传感器原理_基于霍尔传感器的转速测量系统设计说明
霍尔式传感器转速测量系统的设计课件
设计时应考虑选择合适的算 法，以准确提取转速信息。
还需要考虑如何将转速值进行 显示或输出，以满足用户的需
求。
05
系统测试与验证
测试环境搭建
01Biblioteka 0203测试设备霍尔式传感器、转速计、 信号发生器、示波器、数 据采集卡等。
测试环境
搭建一个封闭的测试环境 ，模拟实际工作条件，包 括温度、湿度、振动等环 境因素。
要根据传感器的输出信号特性和系统要求， 选择合适的放大器和反馈回路，以保证信号 放大的效果和稳定性。
信号处理电路设计
01
信号处理电路的作用
对放大后的信号进行进一步的处理，如滤波、整形等，以便得到准确的
转速信息。
02
信号处理电路的组成
主要包括比较器、滤波器、触发器等部分。
03
信号处理电路的设计要点
要根据系统的测量精度和抗干扰能力要求，选择合适的比较器和滤波器
霍尔元件
利用霍尔效应制成的半导体元件， 能够将磁场信号转换为电信号。
霍尔元件工作原理
当磁铁靠近霍尔元件时，由于磁场 的作用，霍尔元件内部产生霍尔电 动势，从而输出相应的电压信号。
霍尔式传感器的应用
转速测量
利用霍尔式传感器测量旋转物 体的转速，通过测量磁铁的旋
转速度来计算转速。
磁场检测
霍尔式传感器可用于检测磁场 强度、方向和变化，广泛应用 于电机控制、磁记录等领域。
位置检测
通过检测磁场的变化，霍尔式 传感器还可以用于检测物体的 位置和位移，如接近开关、位 移传感器等。
电流检测
在电力系统中，霍尔式传感器 可用于测量电流大小和方向， 具有测量精度高、线性度好等
优点。
03
系统硬件设计
（精品）霍尔传感器测量电机转速（整理）
霍尔传感器测量电机转速一、背景随着单片机的不断推陈出新，特别是高性价比的单片机的涌现，转速测量控制普遍采用了以单片机为核心的数字化、智能化的系统。
本文介绍了一种由单片机C8051F060作为主控制器，使用霍尔传感器进行测量的直流电机转速测量系统。
二、工作原理1、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)、T法(测周期法)和MPT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：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式(1)即可计算出直流电机的转速。
霍尔器件是由半导体材料制成的一种薄片，在垂直于平面方向上施加外磁场B，在沿平面方向两端加外电场，则使电子在磁场中运动，结果在器件的2个侧面之间产生霍尔电势。
其大小和外磁场及电流大小成比例。
霍尔开关传感器由于其体积小、无触点、动态特性好、使用寿命长等特点，故在测量转动物体旋转速度领域得到了广泛应用。
在这里选用美国史普拉格公司(SPRAGUE)生产的3000系列霍尔开关传感器3013，它是一种硅单片集成电路，器件的内部含有稳压电路、霍尔电势发生器、放大器、史密特触发器和集电极开路输出电路，具有工作电压范围宽、可靠性高、外电路简单<输出电平可与各种数字电路兼容等特点。
2、转速控制原理直流电机的转速与施加于电机两端的电压大小有关，可以采用C8051F060片内的D／A转换器DAC0的输出控制直流电机的电压从而控制电机的转速。
在这里采用简单的比例调节器算法(简单的加一、减一法)。
汽车转速传感器原理及应用
汽车转速传感器原理及应用汽车转速传感器，又称转速传感器，是一种能够检测发动机转速并将其转换为电信号的装置。
其原理主要基于霍尔效应或电磁感应。
1. 霍尔效应原理：霍尔效应是指当电流通过半导体材料时，在材料内部会形成一种电场，当磁场作用于该电场时，会在材料内部产生一种电势差。
