传感器直流电机转速测量设计

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1、霍尔传感器的直流电机转速测量一、霍尔器件的组成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。。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。二、转速测量原理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

2、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：η=60/PT而式中：η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。三、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)。比例调节器的输出系统式为[

3、：y=Kpe(￡)(2)式中：y为调节器的输出；e(￡)为调节器的输入，一般为偏差值；K为比例系数。从式(2)可以看出，调节器的输出y与输入偏差值e(￡)成正比。因此，只要偏差e(￡)一出现就产生与之成比例的调节作用，具有调节及时的特点，这是一种最基本的调节规律。比例调节作用的大小除了与偏差e(￡)有关外，主要取决于比例系数K，比例调节系数愈大，调节作用越强，动态特性也越大。反之，比例系数越小，调节作用越弱。对于大多数的惯性环节，K太大时将会引起自激振荡。比例调节的主要缺点是存在静差，对于扰动的惯性环节，K太大时将会引起自激振荡。对于扰动较大，惯性也比较

4、大的系统，若采用单纯的比例调节器就难于兼顾动态和静态特性，需采用调节规律比较复杂的PI(比例积分调节器)或PID(比例、积分、微分调节器)算法。四、系统的硬件设计LED7279C8051f060脉冲信号放大霍尔传感器电机本系统采用单片机C8051F060作为主控制器，使用霍尔传感器测量电机的转速，通过7079最终在LED上显示测试结果。此外，还可以根据需要调整控制电机的转速，硬件组成由图l所示。控制转速图1测速系统硬件组成框图控制器C8051F060主要完成转速脉冲的采集、16为定时计数器计数定时、运算比较，片内集成的12位DAC0_5控制转速，并且通过

5、7279显示接口芯片实现数码显示等多项功能。系统采用外部晶振，系统时钟SYSCLK等于18432000，TO定时1ms，初始化时TH0一(一SY—SCIK／1000)》8；TI0一一SYSCIK／1000。等待1S到，输出转速脉冲个数N，计算电机转速值。将1S内的转速值换算成1min内的电机转速值，并在LED上输出测量结果。五、系统的软件设置本系统采用C8051F060中的INT0中断对转速脉冲计数。定时器T1工作于外部事件计数方式对转速脉冲计数；TO工作于定时器方式均工作于方式1。每到1S读一次计数值，此值即为脉冲信号的频率，根据式(1)可计算出电机的

6、转速。由于直流电机的转速与施加工于电机两端的电压大小有关，故将实际测得的转速值与预设的转速值比较，若大于预设的转速值则减小DAC0的数值，若小于转速预设的转速值则增加DAC0的值调整电机的转速，直到转速值等于预设定的值，这样就实现了对电机转速的控制，主程序和TO中断流程图如图2、3所示。开始结束调用显示子程序允许T0、INT0中断初始化时钟始化定时器T0’T1初始化Io端口使能比较器使能DAC0初始化7279图2主程序流程图N开始NYYNY返回DAC0数值减1DAC0数值加1转速等于预设值转速大于预设值到1s图3T0中断程序流程图机械工程测试技术班级:

7、姓名:学号：