基于fpga的霍尔测速传感器系统

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1、江苏科技大学攻读硕士学位研究生论文题目基于FPGA的霍尔测速传感器系统研究方向传感器技术与应用学科、专业电子通信工程研究生姓名孙佳明导师姓名魏雪云填表时间2016年3月26日原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品或成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本声明的法律结果由本人承担。论文作者签名：孙佳明日期：2016年3月26日摘要霍尔测速传感器主要是通过采集运动中齿轮的

2、凸凹变化而转换成相对应电平信号的一种传感器。传统的测速方法包括机械转速、光电测速、磁电转速、霍尔测速。随着电子技术的发展，测速方法也由传统的机械式变为电子式。可以说，传感器的测试性能直接影响到整个系统的精度，它参与到绝大部分控制领域系统重要的参数。因此，需要一种高精度的传感器来确保整个控制领域的准确运作。如果想要实现这种性能优势，就必须提高传感芯片的灵敏度。本文研究的是一种双路霍尔测转速传感器。该测量系统选用上兑机电公司研发的专用霍尔芯片CYL49E，这款芯片的电气特性和输出特性曲线都优于同行业的芯片，比一般的芯片元件高出一到两个

3、等级，能够精准、无误的测量齿轮的转速。芯片前端通过条形磁体提供磁场偏置，确保前端测量的有效进行。然后通过电路进行滤波、放大、温度补偿等将采集的转速信号转变为数字信号。通过Modelsim进行仿真分析，然后在FPGA电路板上显示这个转速值。文章利用AnsoftMaxwell有限元磁路仿真软件对传感器探头进行磁场的仿真分析，仿真的结果可以提高整个测量系统的精度：(1)通过齿轮的凹凸齿的磁路仿真可以确定齿轮的大小；(2)通过仿真齿轮到传感器各个距离的磁场分布，可以确定测量距离的最优值。研究过程中，齿轮的大小我们可以通过上面的分析进行选择

4、。至于测量距离，进一步通过实验数据的建模理论分析，验证这个测量的最优值在4mm。文章最后用BP神经网络作为融合算法，通过MATLAB软件对测量距离、温度影响进行优化分析，减小了两路信号的误差范围，误差减到0.44%。对温度进行补偿，提高了整个测试系统的精度。总之，本文设计了一种灵敏度高的双路测速传感器系统，该系统体积小，抗干扰性能优越，适合汽车领域的研究和应用，具有广泛的利用价值。关键字传感器；FPGA；磁路仿真；神经网络IIIAbstractHallspeedsensorismainlythroughtheacquisition

5、punchchangegearsinmotionsensorandconvertedintoacorrespondinglevelofthesignal.Traditionalmethodsincludemechanicalspeedtachometer,opticaltachometer,magneticspeed,Hallspeed.Withthedevelopmentofelectronictechnology,speedmethodfromthetraditionalmechanicalbecomeselectronic.

6、Wecansaythatthetestperformanceofthesensordirectlyaffectstheaccuracyofthewholesystem,itisinvolvedinmostoftheimportantparametersofthesystemcontrolfield.Thus,ahighprecisionsensortoensureaccurateoperationoftheentirecontrolfield.Ifyouwanttoachievethisperformanceadvantage,i

7、tisnecessarytoimprovethesensitivityofthesensorchip.Inthisthesis,adualHall-effectspeedsensormeasurement.ThisstudyisatwoHall-effectspeedsensormeasurement,themeasuringsystemselectedtheSHANGDUIJIDIANcompanydevelopedaspecialHallchipCYL49E,electricalcharacteristicsandoutput

8、characteristicsofthechiparebetterthantheindustry'schip,chipcomponentshigherthantheaverageonetotwogradeshigher,canprecision,s