利用霍尔效应实现转速传感器的原理如下：在转速传感器内部，通过电流通过的导线上设置一种半导体材料，当转速传感器在发动机的转子旋转时，会在传感器上产生一个磁场，该磁场中的磁力线作用于半导体材料内部的电场，从而在半导体材料上产生一种电势差，将其转换为电信号。
2. 电磁感应原理：电磁感应是指当导线在磁场中移动时，会在导线两端产生感应电动势。
利用电磁感应实现转速传感器的原理如下：在转速传感器内部，设置一个螺线管，当转速传感器在发动机的转子旋转时，会在螺线管上产生一个磁场，该磁场会作用于螺线管内部的导线，从而在导线两端产生感应电动势，将其转换为电信号。
应用方面，汽车转速传感器通常被安装在发动机的曲轴位置，用于检测发动机的转速。
根据不同的系统要求，转速传感器还可以用于测量其他旋转部件的转速，如凸轮轴的转速等。
转速传感器的应用主要有以下几个方面：1. 发动机管理系统：转速传感器可以提供发动机转速数据，用于发动机的点火、喷油、进气等控制。
在发动机运行过程中，合理的点火和燃料喷射是保证发动机正常工作的关键，转速传感器能够提供准确的转速数据，从而使得发动机管理系统能够更加精确地控制这些参数。
2. 变速器控制系统：在自动变速器系统中，转速传感器可以提供发动机和变速器之间的转速匹配数据，使得变速器能够根据发动机转速的变化来进行换挡。
合理的换挡策略可以提高汽车行驶的舒适性和燃油经济性，转速传感器在其中起到了重要的作用。
3. 车速传感器：转速传感器也可以通过相关算法转换为车速，从而用于车速传感器。
车速传感器在防抱死制动系统（ABS）和牵引力控制系统（TCS）等安全控制系统中起到重要的作用，能够提供准确的车速数据，以便系统能够根据车速变化进行相应的控制。
基于霍尔传感器的转速系统设计
第３ ６卷 第 １ ２期
２ ０ １ ３年 Ｉ ２月
ＥＬＥＣＴＲ（ ） ＮＩ Ｃ Ｍ ＥＡＳ Ｕ ＲＥＭ ＥＮＴ ＴＥ（ ： Ｈ Ｎ（ ） Ｌ（ ） ＧＹ
基 于 霍 尔 传 感 器 的 转 速 系 统 设 计
兰 羽 张 顺 星
（ 陕 西 工业 职 业 技 术 学 院 电 气 学院 成 阳 ７ １ ２ ０ ０ ０ ）
ｓ ｈａ ｐｉ ｎｇ ｃ ｉ ｒ ｃ ｕ ｉ ｔ ， ｓ ｉ ｎｇ ｌ ｅ — ｃ ｈ ｉ ｐ ｔ ｉ ｍｅ ｒ ｉ ｎｔ ｅ ｒ ｒ ｕｐ ｔ ｃ ｏｕ ｎｔ ｉ ｎｇ ｍｅ ｔ ｈｏ ｄ， ｔ ｈｅ ｍｅ ａ ｓ ｕ ｒ ｅ ｍｅ ｎｔ ｄａ ｔ ａ ａ ｒ ｅ ｃ ａ ｌ ｃｕ ｌ ａｔ ｅ ｄ ｂｙ ｔ ｈｅ ｓ ｐ ｅ ｅ ｄ ｏ ｆ ｄａ ｔ ａ， ｓ ｅ ｎｄ Ｉ ． ＣＩ ）ｄｉ ｓ ｐ ｌ ａ ｙ ｒ ｅ ｓ ｕ ｌ ｔ ｓ ． Ｔｅ ｓ ｔ ｒ ｅｓ ｕｌ ｔ ｓ ｓ ｈｏ ｗ ｔ ｈａ ｔ ： ｔ ｈｅ ｈｉ ｇｈ ｅ ｒ ｍｅ ａ ｓ ｕ ｒ ｅ ｍｅ ｎｔ ｐ ｒ ｅ ｃ ｉ ｓ ｉ ｏｎ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｓ ｙｓ ｔ ｅ ｍ， ｃ ａ ｎ ｓ ａ ｔ ｉ ｓ ｆ ｙ ｔ ｈ ｅ ｔ ｅ ｓ ｔ ｒ ｅ ｑｕ ｉ ｒ ｅ ｍｅ ｎ ｔ ｓ， ａ ｎ ｄ ｈ ａｓ ｃ ｅ ｒ ｔ ａｉ ｎ ｐ ｒ ａ ｃ ｔ ｉ ｃ ａ ｌ ｖ ａｌ ｕｅ ．
Ｋｅ ｙ ｗｏ ｒ ｄ ｓ ：Ｍ／ Ｔ ｖ ｅ ｌ ｏ ｃ ｉ ｍｅ ｔ ｒ ｙ ； ｓ ｉ ｎ ｇ ｌ ｅ ｃ ｈ ｉ ｐ ＡＴ８ ９ Ｃ５ ２ ； Ｈａ ｌ ｌ ｓ ｅ ｎ ｓ ｏ ｒ ； ｌ ｉ ｑ ｕ ｉ ｄ ｃ ｒ ｙ ｓ ｔ ａ ｌ ｄ ｉ ｓ ｐ ｌ ａ ｙ Ｉ ． Ｍ０ １ ６ Ｉ
基于霍尔传感器的电机转速测量系统设计
３ ． 程 序 ｖ ｏ ｉ ｄ ｃ ｏ ｕ ｎ ｔ ｅ ｒ （ ｖ ｏ ｉ ｄ ）ｉ ｎ ｔ ｅ ｒ ｒ ｕ ｐ ｔ ０ ｛ ｃ ｏ ｕ ｎ ｔ ＋ ＋： ｉ ｆ （ ｃ ｏ ｕ ｎ ｔ ％ ６ ＝ ＝ ０ ）／ ／ ６次循 环 为 电机 转 一 圈 ｛ｚ ｓ ＋ ＋ ： ／ ／ 转圈计 数加 １ ）
—
』
｝
