计数器T1口，单片机测出相邻两个矩形脉冲前沿之间的时间间隔t，即为被测信号的周期Tx(频率fx=1／Tx)。
另一路送至与门电路，打开计数与门，在此期间，时标信号Ts经由与门至单片机的定
时／计数器TO口计数，设计数值为N，则U1与U2相位差为△ψ=Ts／TxN×360°。
经单片机计算出功率因数cosψ，进一步计算出有功功率P＝UIcosψ，并将测得参数U，I，P，cosψ，ψx等送显示电路显示。
如要测三相电路的总功率，则分别测得每一相的功率，然后三相功率相加即可。
此外，该系统也可测量无功功率和视在功率等电参数。
基于霍尔传感器的电参量检测系统具有很好的线性度、精确度和良好的反应时间。
温度漂移小，霍尔元件在-40～+45℃的温度范围内，霍尔电压的温度系数仅为0．03％～O．04％。
这里所介绍的测量方法达到了对电参量进行高精度的隔离传输和精确检测的目的，特别适合高电压、大电流电参量的测量。
这为研制一种新的电参量测量仪器打下了一个良好的基础，在工程上具有一定的应用价值。
不足之处，霍尔元件存在不等位的电势的影响，需加补偿电路修正。