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STM8霍尔计数器

传感器原理——基于霍尔传感器的转速测量系统设计

. 传感器原理及应用期末课程设计题目基于霍尔传感器的转速测量电路设计 姓名小波学号8888888888 院(系)电子电气工程学院 班级清华大学——电子信息 指导教师牛人职称博士后 二O一一年七月十二日

摘要:转速是发动机重要的工作参数之一,也是其它参数计算的重要依据。针对工业上常见的发动机设计了以单片机STC89C51为控制核心的转速测量系统。系统利用霍尔传感器作为转速检测元件,并利用设计的调理电路对霍尔转速传感器输出的信号进行滤波和整形,将得到的标准方波信号送给单片机进行处理。实际测试表明,该系统能满足发动机转速测量要求。 关键词:转速测量,霍尔传感器,信号处理,数据处理

Abstract: The rotate speed is one of the important parameters for the engine, and it is also the important factor that calculates other parameters. The rotate speed measurement system for the common engine is designed with the single chip STC89C51. The signal of the rotate speed is sampled by the Hall sensor, and it is transformed into square wave which will be sent to single chip computer. The result of the experiment shows that the measurement system is able to satisfy the requirement of the engine rotate speed measurement. Key words:rotate speed measurement, Hall sensor, signal processing, data processing

霍尔元件分类及其特性

二: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。 霍尔传感器也称为霍尔集成电路,其外形较小,如下图所示,是其中一种型号的 外形图 三: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: 1.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。 2.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。

配合差分放大器使用霍尔元件产生的电势差很小,一般在毫伏量级,所以在使用时要进行一定的放大处理(如下图) 配合触发器用在上述电路的基础上,再添加一个施密特触发器用作阈值检测,则可以使霍尔器件输出数字信号,结构图如下: 集成场效应管在上述电路的基础上添加一个场效应管,可以

增强霍尔开关的驱动能力(可以直接驱动LED、继电器等) 四:霍尔传感器的特性 1.线性型霍尔传感器的特性 2.开关型霍尔传感器的特性 如图4所示,其中BOP为工 作点“开”的磁感应强度,BRP 为释放点“关”的磁感应强度当 外加的磁感应强度。超过动作点 Bop时,传感器输出低电平,当磁感应强度降到动作点Bop以下时,传感器输出电平不变,一直要降到释放点BRP时,传感器才由低电平跃变为高电平。Bop 与BRP之间的滞后使开关动作更为可靠。

A3144是开关霍尔传感器 五:开关型霍尔传感器 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。 1.测转速或转数 如图所示,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(计数器),若接入频率计,便可测出转速。

霍尔传感器工作原理

半导体薄片置于磁感应强度为 B 的磁场中,磁场方向垂直于薄片,如图所示。当有电流 I 流过薄片时,在垂直于电流和磁场的方向上将产生电动势 EH ,这种现象称为霍尔效应,该电动势称为霍尔电势,上述半导体薄片称为霍尔元件。 原理简述如下:激励电流 I 从 a 、 b 端流入,磁场 B 由正上方作用于薄片,这时电子 e 的运动方向与电流方向相反,将受到洛仑兹力 FL 的作用,向内侧偏移,该侧形成电子的堆积,从而在薄片的 c 、 d 方向产生电场 E 。电子积累得越多, FE 也越大,在半导体薄片 c 、 d 方向的端面之间建立的电动势 EH 就是霍尔电势。 由图可以看出,流入激励电流端的电流 I 越大、作用在薄片上的磁场强度B 越强,霍尔电势也就越高。磁场方向相反,霍尔电势的方向也随之改变,因此霍尔传感器能用于测量静态磁场或交变磁场。 半导体薄片置于磁感应强度为 B 的磁场中,磁场方向垂直于薄片,如图所示。当有电流 I 流过薄片时,在垂直于电流和磁场的方向上将产生电动势 EH ,这种现象称为霍尔效应,该电动势称为霍尔电势,上述半导体薄片称为霍尔元件。 原理简述如下:激励电流 I 从 a 、 b 端流入,磁场 B 由正上方作用于薄片,这时电子 e 的运动方向与电流方向相反,将受到洛仑兹力 FL 的作用,向内侧偏移,该侧形成电子的堆积,从而在薄片的 c 、 d 方向产生电场 E 。电子积累得越多, FE 也越大,在半导体薄片 c 、 d 方向的端面之间建立的电动势 EH 就是霍尔电势。 由图可以看出,流入激励电流端的电流 I 越大、作用在薄片上的磁场强度B 越强,霍尔电势也就越高。磁场方向相反,霍尔电势的方向也随之改变,因此霍尔传感器能用于测量静态磁场或交变磁场。