。 Ｉ （ ｄ ｉ ｓ ｐ ｌ ａ ｙ ｆ ｉ ］ ） ：／ ／ １ Ｃ Ｄ显 示 ／ ／ ｄ Ｍａ ｙ ｍ Ｓ （ ５ ０ Ｏ ） ‘
一
ｖ ｏ ｉ ｄ ｄ ｅ ｌ ａ ｙ ｌ ｍ ｓ （ ｉ ｎ ｔ Ｘ ）／ ／ 延时 函数 ｛
ｉ ｎ ｔ ｉ ， Ｊ ：
／ ／ ５ ０ ｍ ｓ定 时
／ ／ ５ ０ ． ２ ０ ＝ １ ５
Ｔ Ｍ Ｏ Ｄ ＝ Ｏ ｘ ０ １ ：
Ｔ Ｈ Ｏ ＝ Ｔ Ｈ Ｍ１ ：
—
Ｔ Ｌ Ｏ ＝ Ｔ Ｌ ＿ Ｍ １ ： ｉ ｎ ｉ ｔ ＿ Ｌ Ｃ Ｍ（ ）： ｗ ｈ ｉ １ ｅ （ ｆ ｂ ＝ ＝ ０ ）
ｉ ｆ （ 斗 ＋ ｍ ｓ ｅ ｃ ： ＝ ２ Ｏ ） ｛ｆ ｂ ＝ ｌ ：）
１
（ 二 ） 定 时 器 中 断 ｌ ＿ 工 作 过 程 Ｔ Ｔ Ｏ定时器每 １秒定时中断一次，读 取记 录的脉冲个数 。 ２ ． 流 程 图 如 图 ６所 示 ：
嘲硅
（ 三 ）程序 ｍ ａ ｉ ｎ ０
｛Ｐ ２ ０ ＝ Ｉ ：
Ｐ ２ ０ ＝ ０：
Ｉ Ｅ ＝ ０ ｘ ８ ３ ：
｛）
Ｅ Ａ ＝ ０：
ｉ ｆ （ ｚ ｓ ＞ ＝ ｌ Ｏ ０ ０ ）
Ｐ ２ ０ ＝ Ｉ：
霍尔传感器 测转速
HAL3144高灵敏度单极性霍尔开关
• HAL3144E是一款采用 双极性工艺技术的单 极性霍尔效应传感器 IC，响应速度快，灵 敏度高，具有略高的 工作温度范围及可靠 性，它由反向电压器 、电压调整器、霍尔 电压发生器、信号放 大器、施密特触发器 和集电极开路的输出 级组成。
HAL3144霍尔开关的接口图
/*--------------------向LCD1602写数据--------------------*/
void write_data(uchar data0) { rs=1; //选着写数据 rw=0; P0=data0; //向LCD写数据 lcdcs=1; //信号使能端高电平 lcdcs=0; //信号使能端低电平 } /*-------------------------------------------------------*/
/*-----------------------数据处理------------------------*/ void disp_count() { display[7]=(zhuan/1000+'0'); //转换转速的千位 display[8]=(zhuan/100%10+'0'); //转换转速的百位 display[9]=(zhuan/10%10+'0'); //转换转速的十位 display[10]=(zhuan%10+'0'); //转换转速的个位 } /*-------------------------------------------------------*/
液晶显示部分： 显示部分有两个功能，在正常情况下，通过液晶 显示当前转速值，当电机的转速超过设定值通过
霍尔传感器电机转速测量系统设计
霍尔传感器电机转速测量系统设计09电子1班刘荣 090406130 摘要：本文介绍了霍尔传感器测速的原理，设计了基于单片机AT89C51的直流电机转速测量系统。
完成了电机转速测量系统的硬件电路设计、霍尔传感器测量电路的设计、显示电路的设计。
测量转速的霍尔传感器和机轴同轴连接，机轴每转一周，产生一定量的脉冲个数，由霍尔器件电路部分输出幅度为12V的脉冲。
经光电隔离器后成为输出幅度为5V转数计数器的计数脉冲。
控制定时器计数时间，即可实现对电机转速的测量。
在显示电路设计中，通过1602实现在LCD上直观地显示电机的转速值。
并对电机转速测量系统的硬件电路、显示电路进行了调试。
与软件配合，采用模块化方法进行了软件设计，编制了电机转速的测量设计了测量模块、转速模块、报警模块、显示模块等的C51程序，并通过PROTEUSE软件进行了仿真，实现了显示、报警功能。
仿真实验表明所设计的硬件电路及软件程序是正确的，满足设计要求。
