基于霍尔转速传感器的发动机转速检测仪的设计

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1、天津农学院结课论丈题目：基于霍尔转速传感器的发动机转速检测仪的设计学生姓名赵延伟系另I」机电系专业班级2009级农机专业2班任课教师赵金才成绩评定2011年12月目录2传感器的选择32.1霍尔传感器的简介32.2霍尔传感器32.3霍尔传感器的优势42.4传感器的确立43传感器的工作原理53.1霍尔转速传感器测速原理53.2思路框图54基于霍尔转速传感器系统的硬件设计64.1硬件电路连接模块图64.2转速信号处理电路设计74.3单片机AT89C51的介绍84.3.1AT89C51简介84.3.2主要特性84.3.3管

2、脚分布84.4LED显示的硬件图95单片机系统的软件设计95.1定时器的初始化105.2中断允许控制105.3主程序流程图115.4主程序116总结127参考文献12附录13附录1单片机各引脚功能13附录2主程序14基于霍尔转速传感器的发动机转速检测仪的设计1刖吞在现代工程项目屮，需要测量转速的地方极为普遍。仅以数控机床为例，实现主轴的旋转速度控制，就需要对主轴的转速进行实时测量；以及工作台的位移速度，大部分也是通过测量转轴的转速来间接测量的。以往传统的测量是主要以模拟方式为主，最典型的就是测速发动机。但随着集成电

3、路技术的发展，是利用与该设备同轴连接的霍尔转速传感器的输岀脉冲频率与转速成正比的原理，根据脉冲发生器发出的脉冲速度和序列，测量转速，最后通过单片机为核心的数字化测量系统以其强大的处理能力结果由数码管显示出来。因此这种技术由于低成本、高可靠性得到了广泛应用。2传感器的选择2.1霍尔传感器的简介目前发动机转速采集按传感器类型主要分电磁感应式、霍尔效应式和光电式3种。霍尔转速传感器则是基于霍尔效应工作的，当--块置于磁场中的金属片上通过电流I时，在金属片的两侧会产生微量的霍尔电压u,该电压的大小会随着磁场强度的改变而变化

4、，其输出的信号是矩形脉冲信号，很适合于数字控制系统，抗干扰能力强，而且输岀电压信号稳定，只要存在磁场，霍尔元件总是产生相同的电压，其大小与转速无关，而且与被测物体的运动速度无关，即使是在发动机起动的低转速状态下，仍能够获得较高的检测精度。根据这个特性，霍尔转速传感器对环境的要求不高，无论高速还是低速都能很好的使用，而且稳定性好、响应快、安装简便。本次测速系统设计中采用了霍尔转速传感器作为检测元件。因此利用霍尔传感器来测量转速，根据磁场的变化来使霍尔传感器产生脉冲，经过单片机计数，再通过数据计算转化成所测转速，最后由

5、数码管显示出来。2.2霍尔传感器霍尔转速传感器安装在测速轮外侧间隔磁场由安装在测速轮上的磁钢提供，当磁钢块经过霍尔传感器正前方时，磁通密度发生改变，霍尔元件便会产生脉冲信号并形成计数脉冲送入单片机中，由单片机完成计算得到相应的转速，通过LED显示速度的变化。测速轮上安装的磁钢块越多，带轮每转一圈传感器发出的脉冲也就越多。相应转速测量的精度也会提高。因此为了提高测量精度,需要在测速轮上加装多个磁钢块。霍尔转速传感器的主要组成部分是传感头和齿圈，而传感头又是由霍尔元件、永磁体和电子屯路组成的，传感器的定子上有2个互相垂

6、直的绕组A和B,在绕组的中心线上粘有霍尔片HA和HB，转子为永久磁钢，霍尔元件HA和HB的激励电机分别与绕组A和B相连，它们的霍尔电极串联后作为传感器的输出。如下图所示：祺尔尤件FL图1霍尔传感器原理图图2霍尔器件的接线图2.3霍尔传感器的优势光电编码器是一种通过光电转换进行工作的传感器，测量精度高。但是光电编码盘安装要求较高，由于软连接的原因，容易松动，可靠性差。而且安装需要一定距离，在一些无间隙，同光泽或相似光泽的物体上而会有误差产生。磁电式转速传感器是利用电磁感应原理工作的，当测速轮旋转时，通过传感器线圈的磁

7、力线发生变化，相应的回路中就产生周期性的感应电动势，通过对该电压变化周期计数，就可计算击测速轮的转速。而且电压的大小与磁通量的变化率有关，速度越大，产生的电压就越大。因此虽然磁电式转速传感器结构简单、成本低，但在低速场合，磁电式转速传感器就会由于线圈上产生的感应电压太小而无法工作。霍尔转速传感器是利用霍尔元件制成的，利用霍尔效应原理工作的:一个金属或半导体薄片置于磁场中，磁场垂直于薄片，当薄片通以电流le时，在薄片的两侧面上就会产生一个微量的霍尔电压UH,如果改变磁场上的强度，霍尔电压的大小亦随之改变，当磁场消失时

8、，霍尔电压变为零。霍尔转速传感器的输出信号不会受到转速值的影响，而且对电磁波的抗干扰能力强因此，通过了解以上三种传感器，发现霍尔传感器的优势更为显著。2.4传感器的确立本文是对发动机转速的测量，确定了传感器的工作环境，通过以上的了解发现霍尔传感器有这方面的优势，所以本文最后选择霍尔转速传感器。3传感器的工作原理3.1霍尔转速传感器测速原理根据霍尔效应原理，测