2 基于霍尔传感器的电机转速测量系统硬件设计
2.1 电机转速测量系统的硬件电路设计
2.1.1 总体硬件设计
使用单片机测量电机转速的基本结构如图2-1所示。该系统包括霍尔传感器、隔离整形电路、主CPU、显示电路、报警电路及电源等部分。
图2-1 系统总体结构图
其测量过程是测量转速的霍尔传感器和电机机轴同轴连接，机轴每转一周，产生一定量的脉冲个数，由霍尔器件电路输出。经过电耦合器后，即经过隔离整形电路后，成为转数计数器的计数脉冲。同时霍尔传感器电路输出幅度为12V的脉冲经光电耦合后降为5V，保持同单片机AT89C51逻辑电平相一致，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。主CPU将该值数据处理后，在LCD液晶显示器上显示出来。一旦超速，CPU通过喇叭和转灯发出声、光报警信号。
1.传感器部分
主要分为两个部分。第一部分是利用霍尔器件将电机的转速转化为脉冲信号。霍尔测速模块由铁质的测速齿轮和带有霍尔元件的支架构成。测速齿轮如图2-2所示，齿轮厚度大约2mm，将其固定在待测电机的转轴上。将霍尔元件固定在距齿轮外圆1mm的探头上，霍尔元件的对面粘贴小磁钢，当测速齿轮的每个齿经过探头正前方时，改变了磁通密度，霍尔元件就输出一个脉冲信号。第二部分是使用六反相器和光耦，将传感器输出的信号进行整形隔离，减少计数的干扰。
测速齿轮 霍尔元件
图2-2 转速变换装置
2.处理器
采用AT89C51单片机作为系统的处理器。
3.显示部分
该部分有两个功能，在正常情况下，通过LCD液晶显示器显示当前的频率数值，当电机的转速超出一定的范围后，通过蜂鸣器进行报警。蜂鸣器是一种一体化结构的电子讯响器，采用直流电压供电，广泛应用于计算机、打印机、复印机、报警器、电子玩具、汽车电子设备、电话机、定时器等电子产品中作发声器件。
2.1.2 系统电路设计
实际测量时，要把霍尔传感器固定在直流测速电机的底板上，与霍尔探头相对的电机的轴上固定着一片磁钢块，电机每转一周，霍尔传感器便发出一个脉冲信号，将此脉冲信号接到开发的多功能实验板上的P3.2[ ]上，设定T0定时，每分钟所计的进入P3.2的脉冲个数即为直流电机的转速。
由于在虚拟仿真电路图中，没有电机及传感器，所以就直接用一个脉冲信号代替，电路图如图2-3所示。
图2-3 总体硬件电路图
2.2 霍尔传感器测量电路设计
2.2.1 霍尔元件
根据霍尔效应，人们用半导体材料制成的元件叫霍尔元件。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。
霍尔传感器A3144是Allegro MicroSystems公司生产的宽温、开关型霍尔效应传感器，其工作温度范围可达-40℃～150℃。它由电压调整电路、反相电源保护电路、霍尔元件、温度补偿电路、微信号放大器、施密特触发器和OC门输出极构成，通过使用上拉电阻可以将其输出接入CMOS逻辑电路。该芯片具有尺寸小、稳定性好、灵敏度高等特点，有两种封装形式，一种是3脚贴片微小型封装，后缀为“LH”；另一种是3脚直插式封装，后缀为“UA”[5]。
A3144E系列单极高温霍尔效应集成传感器是由稳压电源，霍尔电压发生器，差分放大器，施密特触发器和输出放大器组成的磁敏传感电路，其输入为磁感应强度，输出是一个数字电压讯号。它是一种单磁极工作的磁敏电路，适用于矩形或者柱形磁体下工作。可应用于汽车工业和军事工程中。
霍尔传感器的外形图和与磁场的作用关系如图2-4所示。磁场由磁钢提供，所以霍尔传感器和磁钢需要配对使用。
霍尔元件和磁钢 管脚图
图2-4 霍尔传感器的外形图
该霍尔传感器的接线图如图2-5所示。
图2-5 霍尔传感器的接线图
2.2.2 霍尔传感器测量原理
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2-6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[6]。
将小磁铁块固定在电机的转子上，将霍尔传感器（开关型）靠近小磁铁附近，当电机转动以后，磁铁会在一定的周期内靠近传感器一次，这样霍尔传感器将输出一个高电平，当小磁铁远离传感器时，传感器输出一个低电平；利用单片机内部定时器，计算出脉冲一个周期的时间，就可以算出电机的转速。
霍尔传感器测速电路图及如何连接到单片机~
霍尔传感器一般由霍尔元件和磁钢组成。当霍尔元件和磁钢相对运动时就会产生信号脉冲。根据磁钢和脉冲数量就可以计算转速。转而可以求出周长，得出车速之类的参数。
你好！你这是自行车码表吗？把详细功能要求说一下，可以尝试完成
#19361503607#
霍尔传感器在测量电机转速时,它如何与单片机连接啊 求个电路图 谢谢 - ******
#通矿# 将小磁铁块固定在电机的转子上,将霍尔传感器(开关型)靠近小磁铁附近,当电机转动以后,磁铁会在一定的周期内靠近传感器一次,这样霍尔传感器将输出一个高电平,当小磁铁远离传感器时,传感器输出一个低电平;利用单片机内部定时器,计算出脉冲一个周期的时间,就可以算出电机的转速.