关键词：电机转速测量；霍尔传感器；单片机；89C51；LCD液晶显示Abstract：The principles of motor speed measurements with hall sensor was described in this article and DC motor speed measurement system which is based on AT89C51 was designed, and the corresponding hardware circuit designs was also completed accordingly. The hall sensor is connected with crankshaft by coaxial junction. Every revolution of the crankshaft will generate a certain amount of pulses whose amplitude is 12v. The opto-coupler turns these certain amount of pulses into 5-amplitude count impulse. The motor speed can be measured by controlling the time. In the design of display circuit, the number of motor speed is displayed in LCD directly through 1602. The motor speed measurement system and the hardware circuits, display circuit function are debugged to cooperate with the software to display and alarm users. Combination of hardware circuit design, softwares were designed by a modular approach using C51 program, such as the motor speed measurement module, alarm module, display module etc., All these programs were simulated through PROTEUSE.The simulation results have proved that the hardware circuits design and software program is correct, and the system can meet the designing requirement completely.Key WordS: Motor Speed Measurement; Hall Sensor; Microcomputer; 89C51；LCD正文根据霍尔效应，人们用半导体材料制成的元件叫霍尔元件。
霍尔传感器测电机转速课程设计
霍尔传感器测电机转速课程设计一、引言在现代自动化控制系统中，电机是最常用的执行元件之一。
而对电机转速的准确测量对于电机控制和系统性能的优化具有重要意义。
本文将围绕着霍尔传感器测电机转速这一主题展开讨论，深入探究其课程设计的相关内容。
二、霍尔传感器测电机转速原理电机的转速测量是自动化控制中的基础问题，而霍尔传感器作为一种常用的位置传感器，在电机转速测量中发挥着重要作用。
霍尔传感器可以通过检测磁场的变化来测量电机转子的位置，进而计算出电机的转速。
在电机转速测量中，霍尔传感器通过测量每个磁极之间的时间间隔来确定电机转子的角度，从而得到转子的角速度。
