基于霍尔传感器的电机转速控制设计复习课程知识讲稿.ppt

基于霍尔传感器的电机转速控制;组员工任务简介;1引言 随着单片机的不断推陈出新，特别是高性价比的单片机的涌现，转速测量控制普遍采用了以单片机为核心的数字化、智能化的系统。本文介绍了一种由单片机AT89C52作为主控制器，使用霍尔传感器进行测量的直流电机转速测量系统。 ;;电机测速显示器设计不是复杂控制系统，所以对功能要求不高。且从操作方面以及性价比考虑，AT89C52单片机都比较适合本设计，故选用方案二。 2.2 传感器模块的选择与论证 方案一 采用型号为CHV-20L的霍尔元器件作为霍尔测速模块的核心，该霍尔器件额定电流为100MA，输出电压为5V，电源为12-15V体积较大。 ;方案二 使用霍尔传感器获得脉冲信号，其机械结构也可以做得较为简单，只要在转轴的圆周上粘上一粒磁钢，让霍尔开关靠近磁钢，就有信号输出，转轴旋转时，就会不断地产生脉冲信号输出。如果在圆周上粘上多粒磁钢，可以实现旋转一周，获得多个脉冲输出。在粘磁钢时要注意，霍尔传感器对磁场方向敏感，粘之前可以先手动接近一下传感器，如果没有信号输出，可以换一个方向再试。 从本设计的实际情况来说，不宜使用体积太大。而霍尔传感器刚好满足，且霍尔传感器机械结构也比较简单，适合本设计要求。故采用方案二。;2.3 显示模块的选择与论证 方案一：采用8段LED数码管作为显示模块核心。数码管显示器件相对便宜，但是耗能大、编写程序相对麻烦，工作量大。 方案二：采用1602液晶显示器作为显示模块核心。1602显示器工作原理简单，编程方便，节能环保。 在满足设计要求的情况下，选择工作量小的，便于编程的，且从节能环保的考虑，故选择方案二。 ;3硬件电路的设计 3.1 单片机最小系统的设计 AT89C52是一个低电压，高性能CMOS 8位单片机，片内含8k bytes的可反复擦写的Flash只读程序存储器和256 bytes的随机存取数据存储器（RAM），器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术生产，兼容标准MCS-51指令系统，片内置通用8位中央处理器和Flash存储单元，AT89C52单片机在电子行业中有着广泛的应用。 ;;;图 3-2 霍尔传感器 A44E的输出特性;3.3.2 A44E芯片的引脚及功能 霍尔???感器 A44E芯片的引脚接线图见图3-7 所示。典型应用于无触点开关、 汽车点火器、 刹车电路、 位置转速检测与控制、 安全报警装置和纺织控制系统。霍尔传感器是一个3 端器件,外形与三极管相似,只要接上电源、 地,即可工作,输出通常是集电极开路(OC)门输出,工作电压范围宽,使用非常方便。引脚1 是电源 V cc ,引脚 2 是地 GND ,引脚 3 是输出OU T。霍尔器件的工作电压不得超过规定的 V cc ,大部分霍尔开关均为OC 输出。因此,输出应接负载电阻,其数值值取决于负载电流的大小,不得超负载使用。 ;3.3.3 A44E的磁输入检测 A44E的磁输入为单极磁场,即施加磁场的方式是改变磁铁和 A44E之间的距离。判定磁铁极性方法是:把磁铁的两个极分别靠近 A44E 的正面,当其 OU T 引脚电平由高变低时即为正确的安装位置,如图下图所示。经过实验得知,A44E 只对磁铁的 S 级有响应而对 N级没有丝毫响应。安装时一定要让磁铁的 S级对准 A44E的反应传感区。 ;3.3.4 A44E的导通距离测量 把一块小永久磁铁固定在车轮的辐条上,A44E 在车轮辐条附近,如图3-5所示。经过实验得知,当磁铁和霍尔开关A44E移近到一定距离(设此距离为 r )时,A44E芯片的OUT引脚有脉冲信号输出。当二者的距离大于 r时,OUT引脚没有脉冲信号输出。在本设计实际制作中多次测量得出霍尔开关A44E导通的距离 r为43mm到5 mm。 ;3.3.5 A44E硬件电路设计 霍尔传感器 A44E在测速系统中的主要作用是车轮转速采集。车轮每转一周,磁铁经过 A44E 一次。A44E 的第3 脚就输出一个脉冲信号作为单片机 AT89S52 的外中断信号,从 P3. 2 口输入。单片机测量脉冲信号的个数和脉冲周期。根据脉冲信号的个数计算出里程,根据脉冲信号的周期计算出速度并显示。A44E与单片机的硬件电路连接如图3-6 所示。 ;3.4电机控制电路的设计 3.4.1 转速测量原理 　　转速的测量方法很多，根据脉冲计数来实现转速测量的方法主要有M法(测频法)、T法(测周期法)和MPT法(频率周期法)，该系统采用了M法(测频法)。由于转速是以单位时间内转数来衡量，在变换过程中多数是有规律的重复运动。根据霍尔效应原理，将一块永久磁钢固定在电机转轴上的转盘边沿，转盘随测轴旋转，磁钢也将跟着同步旋转，在转盘下方安装一个霍尔器件，转盘随轴旋转时，受磁