霍尔传感器制作实训报告

佛山职业技术学院 实训报告 课程名称传感器及应用 报告内容霍尔传感器制作与调试 专业电气自动化技术 班级08152 姓名陈红杰‘’‘’‘’‘’‘’‘’‘’‘ 学号31 二0一0年六月 佛山职业技术学院

《传感器及应用》 霍尔传感器制作实训报告 班级08152学号31 姓名陈红杰时间2009-2010第二学期项目名称霍尔传感器电路制作与 指导老师张教雄谢应然调试 一、实验目的与要求: 1.对霍尔传感器的实物(电路部分)进行一个基本的了解。 2.了解双层PCB板以及一定(霍尔传感器)的焊接排版的技术和工艺。 二、实验仪器、设备与材料: 1.认识霍尔传感器(电路部分)的元件(附图如下): 2.焊接电路PCB板(双层)和对电路设计的排版工艺的了解。 3.对霍尔传感器的电路原理图进行基本的分析(附图如下):

实验开始,每组会得到分发的元件,我先由霍尔传感器的电路原理图开始分析,将每个元件插放好位置,这点很重要,如果出了问题那么会使电路不能正常工作,严重的还有可能导致电路元件受损而无法恢复。所以我先由霍尔传感器的电路原理图开始着手,分析清楚每个元件的指定位置,插放好了之后再由焊接,最后要把多余的脚剪掉。 整个电路的元件除了THS119是长脚直插式元件之外,其余的元件均为低位直插或者贴板直插。 焊接的过程中,所需要注意的事情就是不能出现虚焊脱焊或者更严重的烙铁烫坏元件的表壳封装损坏印制电路板等。这些都是在焊接的整个过程中要注意的事情。 比如,焊接三端稳压管7812时,要考虑到电路板的外壳封装和三端稳压管7812的散热问题,如果直插焊接的话那么就会放不进塑料外壳里,还有直插没有折引脚的话对三端稳压管7812的散热影响很大。综合这些因素再去插放焊接元件,效果会好很多。 又比如,焊接THS119的时,原本PCB板在设计的时已经排好版了,就是在TL082的背面插放THS119。这样的设计很巧妙,能够保证每一个THS119插进去焊接完了之后都能很好地与塑料外壳严密配合安放进去。因为这是利用了IC引脚与PCB板的间距来实现定距离的,绝不会给焊接带来任何麻烦。 最后,顺便提及一下,在保证能将每一个元件正确地焊接在印制电路板上的前提条件下要尽量将元件插放焊接得美观。 五、实验心得体会 (1)首先,从整个霍尔传感器来看,设计的电路的合理性,元件的选用,还有焊接的制作工艺是保证整个电路能正常工作前提。 (2)在学习电子电路的过程中,急需有一个过度期,焊接霍尔传感器电路的过程当中就会得到一个这样的练习。 (3)简单的说就是,拿到一张电路原理图未必做得出一个比较好的产品,这里需要对整个电路设计的元件参数的考虑和排版,元件插放等等。只有将这些问题逐一解决了,才能做好一个电路,也只有这样才能做好一个产品。 (4)霍尔电压随磁场强度的变化而变化,磁场越强,电压越高,磁场越弱,电压越低。霍尔电压值很小,通常只有几个毫伏,但经集成电路中的放大器放大,就能使该电压放大到足以输出较强的信号。若使霍尔集成电路起传感作用,需要用机械的方法来改变磁场强度。 六、实验收获 从拿到第一个元件开始,我仍然没有太多的收获,直到开始分析整个电路原理图的时候才慢慢开始了解到一些确实精巧的设计,可以说是独具匠心,到整个霍尔传感器电路完成之后才算是明白了一二。 在此,我具体地说说。首先,为什么不用一个普通的稳压管替代Z2这个精密稳压集成电路TL431呢?我查阅相关资料知道它的温度范围宽能在 区间工作。将其的R、C脚并焊再串上一个电阻来等效代替电