基于霍尔传感器的电机转速测量方法可以实现高精度和实时性，并且具有较好的抗干扰能力。
在工程应用中被广泛采用。
三、课程设计内容与要求1. 理论分析在课程设计中，首先需要对霍尔传感器测电机转速的原理进行深入的理论分析，包括霍尔传感器的工作原理、电机转速测量方法及其精度、灵敏度等方面的内容。
学生需要了解霍尔传感器和电机之间的工作原理和相互作用，从而为后续的实验设计和数据分析提供理论支持。
2. 实验设计课程设计还需要包括针对霍尔传感器测电机转速的实验设计。
这包括实验装置的搭建、实验步骤的制定以及数据采集和处理的方法。
学生需要通过实际操作，深入理解霍尔传感器测电机转速的原理，并掌握实际实验技能。
3. 数据分析与报告课程设计还需要对实验数据进行分析与综合，撰写实验报告。
学生需要对实验中获得的数据进行分析，验证霍尔传感器测电机转速的准确性和可靠性，并结合理论知识进行综合分析。
实验报告应包括数据处理的具体方法和结果，以及对实验过程和结论的总结性描述。
四、个人观点与理解在我看来，霍尔传感器测电机转速课程设计对于提升学生的实际动手能力和理论知识应用能力具有重要意义。
通过这样的课程设计，学生可以加深对于霍尔传感器原理和电机转速测量方法的理解，并且培养实验数据处理和报告撰写的能力。
这样的课程设计既有助于学生将所学的理论知识应用到实际中，又可以提高他们的实际操作能力和科研创新能力。
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传感器原理及应用期末课程设计题目基于霍尔传感器的转速测量电路设计姓名小波学号8888888888院（系）电子电气工程学院班级清华大学——电子信息指导教师牛人职称博士后二O一一年七月十二日摘要：转速是发动机重要的工作参数之一,也是其它参数计算的重要依据。
针对工业上常见的发动机设计了以单片机STC89C51为控制核心的转速测量系统。
系统利用霍尔传感器作为转速检测元件，并利用设计的调理电路对霍尔转速传感器输出的信号进行滤波和整形,将得到的标准方波信号送给单片机进行处理。
实际测试表明,该系统能满足发动机转速测量要求。
关键词：转速测量，霍尔传感器，信号处理，数据处理Abstract: The rotate speed is one of the important parameters for the engine, and it is also the important factor that calculates other parameters. The rotate speed measurement system for the common engine is designed with the single chip STC89C51. The signal of the rotate speed is sampled by the Hall sensor, and it is transformed into square wave which will be sent to single chip computer. The result of the experiment shows that the measurement system is able to satisfy the requirement of the engine rotate speed measurement.Key words: rotate speed measurement, Hall sensor, signal processing, data processing目录1 前言 (3)2 系统概述 (3)2.1 系统组成 (3)2.2 处理方法 (4)2.3 系统工作原理 (5)3 系统硬件电路设计 (6)3.1 单片机主控电路设计 (6)3.2 脉冲产生电路设计 (8)3.3 按键电路设计 (9)3.4 数据显示电路设计 (10)3.5 稳压电源设计 (12)3.6 串行通信模块设计 (13)4 系统软件设计 (15)5 制作调试 (17)5.1 硬件调试 (17)5.2 软件调试 (18)6 测试结果分析 (18)结论 (20)参考文献 (21)致 (22)附录A (22)1 前言在工农业生产和工程实践中，经常会遇到各种需要测量转速的场合，例如在发动机、电动机、卷扬机、机床主轴等旋转设备的试验、运转和控制中，常需要测量和显示其转速。
