项目5.1霍尔开关传感器在转速测量中的应用（课件）- 《传感器与检测技术》同步教学（清华大学版）

模块五 速度传感器的应用 06 一月 2024 信息与控制分院 1 速度传感器的应用 06 一月 2024 信息与控制分院 2 引入项目 概述 速度是机械行业常见的测量参数之一，用来测定电机的转速、线速度或频率。常用于电机、电扇、造纸、塑料、化纤、洗衣机、汽车、飞机、轮船等制造业。速度测量主要分为两种，即线速度和角速度（转速）。目前，线速度的测量主要采用时间、位移计算法；转速测量的方法有多种，主要分为计数式、模拟式、同步式三大类，应用比较多的是计数式，计数式又可分为机械式、光电式和电磁式。 速度传感器的应用 06 一月 2024 信息与控制分院 3 随着计算机的广泛应用，自动化、信息化技术的要求，电子式转速测量已占主流，成为多数场合转速测量的首选，本模块主要介绍电子式转速测量的实现方法。 要实现速度测量，首先要分析测量的对象，根据被测对象的特点、现有条件及测量精度等要求，选择合适的传感器，继而配合相应的电子电路来实现。 通过本模块的学习，可以掌握测量速度所用传感器的类型、特点、应用场合及信号处理电路，理解信号处理电路的工作原理及测量方法，掌握传感器的选用原则，为工程应用打下基础。 速度传感器的应用 06 一月 2024 信息与控制分院 4 模块结构 预备知识 霍尔效应 光电效应 电磁感应原理 速度传感器的应用 06 一月 2024 信息与控制分院 5 项目一 霍尔开关传感器在转速测量中的应用 一、项目目标 通过本项目的学习，使学生掌握霍尔传感器的基本原理，熟悉霍尔传感器的基本特性，掌握霍尔传感器的应用电路。 利用霍尔传感器设计一转速计，模拟式显示，测速范围：<10000转/分（rpm）。 速度传感器的应用 06 一月 2024 信息与控制分院 6 二、项目分析 霍尔传感器往往用于被测旋转轴上已经装有铁磁材的齿轮上，或者在非磁性盘上安装若干个磁钢，也可利用齿轮上的缺口或凹陷部分来实现检测。目前，用于测速的霍尔传感器主要为霍尔开关集成传感器及霍尔接近开关。 目前，国内外霍尔开关集成传感器的型号很多，如国产的SH111～SH113型，其各有A、B、C、D四种类型， 速度传感器的应用 06 一月 2024 信息与控制分院 7 国产霍尔集成开关传感器的主要参数表如表5.1所示。 速度传感器的应用 06 一月 2024 信息与控制分院 8 国外产常用型号主要有UGN/UGS系列，美国产霍尔集成开关传感器的主要参数表如表5.2所示。 速度传感器的应用 06 一月 2024 信息与控制分院 9 其基本工作原理是当施加于传感器的磁通小于某一值时，其输出开关是断开的；否则，输出开关为导通。利用这个特性，在被测转轴上装一个非磁性转盘，并在转盘四周均匀地安装若干个磁钢（磁钢数量越多，每转一圈产生的脉冲数就越多），每转一圈可以产生若干个脉冲信号。 通过F/V转换电路，将传感器输出的脉冲信号转换成与之成比例的模拟电压，即可推动指针式仪表进行转速指示。 速度传感器的应用 06 一月 2024 信息与控制分院 10 三、项目实施 1．电路原理 霍尔转速计主要由装有永久磁铁的转盘、霍尔开关集成传感器、F/V电路、表头及电源几部分组成，霍尔转速表原理图如图5.1所示。 图5.1 霍尔转速表原理图 速度传感器的应用 06 一月 2024 信息与控制分院 11 图中IC1为霍尔集成开关传感器SH113D，被测转轴每转一圈产生1个脉冲信号。LM2917为F/V专用转换芯片，配合外围电路构成频率/电压转换电路。被测信号经过电位器RP1接入LM2917的1脚，调节RP1可以改变输入频率信号的幅度。12V电源经过R2、二极管VD1分压后，向芯片内部比较器反相输入端提供0.6V的参考电压（即输入信号的幅度必须大于0.6V）。R4是输出电压的负载电阻，其取值范围是4.3KΩ~ 10KΩ。 速度传感器的应用 06 一月 2024 信息与控制分院 12 0～10V电压表接在R2两端，用来指示被测频率值（转速）。该电路的输出电压为： （5.1） 由公式5.1可知，在Vcc、RP2、C1一定的情况下，则输出电压Uo只与f成正比，f改变则Uo也改变，根据Uo的值即可知道f的大小。 速度传感器的应用 06 一月 2024 信息与控制分院 13 电路中，若电源电压取12V，当传感器输出信号频率为166.6Hz（即转速为最大值9999转/分，测量仪的最