数据结构课程设计计算器

数据结构课程设计报告 实验一:计算器 设计要求 1、问题描述:设计一个计算器,可以实现计算器的简单运算,输出并检验结果的正确性,以及检验运算表达式的正确性。 2、输入:不含变量的数学表达式的中缀形式,可以接受的操作符包括+、-、*、/、%、(、)。 具体事例如下: 3、输出:如果表达式正确,则输出表达式的正确结果;如果表达式非法,则输出错误信息。 具体事例如下: 知识点:堆栈、队列 实际输入输出情况: 正确的表达式

对负数的处理 表达式括号不匹配 表达式出现非法字符 表达式中操作符位置错误 求余操作符左右出现非整数 其他输入错误 数据结构与算法描述 解决问题的整体思路: 将用户输入的中缀表达式转换成后缀表达式,再利用转换后的后缀表达式进行计算得出结果。 解决本问题所需要的数据结构与算法: 用到的数据结构是堆栈。主要算法描述如下: A.将中缀表达式转换为后缀表达式: 1. 将中缀表达式从头逐个字符扫描,在此过程中,遇到的字符有以下几种情况: 1)数字 2)小数点 3)合法操作符+ - * / %

4)左括号 5)右括号 6)非法字符 2. 首先为操作符初始化一个map priority,用于保存各个操作符的优先级,其中+ -为0,* / %为1 3. 对于输入的字符串from和输出的字符串to,采用以下过程: 初始化遍历器std::string::iterator it=infix.begin() 在当it!=from.end(),执行如下操作 4. 遇到数字或小数点时将其加入到后缀表达式: case'1':case'2':case'3':case'4':case'5':case'6':case'7':case '8':case'9':case'0':case'.': { to=to+*it; break; } 5. 遇到操作符(+,-,*,/,%)时,如果此时栈顶操作符的优先级比此时的操作符优先级低,则将其入栈,否则将栈中的操作符从栈顶逐个加入到后缀表达式,直到栈空或者遇到左括号,并将此时的操作符加入到栈中,在此过程中需判断表达式中是否出现输入错误: case'+':case'-':case'*':case'/':case'%': { if((it+1)==from.end()) { cout<<"输入错误:运算符号右边缺少运算数"<

集成霍尔传感器测量圆形线圈和亥姆霍兹线圈的磁场

实验报告 班级: 姓名: 学号: 一、实验名称 集成霍尔传感器测量圆形线圈和亥姆霍兹线圈的磁场 二、实验目的 1、掌握霍尔效应原理测量磁场; 2、测量单匝载流原线圈和亥姆霍兹线圈轴线上的磁场分布。 三、实验仪器 亥姆霍兹线圈磁场测定仪、包括圆线圈和亥姆霍兹线圈平台(包括两个圆线圈、固定夹、不锈钢直尺等)、高灵敏度毫特计和数字式直流稳压电源。 四、实验原理 1、圆线圈的磁场 根据毕奥—萨伐尔定律,载流线圈在轴线上某点的磁感应强度为: NI x R R B 2 322 20) (2+= μ 式中I 为通过线圈的电流强度,R 为线圈平均半径,x 为圆心到该点的距离,N 为线圈的匝数,A m T /1047 0??=-πμ,为真空磁导率。因此,圆心处的磁感应强度为 NI R B 20 μ= 2、亥姆霍兹线圈的磁场 亥姆霍兹线圈:两个半径和匝数完全相同的线圈,其轴向距离等于线圈的半径。 这种线圈的特点是当线圈串联连接并通以稳定的直流电后,就可在线圈中心区域内产生较为均匀性较好的磁场,因而成为磁测量等物理实验的重要组成部件,与永久磁铁相比,亥姆霍兹线圈所产生的磁场在一定范围内具有一定的均匀性,且产生的磁场具有一定的可调性,可以产生极微弱的磁场直至数百高斯的磁场,同时在不通电的情况下不会产生环境磁场。 亥姆霍兹线圈如图所示,是一对彼此平行且连通的共轴圆形线圈,两线圈内电流方向一致,大小相同,线圈之间距离d 正好等于圆形线圈的半径R 。 设z 为亥姆霍兹线圈中轴线上某点离中心点O 处的距离,根据毕奥—萨伐尔定律及磁