要测速，首先要解决的是采样问题。
测量转速的方法分为模拟式和数字式两种。
模拟式采用测速发电机为检测元件，得到的信号是模拟量。
早期直流电动机的控制均以模拟电路为基础，采用运算放大器，非线性集成电路以及少量的数字电路组成，控制系统的硬件部分非常复杂，功能单一，而且系统非常不灵活、调试困难。
数字式通常采用光电编码器、圆光栅、霍尔元件等为检测元件，得到的信号是脉冲信号。
随着微型计算机的广泛应用，单片机技术的日新月异，特别是高性能价格比的单片机的出现，转速测量普遍采用以单片机为核心的数字式测量方法，使得许多控制功能及算法可以采用软件技术来完成，智能化微电脑代替了一般机械式或模拟式结构，并使系统能达到更高的性能。
采用单片机构成控制系统，可以节约人力资源和降低系统成本，从而有效的提高工作效率。
直流电动机具有良好的起动、制动性能，宜于在大围平滑调速。
测速电机的电压高低反映了转速的高低，在许多需要调速或快速正反向电力拖动领域中得到了广泛的应用。
从控制的角度来看，直流调速还是交流拖动系统的基础。
本文介绍一种用STC89C51单片机测量小型电动机转速的方法。
系统以单片机STC89C51为控制核心，用NJK-8002D霍尔集成传感器作为测量小型直流电机转速的检测元件，经过单片机数据处理，用8位LED数码管动态显示小型直流电机的转速。
2 系统概述2.1 系统组成系统由传感器、信号预处理电路、处理器、显示器和系统软件等部分组成。
传感器部分采用霍尔传感器，负责将电机的转速转化为脉冲信号。
信号预处理电路包含待测信号放大、波形变换、波形整形电路等部分，其中放大器实现对待测信号的放大,降低对待测信号的幅度要求，实现对小信号的测量；波形变换和波形整形电路实现把正负交变的信号波形变换成可被单片机接受的TTL/CMOS兼容信号。
处理器采用STC89C51单片机，显示器采用8位LED数码管动态显示。
系统原理框图如图2.1所示：图2.1转速测量系统原理框图系统软件主要包括测量初始化模块、信号频率测量模块、浮点数算术运算模块、浮点数到BCD码转换模块、显示模块、按键功能模块、定时器中断服务模块。
系统软件框图如图2.2所示。
图2.2 系统软件框图2.2 处理方法系统的设计以STC89C51单片机为核心，利用它部的定时/计数器完成待测信号频率的测量。
测速实际上就是测频，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。
此系统采用计数法测速。
单片机STC89C51部具有 2 个 16 位定时/计数器 ,定时/计数器的工作可以由编程来实现定时、计数和产生计数溢出中断要求的功能。
在构成为定时器时,每个机器周期加 1(使用12MHz 时钟时,每 1us 加 1),这样以机器周期为基准可以用来测量时间间隔。
在构成为计数器时,在相应的外部引脚发生从 1 到 0 的跳变时计数器加1,这样在计数闸门的控制下可以用来测量待测信号的频率。
外部输入每个机器周期被采样一次,这样检测一次从1到0的跳变至少需要2个机器周期(24 个振荡周期),所以最大计数速率为时钟频率的1/24(使用12MHz时钟时 ,最大计数速率为 500KHz)。
定时/计数器的工作由相应的运行控制位TR控制,当TR置1时,定时/计数器开始计数，当 TR清0时,停止计数。
2.3 系统工作原理转速是工程上一个常用的参数，旋转体的转速常以每分钟的转数来表示。
