基于线性霍尔传感器的磁场检测装置设计.docx

桂林理工大学 信息科学与工程学院感 知 技 术课 程 设 计 （实 习） 报 告题 目： 基于线性霍尔传感器 的磁场检测装置设计 专业（方向）： 物联网工程 班 级： 物联网13-1班 学 生： 李燕昊 学 号： 3130758109 组 员： 覃俊华 指导老师： 蒋存波老师、汪彦君老师 2016年1月9日目次1.绪论31.1题目31.2研究目标与意义31.3相关技术的现状32.基本原理与总体技术方案42.1基本原理42.2技术方案比较43.硬件系统设计53.1硬件总体设计思路及原理框图53.2关键元件介绍53.3硬件设计73.3.1 调理信号设计74.软件系统设计84.1软件功能介绍84.2程序设计总体方案84.3程序是实现85.装置样机的制作与调试95.1硬件制作与调试95.2软件调试95.3样机试验测试96.实验测试106.1实验测试目的106.2试验测试106.3测试结果107.总结118.参考文献11绪论题目基于线性霍尔传感器的磁场检测装置设计研究目标与意义（1）总体目标利用线性霍尔传感器设计制作磁场测量装置。检测周围磁感应强度的大小。（2） 研究意义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、交通运输和日常生活中有着非常广泛的应用。相关技术的现状21世纪，是人类全面进入信息电子化的时代。随着人类探知领域和空间的拓展，使得人们更依赖于获取外界信息的采集技术。敏感元件及传感器是人类探知自然界信息的触角，它可以将人们需要探知的各种非电量信息转化为电量信息，为人们认识和控制相应的对象提供条件和依据。作为现代信息技术的三大支柱之一的传感器技术，已成为21世纪人们在高新技术发展方面争夺的一个制高点。霍尔传感器产业发展应用大致分为：直接应用和间接应用。前者是直接检测出受检测对象本身的磁场或磁特性，其中最有特色的是霍尔电流、电压类传感器，他们已成为当今电子测量领域中应用最多的传感器件之一。是一种新型的高性能电气隔离检测元件。应用广泛。后者是检测受检对象上人为设置的磁场，用这个磁场来作被检测信息的载体，通过它，将许多非电、非磁的物理量转变为电量来进行检测和控制。霍尔传感器产业飞速发展的同时，也给霍尔传感器自身的发展提出了急迫的需求。发展和应用的比较成熟的一些霍尔传感器，已经在长期使用中逐步显现出自身存在的某些局限。为了充分发挥各自的优势，突破限制，拓展发展空间，必须开发新材料，发现新效应，发明新产品，将霍尔传感器产业推向新的发展高峰，这是我们当前的首要任务，也是历史的使命。基本原理与总体技术方案基本原理利用霍尔效应进行磁场检测。霍尔效应及霍尔传感器原理请参阅传感器教材及其他相关文献。霍尔效应的本质是：固体材料中的载流子在外加磁场中运动是，因为受到洛伦磁力的作用而使轨迹发生偏移，并在材料两侧产生电荷积累，形成垂直于电流方向的电场，最终使载流子受到的洛伦磁力与电场斥力相平衡，从而在两侧建立起一个稳定的电势差，即霍尔电压。正交电场和电流强度与磁场强度的乘积之比就是霍尔系数。平行电场和电流强度之比就是电阻率。SS495是线性霍尔传感器，在一定的磁感应强度范围内，传感器的输出电压U与磁感应强度B（Gs）成正比U=K×B。将传感器的输出电压U送到信号调理电路进行滤波放大得到所需要复读的电压信号UAD。将电压UAD送到ADC电路转换为数字量NAD，微处理器读取数字量NAD，经运算处理求出对应的磁感应强度B，送到LCD显示。技术方案比较使用SS495 线性霍尔传感器进行磁场检测，经滤波和幅度调理后送到ADC 电路，嵌入式微处理器使用内部具有12 位ADC 的ARMCortex-M3 核嵌入式处理器STM32F103RCT6。处理完之后就送到lcd显示屏显示。硬件系统设计硬件总体设计思路及原理框图通过感器SS495检测到不同的磁感性强度B后会产生不同的输出信号Uh，输出信号进行滤波整流和放大调理之后得到Uad送到单片机STM32的PA0(ADC 1-IN 0)口进行AD转换，模拟信号进行了1倍放大。信号再经过芯片进行软件程序处理之后送往lcd等进行显示。直流电源给整个电路提供6V 的稳定电压。关键元件介绍SS495霍尔传感器SS495 线性霍尔传感器的工作电源：DC4.5V~10.5V，电流典型值5mA，最大值8mA；灵敏度：3.3mV/Gs；静态输出电压（B=0Gs）：2.5V；测量范围：-700Gs~700Gs；输出电流：最小值1.0mA，典型值1.5mA;响应时间：典型值3μS；线性度：1%SS 495 引脚如下图1所示，特性曲线如下图2所示：图1 SS 49