#19361503607#
一个霍尔元件在电机里面是起什么作用的,它在调速转把里面又是起什么作用? - ******
#通矿# 霍尔元件电机中主要两种应用,一是无刷电机中用于测量转子的位置,二是各种电机的转速测量.霍尔元件在调速转把中用于测量转把的位置,相关电路再把转把位置转变为电机转速.
#19361503607#
霍尔传感器3144测量L298点机转速的时候,霍尔的输出电压范围是多少 - ******
#通矿# 霍尔传感器3144输出结构为集电极开路,一般与上拉电阻配合使用,关闭时,输出电压等于上拉电阻连接的电源,导通时,输出电压为零.与被测的电机无关.如果你关系的是输出的平均电压,与电机旋转一周导通多少次有关,与具体电机或转速也无关.霍尔传感器的输出的脉冲的频率与转速成正比,通过测量脉冲频率可以测量电机转速.
#19361503607#
霍尔3144来测量电机的转速,有个问题就是磁钢的选择大小还有就是电机转速过高的话是否会漏测?请大侠指教 - ******
#通矿# 霍尔传感器3144的上升沿和下降沿时间约为2uS,可以可靠检测10uS,也就是100kHz的频率信号. 交流异步电机的转速不高于3000转/分 直流电机有高于10000转/分 假设电机的最高转速为18000转/分,单个磁钢对应的最高频率为18000/60=300Hz 可以安装约300个磁钢 因此,多安装几个磁钢不会漏测. 磁钢间距的话一般在2~5mm之间,不同传感器要求会有不同,可在实际测量中调整.
#19361503607#
转速传感器工作原理. - ******
#通矿# 1、盘式传感器工作原理:一般在盘上刻上见光不见光部分,也可用齿轮的(精度不高),然后用光电开关进行采集,当旋转的盘或齿轮盘上挡光部分变成不挡光部分,光电开关会响应输出高低电平,输出的电平的频率正比与转速,测出频率就...
#19361503607#
一般来说霍尔元件灵敏度KH为多少 - ******
#通矿# 一、霍尔元件灵敏度KH一般在0.1~0.5mV/(mA.G).霍尔元件的灵敏度与霍尔系数成正比,而与霍尔元件的厚度δ成反比,即KH=RH/δ,单位为mV/(mA.G),它通常可以表征霍尔常数. 另外,如果是指大学物理里的霍尔实验那个灵敏度值,具体...
#19361503607#
如何测量电机转速 - ******
#通矿# 测电机的转速:要求精度不高的用霍尔传感器. 原理:利用圆周率测速.为达到旋转平衡,用三个磁铁,两个磁铁之间是120度,然后用单极霍尔开关,霍尔开关效应三次,即代表旋转一圈,要测速只需计霍尔开关次数就行.要求精度高的可以用编码器,可以把电机转一圈分解出上万个脉冲,计算脉冲周期就能得到转速,
#19361503607#
霍尔传感器放在电机壳体外侧还能测出电机轴转速吗 - ******
#通矿# 霍尔传感器是通过其内部磁钢在外部力量的作用下,旋转通过霍尔传感器产生电脉冲,在通过智能数字电路,测定电机的转速,无论霍尔传感器放在电机壳内,还是放在电机壳外,都必须和电机转动轴产生转动关系,才能测速,如霍尔传感器放在电机外,能与电机轴产生转动关系,也可以测速.
#19361503607#
用霍尔传感器能不能实现电机转向的检测和转速的检测,怎么实现啊. - ******
#通矿# 可以实现,具体得看使用哪款霍尔,检测转速霍尔可以查看HEX302C