场叠加原理可以从理论上计算出亥姆霍兹线圈轴上任意一点的磁感应强度为 ? ?????-++++???='--232 2232220]z 2([]z 2([21))R R R R R I N B μ 而在亥姆霍兹线圈上中心O 处的磁感应强度' B 为 R I N B ??= 02 3 ' 058μ 当线圈通有某一电流时,两线圈磁场合成如图 可看出,两线圈之间轴线上磁感应强度在相当大的范围内是均匀的。 3、测量亥姆霍兹线圈磁场的方法——霍尔效应法 直接测量,设备简单,操作容易,适用于弱磁场和非均匀磁场的测量,霍尔探头经定标后可直接显示磁感应强度值。 五、实验步骤 1、载流圆线圈和亥姆霍兹线圈轴线上各点磁感应强度的测量 (1)先按要求将各导线连接好,直流稳压电源中数字电流表已串接在电源的一个输出端,测量电流I=100 mA 时,单线圈a 轴线上各点磁感应强度a B ,每隔1.00 cm 测量一个数据。实验中,随时观察毫特斯拉计探头是否沿线圈轴线移动。每测量一个数据,必须先在直流电源输出电路断开(I=0)调零后,才测量和记录数据。将测得数据填入表1中。 (2)用理论公式计算圆线圈中轴线上各点的磁感应强度,将计算结果填入表1中并与实验测量结果进行比较。 (3)在轴线上某点转动毫特斯拉计探头,观察一下该点磁感应强度测量值的变化规律,并判断该点磁感应强度的方向。 (4)将线圈a 和线圈b 之间的距离d 调整到d=10.00 cm ,这时,组成一个亥姆霍兹线圈。取电流值I=100 mA ,分别测量两线圈单独通电时,轴线上各点的磁感应强度值a B 和b B ,然后将亥姆霍兹线圈在通同样电流I=100mA ,在轴线上的磁感应强度值b a B +,将测量结果填入表2中。证明在轴线上的点b a b a B B B +=+,即载流亥姆霍兹线圈轴线上任一点磁感应强度是两个载流单线圈在该点上产生的磁感应强度之和。 (5)分别把亥姆霍兹线圈间距调整为2 R d = 和R d 2=,与步骤(4)类似,测量在电流为I=100mA 时轴线上各点的磁感应强度值,将测量结果分别填入表3和表4中。 (6)作间距2 R d = ,R d =,R d 2=时,两个线圈轴线上磁感应强度B 与位置z 之间关系图,即B-z 图,验证磁场叠加原理。 2、载流圆线圈通过轴线平行面上的磁感应线分布的描绘 2 R 2 R R R B