其单位为 r ／min 。
由霍尔元件及外围器件组成的测速电路将电动机转速转换成脉冲信号，送至单片机STC89C51的计数器 T0进行计数，用T1定时测出电动机的实际转速。
此系统使用单片机进行测速，采用脉冲计数法，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，只要在转轴的圆盘上粘上两粒磁钢，让霍尔传感器靠近磁钢，机轴每转一周，产生两个脉冲，机轴旋转时，就会产生连续的脉冲信号输出。
由霍尔器件电路部分输出，成为转速计数器的计数脉冲。
控制计数时间，即可实现计数器的计数值对应机轴的转速值。
单片机CPU 将该数据处理后，通过LED 显示出来。
2.3.1 霍尔传感器霍尔传感器是对磁敏感的传感元件，由磁钢、霍耳元件等组成。
测量系统的转速传感器选用SiKO 的 NJK-8002D 的霍尔传感器，其响应频率为100KHz ，额定电压为5-30（V ）、检测距离为10（mm ）。
其在大电流磁场或磁钢磁场的作用下，能测量高频、工频、直流等各种波形电流。
该传感器具有测量精度高、电压围宽、功耗小、输出功率大等优点，广泛应用在高速计数、测频率、测转速等领域。
输出电压4～25V ，直流电源要有足够的滤波电容，测量极性为N 极。
安装时将一非磁性圆盘固定在电动机的转轴上，将磁钢粘贴在圆盘边缘，磁钢采用永久磁铁，其磁力较强，霍尔元件固定在距圆盘1-10mm 处。
当磁钢与霍尔元件相对位置发生变化时，通过霍尔元件感磁面的磁场强度就会发生变化。
圆盘转动，磁钢靠近霍尔元件，穿过霍尔元件的磁场较强，霍尔元件输出低电平；当磁场减弱时，输出高电平，从而使得在圆盘转动过程中，霍尔元件输出连续脉冲信号。
这种传感器不怕灰尘、油污，在工业现场应用广泛。
2.3.2 转速测量原理霍尔器件是由半导体材料制成的一种薄片，器件的长、宽、高分别为 l 、ｂ、ｄ。
若在垂直于薄片平面（沿厚度 ｄ）方向施加外磁场Ｂ，在沿ｌ方向的两个端面加一外电场，则有一定的电流流过。
由于电子在磁场中运动，所以将受到一个洛仑磁力，其大小为：qVB f =式中：f —洛仑磁力， ｑ—载流子电荷， Ｖ—载流子运动速度， Ｂ—磁感应强度。
这样使电子的运动轨迹发生偏移，在霍尔元器件薄片的两个侧面分别产生电子积聚或电荷过剩，形成霍尔电场，霍尔元器件两个侧面间的电位差H U 称为霍尔电压。
霍尔电压大小为： H U H R =d B I /⨯⨯(mV)式中：H R —霍尔常数， ｄ—元件厚度， Ｂ—磁感应强度， Ｉ—控制电流 设 H K H R =d /, 则H U =H K d B I /⨯⨯(mV)H K 为霍尔器件的灵敏系数(mV/mA/T)，它表示该霍尔元件在单位磁感应强度和单位控制电流下输出霍尔电动势的大小。
应注意，当电磁感应强度Ｂ反向时，霍尔电动势也反向。
图2.3为霍耳元件的原理结构图。
若控制电流保持不变，则霍尔感应电压将随外界磁场强度而变化，根据这一原理，可以将两块永久磁钢固定在电动机转轴上转盘的边沿，转盘随被测轴旋转，磁钢也将跟着同步旋转，在转盘附近安装一个霍尔元件，转盘随轴旋转时，霍尔元件受到磁钢所产生的磁场影响，输出脉冲信号。
传感器置电路对该信号进行放大、整形，输出良好的矩形脉冲信号，测量频率围更宽，输出信号更精确稳定，已在工业，汽车，航空等测速领域中得到广泛的应用。
其频率和转速成正比，测出脉冲的周期或频率即可计算出转速。
图2.3 霍耳元件的原理结构图3 系统硬件电路设计 3.1 单片机主控电路设计系统选用 STC89C51 作为转速信号的处理核心。
STC89C51 包含 2 个16位定时/计数器、4K ×8 位片 FLASH 程序存储器、4个8位并行I/O 口。
16 位定时/计数器用于实现待测信号的频率测量。
8位并行口P0、P2用于把测量结果送到显示电路。
4K ×8 位片FLASH 程序存储器用于放置系统软件。