2022年数字转速表设计定义 .pdf
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1、数字转速表设计名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 1 页,共 11 页 - - - - - - - - - 数字转速表设计摘 要本文介绍了霍尔转速传感器的原理霍尔效应,简单介绍了转速传感器的常见类型和工作原理,重点描述了本次设计数字转速表所用到电磁式转速传感器的工作原理。经查阅相关资料, 结合所学电子技术设计, 设计了能产生方波的时基信号发生器,由与非门构成的选通门电路,LED 显示组件电路。最终设计出了由装有永久磁铁的磁盘、 选通门电路、 时基信号电路、 电源计数及数码
2、显示电路等组成数字转速器。关键词:霍尔传感器;电磁式转速传感器;信号发生器名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 2 页,共 11 页 - - - - - - - - - 目 录1.霍尔转速传感器的工作原理和应用. 11.1 霍尔效应霍尔元件:霍尔传感器. 12.转速传感器的常见种类及工作原理. 32.1 转速传感器的常见种类 . 32.2 电磁式转速传感器的工作原理和性能优点. 43. 数字转速表的电路图及工作原理. 5总 结. 7参考文献 . 8名师资料总结 - - -精
3、品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 3 页,共 11 页 - - - - - - - - - 1 1.霍尔转速传感器的工作原理和应用霍尔传感器的工作原理: 霍尔电流传感器是根据霍尔原理制成的。它有两种工作方式,即磁平衡式和直式。霍尔电流传感器一般由原边电路、聚磁环、霍尔器件、 (次级线圈)和放大电路等组成。霍尔传感器是一种磁传感器。用它可以检测磁场及其变化, 可在各种与磁场有关的场合中使用。霍尔传感器以霍尔效应为其工作基础, 是由霍尔元件和它的附属电路组成的集成传感器。霍尔传感器在工业生产、交通运
4、输和日常生活中有着非常广泛的应用。1.1 霍尔效应霍尔元件:霍尔传感器霍尔效应:如图 1-1 示,在半导体薄片两端通以控制电流I,并在薄片的垂直方向施加磁感应强度为B 的匀强磁场,则在垂直于电流和磁场的方向上,将产生电势差为 UH 的霍尔电压, 它们之间的关系为HIBUKd。式中 d 为薄片的厚度,k 称为霍尔系数,它的大小与薄片的材料有关。上述效应称为霍尔效应,它是德国物理学家霍尔于1879 年研究载流导体在磁场中受力的性质时发现的。图 1-1 霍尔效应霍尔传感器 :由于霍尔元件产生的电势差很小,故通常将霍尔元件与放大器电路、温度补偿电路及稳压电源电路等集成在一个芯片上,称之为霍尔传感器。霍
5、尔传感器也称为霍尔集成电路,其外形较小,如图1-2 所示,是其中一种型外形图。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 4 页,共 11 页 - - - - - - - - - 2 图 1-2 霍尔传感器霍尔传感器的分类:霍尔传感器分为线性型霍尔传感器和开关型霍尔传感器两种。(一)线性型霍尔传感器由霍尔元件、线性放大器和射极跟随器组成,它输出模拟量。(二)开关型霍尔传感器由稳压器、霍尔元件、差分放大器,斯密特触发器和输出级组成,它输出数字量。1.2 霍尔传感器的应用按被检测对象
6、的性质可将它们的应用分为:直接应用和间接应用。 前者是直接检测受检对象本身的磁场或磁特性,后者是检测受检对象上人为设置的磁场,这个磁场是被检测的信息的载体,通过它,将许多非电、非磁的物理量,例如速度、加速度、角度、角速度、转数、转速以及工作状态发生变化的时间等,转变成电学量来进行检测和控制。(一)线性型霍尔传感器主要用于一些物理量的测量。例如:电流传感器 :由于通电螺线管内部存在磁场,其大小与导线中的电流成正比,故可以利用霍尔传感器测量出磁场, 从而确定导线中电流的大小。 利用这一原理可以设计制成霍尔电流传感器。 其优点是不与被测电路发生电接触,不影响被测电路, 不消耗被测电源的功率,特别适合
7、于大电流传感。(二)开关型霍尔传感器主要用于测转数、转速、风速、流速、接近开关、关门告知器、报警器、自动控制电路等。测转速或转数 :如图 1-3 所示, ,在非磁性材料的圆盘边上粘一块磁钢,霍尔传感器放在靠近圆盘边缘处,圆盘旋转一周,霍尔传感器就输出一个脉冲,从而可测出转数(计名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 5 页,共 11 页 - - - - - - - - - 3 数器) ,若接入频率计,便可测出转速。如果把开关型霍尔传感器按预定位置有规律地布置在轨道上, 当装在
8、运动车辆上的永磁体经过它时,可以从测量电路上测得脉冲信号。根据脉冲信号的分布可以测出车辆的运动速度。图 1-3 2.转速传感器的常见种类及工作原理速传感器是用于将旋转物体转速状态转换为电信号的一种传感器。转速传感器可以应用在各种转速测量场合,能适应对旋转物体的低速、 高速、稳速和瞬时速度等多种转速状态测量工作,并可将信号传导给控制部门。转速传感器的发展历史较长, 产生的种类繁多, 制造方法各异。 转速传感器的设计原理也多种多样,包括机械、电气、电磁、光感等多个种类。转速传感器以信号输出方式不同, 能分为模拟式转速传感器和数字式转速传感器,前者直接输出线性函数,后者输出频率信号。2.1 转速传感
9、器的常见种类1、光电式转速传感器光电式转速传感器是以光敏元件来接收光线变化来测量旋转物体转速的。光电式转速传感器分为透射式光电转速传感器和反射式光电转速传感器,两者的主要区别是对光线的投射与接收过程不同,但在原理上没有太大区别。2、变磁阻式转速传感器变磁阻式转速传感器可以分为电感式转速传感器、变压器式转速传感器和电涡流式转速传感器, 其中最常见的是电感式转速传感器。电感式转速传感器是以转动轴带动磁通量变化而产生感应电势,再通过电势大小的测量得出旋转体的转速值。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - -
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