简易计算器

单片机十进制加法计算器设计 摘要 本设计是基于51系列的单片机进行的十进制计算器系统设计,可以完成计 算器的键盘输入,进行加、减、乘、除3位无符号数字的简单四则运算,并在LED上相应的显示结果。 设计过程在硬件与软件方面进行同步设计。硬件方面从功能考虑,首先选择内部存储资源丰富的AT89C51单片机,输入采用4×4矩阵键盘。显示采用3位7段共阴极LED动态显示。软件方面从分析计算器功能、流程图设计,再到程序的编写进行系统设计。编程语言方面从程序总体设计以及高效性和功能性对C 语言和汇编语言进行比较分析,针对计算器四则运算算法特别是乘法和除法运算的实现,最终选用全球编译效率最高的KEIL公司的μVision3软件,采用汇编语言进行编程,并用proteus仿真。 引言 十进制加法计算器的原理与设计是单片机课程设计课题中的一个。在完成理论学习和必要的实验后,我们掌握了单片机的基本原理以及编程和各种基本功能的应用,但对单片机的硬件实际应用设计和单片机完整的用户程序设计还不清楚,实际动手能力不够,因此对该课程进行一次课程设计是有必要的。 单片机课程设计既要让学生巩固课本学到的理论,还要让学生学习单片机硬件电路设计和用户程序设计,使所学的知识更深一层的理解,十进制加法计算器原理与硬软件的课程设计主要是通过学生独立设计方案并自己动手用计算机电路设计软件,编写和调试,最后仿真用户程序,来加深对单片机的认识,充分发挥学生的个人创新能力,并提高学生对单片机的兴趣,同时学习查阅资料、参考资料的方法。 关键词:单片机、计算器、AT89C51芯片、汇编语言、数码管、加减乘除

目录 摘要 (01) 引言 (01) 一、设计任务和要求............................. 1、1 设计要求 1、2 性能指标 1、3 设计方案的确定 二、单片机简要原理............................. 2、1 AT89C51的介绍 2、2 单片机最小系统 2、3 七段共阳极数码管 三、硬件设计................................... 3、1 键盘电路的设计 3、2 显示电路的设计 四、软件设计................................... 4、1 系统设计 4、2 显示电路的设计 五、调试与仿真................................. 5、1 Keil C51单片机软件开发系统 5、2 proteus的操作 六、心得体会.................................... 参考文献......................................... 附录1 系统硬件电路图............................ 附录2 程序清单..................................

霍尔电流传感器的电路设计

一种霍尔电流传感器的电路设计 设计了一种零磁通型霍尔电流传感器,可广泛应用于交流变频驱动、焊接电源、开关电源、不间断电源等领域。该零磁通型霍尔电流传感器通过砷化镓霍尔元件检测由通电电流产生的磁场,继而有效地检测被测电流。 由于霍尔元件产生的霍尔电势很微弱,而且还存在较大的失调电压,因此对霍尔电压的放大和对不等位电势的补偿是该设计的两个主要需要解决的问题,而且霍尔元件中载流子浓度等随温度变化而变化,因此还需用温度补偿电路对其温度补偿。 1 系统设计框架 系统分为4个部分:1)霍尔元件的供电电路,由电压基准(电流基准)芯片为霍尔片提供工作电流; 2)霍尔元件及磁芯,将感应片感应的磁场(该磁场由通电电流产生)转化为霍尔电压;3)放大电路,将微弱的霍尔电压进行放大;4)反馈部分,利用了磁平衡原理:一次侧电流所产生的磁场,通过二次线圈电流进行补偿,使磁芯始终处于零磁通工作状态。其系统总流程图如图1所示。 2 系统硬件电路设计 系统由±5 V的稳压源供电。用一片电压基准芯片REF3012为砷化镓系列的霍尔元件HW300B提供基准电压。HW300B是一款可采用电压模式供电和电流模式供电的霍尔元件,HW300B放在开有气隙的集磁环的气隙里,并用胶水加以固定(霍尔元件和集磁环相对位置如果发生变化,会影响产生的霍尔电势的大小)。霍尔元件的输出接至仪器放大器AD620,作为放大器的差模出入端和共模输入端。放大器的增益可通过调节1、8引脚之间的10 kΩ的电位器改变。放大器的输出接反馈线圈,该反馈线圈绕在集磁环上,其绕线方向能使通过它的电流产生的磁场与集磁环收集到的磁场方向相反。反馈线圈末端放1个75 kΩ的精阻接地,可以通过测量精阻两端的电压,计算反馈线圈中的电流,进而推算穿过集磁环中心的被测电流的大小。其具体电路图如图2所示。 2.1 REF3012 以SOT23-3封装的REF3012是一个高精度、低功耗、低电压差电压参考系列芯片。REF3012小尺寸和低功耗(最大50μA)非常适用于便携式和电池供电。它不需要负载电容,但对任何容性负载很稳定。因磁敏型霍尔元件很容易受温度的影响,可以采用恒流源供电以减小其温度系数。在该系统设计中,REF3012的输入引脚1接+5 V电源,并接10μF的旁路电容至地,该旁路电容对电源进行滤波,提高电源稳定性。而其输出引脚2接到HW300B的引脚1,并且也接1O μF的旁路电容至地,GND(地)引脚3接地。由于系统设计要求REF3012为HW300B提供2.5 V的基准电压,根据REF3012的数据资料可知,当输入电压为5 V 时,输出电压为2.5 V,所以REF3012引脚1接+5 V电压。 2.2 霍尔元件 本设计采用砷化镓系列的HW300B型霍尔元件,输出霍尔电压范围122~204mV,输入、输出阻抗为240~550 Ω,补偿电压为-7~7 mV,温度系数为-1.8%/℃。其输入可采用电压模式供电,也可采用电流模式供电。这里采用电压模式供电,即就是HW300B的引脚1、3为控制输入端,而引脚2、4为霍尔电压输出端。 霍尔元件是将磁场转换为电信号的线性磁敏元件,霍尔输出电压 式中,S为乘积灵敏度,mV/(mT·mA);Ic为工作电流,mA;B为磁感应强度,mT。 本设计中,将霍尔元件放进开有气隙的集磁环的气隙里,并将霍尔元件和集磁环固定,这样可以感应出更大、更稳定的霍尔电势。式(1)中,当S与Ic一定,则Vh与B有直接线性关系。通电导体周围必然产生磁场,根据安培定律,电流与磁场的关系式∮BdI=μ0I0得:

微机课设简易计算器

微机课程设计报告 题目简易计算器仿真 学院(部)信息学院 专业通信工程 班级2011240401 学生姓名张静 学号33 12 月14 日至12 月27 日共2 周 指导教师(签字)吴向东宋蓓蓓

单片机十进制加法计算器设计 摘要 本设计是基于51系列的单片机进行的十进制计算器系统设计,可以完成计 算器的键盘输入,进行加、减、乘、除3位无符号数字的简单四则运算,并在LED上相应的显示结果。 软件方面从分析计算器功能、流程图设计,再到程序的编写进行系统设计。编程语言方面从程序总体设计以及高效性和功能性对C语言和汇编语言进行比较分析,针对计算器四则运算算法特别是乘法和除法运算的实现,最终选用全球编译效率最高的KEIL公司的μVision3软件,采用汇编语言进行编程,并用proteus仿真。 引言 十进制加法计算器的原理与设计是单片机课程设计课题中的一个。在完成理论学习和必要的实验后,我们掌握了单片机的基本原理以及编程和各种基本功能的应用,但对单片机的硬件实际应用设计和单片机完整的用户程序设计还不清楚,实际动手能力不够,因此对该课程进行一次课程设计是有必要的。 单片机课程设计既要让学生巩固课本学到的理论,还要让学生学习单片机硬件电路设计和用户程序设计,使所学的知识更深一层的理解,十进制加法计算器原理与硬软件的课程设计主要是通过学生独立设计方案并自己动手用计算机电路设计软件,编写和调试,最后仿真用户程序,来加深对单片机的认识,充分发挥学生的个人创新能力,并提高学生对单片机的兴趣,同时学习查阅资料、参考资料的方法。 关键词:单片机、计算器、AT89C52芯片、汇编语言、数码管、加减乘除

集成开关型霍尔传感器在汽车发动机启动按钮中的应用

普通物理实验C 课程论文 题目集成开关型霍尔传感器在汽车发动机启动按钮中的应用 学院物理科学与技术学院电子信息工程学院专业物理学(师范) 年级2011级 学号222011315231243 姓名王黎阳 指导教师雷衍涟 论文成绩____________________________________ 答辩成绩____________________________________ 2012年12月13日

