文档介绍：天津农学院
结课论文
题目: 基于霍尔传感器的发动机转速检测
仪的设计
学生姓名杨军影
系别机电工程系
专业班级 09级农机专业 2班
任课教师赵金才
成绩评定
2012年12月
目录
1 引言 3
2 转速传感器的选择 3
光电式转速传感器 3
光电式转速传感器测量原理及应用 3
3
3
5
霍尔转速传感器的选型 5
霍尔传感器的安装 5
转速测量原理 5
转速测量系统组成框图 6
显示电路设计 6
显示模块论证与选择 6
系统硬件电路设计 7
系统软件设计 8
系统调试 9
9
参考文献 10
致谢 11
附录 12
1 引言
测速是工农业生产中经常遇到的问题,学会使用单片机技术设计测速仪表具有很重要的意义。要测速,首先要解决是采样的问题。在使用模拟技术制作测速表时,常用测速发电机的方法,即将测速发电机的转轴与待测轴相连,测速发电机的电压高低反映了转速的高低。使用单片机进行测速,可以使用简单的脉冲计数法。只要转轴每旋转一周,产生一个或固定的多个脉冲,并将脉冲送入单片机中进行计数,即可获得转速的信息。
2 转速传感器的选择
光电式转速传感器
光电式转速传感器测量原理及应用
1. 测量原理
光电式转速传感器对转速的测量,主要是通过将光线的发射与被测物体的转动相关联,再以光敏元件对光线进行感应来完成的。光电式转速传感器从工作方式角度划分,分为投射式光电转速传感器和反射式光电转速传感器两种。
2. 光电式转速传感器的优缺点
光电式传感器,能解决以往传感器不能胜任的场合检测。目前已广泛用于温度、压力、振动、位移、速度、磁场、电流、电压、液位、流量、辐射等物理量的测控。它具有灵敏度高、频带宽、抗电磁干扰、耐高压、耐腐蚀、体积小、重量轻、柔软可弯曲等优点。但是光电式传感器是以光为媒介进行无接触检测,光是一种频率很高的电磁波。光干扰也算一种电磁干扰,光干扰是传感器误动作的主要因素之一。环境光、背景光和周围其他光电传感器发出的光都是光干扰源,而要完全消除这些干扰是不可能的。
霍尔转速传感器的主要工作原理是霍尔效应,也就是当转动的金属部件通过霍尔传感器的磁场时会引起电势的变化,通过对电势的测量就可以得到被测量对象的转速值。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、永磁体和电子电路组成的。
霍尔效应:
U=K·I·B/d
U:感应电压 B:磁感应强度 I:导体上的电流
d: 薄片厚度 K:霍尔系数
图1 霍尔效应
霍尔效应: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Ic时,在薄片的两侧面上就会产生一个微量的霍尔电压UH,如果改变磁场的强度,霍尔电压的大小亦随之改变,当磁场消失时,霍尔电压变为零。霍尔效应式转速传感器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。传感器输出电压信号稳定,只要存在磁场,霍尔元件总是产生相同的电压,并且输出信号电压的大小与转速无关,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准确度。
霍尔器件具有很多优点,结构牢固,模块尺寸小,重量轻,寿命长,易于安装,功耗小,频率高(可达1MHz),耐震动,不怕灰尘、油污、水汽及盐雾等的污染或腐蚀。霍尔线性器件的精度高、线性度好,%,过载能力强,即使过载电流是额定电流20倍,也不损坏。取用了各种补偿和保护措施的霍尔器件的工作温度范围宽,可达一55℃一150℃。抗外磁场干扰力强。霍尔传感器可测量任意波形的电流和电压。
综上所述,本次设计选用霍尔转速传感器对发动机进行转速测量。
霍尔转速传感器的选型
NJK—8002D霍尔传感器具有电源电压范围宽,频率高,寿命长,体积小,安装方便,。
因此,本设计采用 NJK—8002D霍尔传感器作为测量发动机转速的敏感元件,经过单片机数据处理,能够实时显示电机的转速。
霍尔传感器的安装
NJK—8002D霍尔传感器实际安装如图1,将信号盘固定在发动机转轴上,转速传感器正对着信号盘。信号盘旋转一周产生的脉冲数,等于其上的孔数【5】。因此,脉冲信号的频率大小就反映了信号盘转速的高低,可由单片机进行测量并换算为转速,在LCD上显示。
图2 霍尔传感器安装图
转速测