集成开关型霍尔传感器在汽车发动机启动按钮中的应用 王黎阳 西南大学物理科学与技术学院,重庆 400715 摘要:为了解决传统钥匙式按钮开关启动汽车发动机稳定性差、不方便、容易发生机械故障等问题,设计了一种利用集成开关型霍尔传感器制成的启动式按钮开关,并采用磁极正对霍尔传感器接近启动的启动方式以及单极磁场的磁输入方式,以A44E型霍尔开关为例应用于启动汽车发动机,实现了方便、快速、美观、成本低、性能稳定、可靠性高等特点。 关键词:按钮开关;集成开关型霍尔传感器;A44E型霍尔开关;汽车发动机启动; 1引言 按钮开关是一种结构简单,应用十分广泛的主令电器。在电气自动控制电路中,用于手动发出控制信号以控制接触器、继电器、电磁起动器等。按钮开关的结构种类很多,可完成启动、停止、正反转、变速以及互锁等基本控制。而在启动汽车发动机时,传统的钥匙式按钮开关操作复杂,需要钥匙这一开启工具,且容易造成机械故障。 本文运用集成开关型霍尔传感器设计了一种新型启动式按钮开关,采用磁极正对霍尔传感器接近启动的启动方式以及单极磁场的磁输入方式,并以A44E型霍尔开关为例介绍它在汽车发动机启动时的应用,以实现方便、快速、准确、安全、美观等特点。 2集成开关型霍尔传感器 2.1集成霍尔开关的工作原理 集成霍尔传感器是在制造硅集成电路的同时,在硅片上制造具有传感器功能的霍尔效应器件,因而使集成电路具有对磁场敏感的特性。集成开关型霍尔传感器是把霍尔器件的输出电压经过一定的阀值甄别处理和放大,而输出一个高电平或低电平的数字信号[1]。 如图1所示,集成霍尔开关是由稳压器A、霍尔电势发生器(即硅霍尔片)B、差分放大法器C、施密特触发器D和OC门输出E五个基本部分组成。1,2,3代表集成霍尔开关的三个引出端点。

霍尔传感器制作实训报告

佛山职业技术学院实训报告 课程名称传感器及应用 报告内容霍尔传感器制作与调试专业电气自动化技术 班级08152 姓名陈红杰 学号31 二0一0年六月 佛山职业技术学院

《传感器及应用》 霍尔传感器制作实训报告 班级 08152 学号 31 姓名陈红杰时间2009-2010第二学期 指导老师张教雄谢应然 项目名称霍尔传感器电路制作与 调试 一、实验目的与要求: 1.对霍尔传感器的实物(电路部分)进行一个基本的了解。 2.了解双层PCB板以及一定(霍尔传感器)的焊接排版的技术和工艺。 二、实验仪器、设备与材料: 1.认识霍尔传感器(电路部分)的元件(附图如下): 2.焊接电路PCB板(双层)和对电路设计的排版工艺的了解。 3.对霍尔传感器的电路原理图进行基本的分析(附图如下):

霍尔传感器原理图: 霍尔开关电路(霍尔数字电路),由三 端7812稳压器,霍尔片差分放大器THS119, 三端可调分流稳压器TL431及双路JFET的输 入运放TL082和输出级组成。在外磁场的作 用下,当感应强度超过导通阀值时,霍尔电路 输出管导通,输出低电平 TL082是一通用的J-FET双运用算放大 器,其特点有,较低输入偏置电压和偏移电 流,输出没有短路保护,输入级具有较高的 输入阻抗,内建频率被子偿电路,较高的压 摆率。最大工作电压为18V。TL082是霍尔传 感器的核心处理部位。(CON2接口对应霍尔 元件THS119) 霍尔元件THS119封装图

印刷板: 3211 2 2 12 121 2121 21 21212 1 21 2 1 4321 1234 8 7653213 211 2321 121 2 1212 直流电源输入24V ,由IN4148、三端稳压管7812和TL431(串接一个电阻)构成的稳压支路,得到不同的电压。霍尔元件THS119是采样核心元件,值得一提的是Z2这个稳压元件。在实际运用当中精密稳压集成电路TL431并不一定要用实物,可以用一个NPN 型三极管来串接一个电阻来等效代替。 整个电路的设计运用了闭环温度反馈来实现自我保护。主要的设计是RT1热敏电阻,对电路在工作时的表面温度进行控制。这样的设计能很好的起到一个自我保护。 因为我们知道,霍尔传感器的PCB 板是封装在塑料外壳里,由于电路的工作环境的问题,导致电路几乎没有更好的散热(外壳有些导热)。至此,用到RT1热敏电阻来进行温度控制保护显得非常合理。 三、实验操作(焊接): 1.霍尔传感器PCB 双层印制电路板的焊接。 2.了解电路的元件的安排和电路设计线路的排版。

霍尔传感器及其应用

霍尔传感器及其应用 一、霍尔传感器介绍 (一)简介 霍尔传感器是根据霍尔效应制作的一种磁场传感器。霍尔效应是磁电效应的一种,这一现象是霍尔(A.H.Hall,1855—1938)于1879年在研究金属的导电机构时发现的。后来发现半导体、导电流体等也有这种效应,而半导体的霍尔效应比金属强得多,利用这现象制成的各种霍尔元件,广泛地应用于工业自动化技术、检测技术及信息处理等方面。霍尔效应是研究半导体材料性能的基本方法。通过霍尔效应实验测定的霍尔系数,能够判断半导体材料的导电类型、载流子浓度及载流子迁移率等重要参数。 (二)霍尔传感器的工作原理 磁场中有一个霍尔半导体片,恒定电流I从A到B通过该片。在洛仑兹力的作用下,I的电子流在通过霍尔半导体时向一侧偏移,使该片在CD方向上产生电位差,这就是所谓的霍尔电压。 霍尔电压随磁场强度的变化而变化,磁场越强,电压越高,磁场越弱,电压越低,霍尔电压值很小,通常只有几个毫伏,但经集成电路中的放大器放大,就能使该电压放大到足以输出较强的信号。若使霍尔集成电路起传感作用,需要用机械的方法来改变磁感应强度。下图所示的方法是用一个转动的叶轮作为控制磁通量的开关,当叶轮叶片处于磁铁和霍尔集成电路之间的气隙中时,磁场偏离集成片,霍尔电压消失。这样,霍尔集成电路的输出电压的变化,就能表示出叶轮驱动轴的某一位置,利用这一工作原理,可将霍尔集成电路片用作用点火正时传感器。霍尔效应传感器属于被动型传感器,它要有外加电源才能工作,这一特点使它能检测转速低的运转情况。

1-霍尔半导体元件2-永久磁铁3-挡隔磁力线的叶片 (三)霍尔元件 根据霍尔效应,人们用半导体材料制成的元件叫霍尔元件。它具有对磁场敏感、结构简单、体积小、频率响应宽、输出电压变化大和使用寿命长等优点,因此,在测量、自动化、计算机和信息技术等领域得到广泛的应用。 (四)优势和特点 1、霍尔传感器可以测量任意波形的电流和电压,如:直流、交流、脉冲波形等,甚至对瞬态峰值的测量。副边电流忠实地反应原边电流的波形。而普通互感器则是无法与其比拟的,它一般只适用于测量50Hz正弦波; 2、原边电路与副边电路之间有良好的电气隔离,隔离电压可达9600Vrms; 3、精度高:在工作温度区内精度优于1%,该精度适合于任何波形的测量; 4、线性度好:优于0.1%; 5、宽带宽:高带宽的电流传感器上升时间可小于1μs;但是,电压传感器带宽较窄,一般在15kHz以内,6400Vrms的高压电压传感器上升时间约500uS,带宽约700Hz。

基于安卓的计算器的设计与实现

安卓应用程序设计 ——简易计算器的实现院(系)名称 专业名称 学生姓名 学生学号 课程名称 2016年6月日

1.系统需求分析 Android是以Linux为核心的手机操作平台,作为一款开放式的操作系统,随着Android 的快速发展,如今已允许开发者使用多种编程语言来开发Android应用程序,而不再是以前只能使用Java开发Android应用程序的单一局面,因而受到众多开发者的欢迎,成为真正意义上的开放式操作系统。计算器通过算法实行简单的数学计算从而提高了数学计算的效率,实现计算器的界面优化,使界面更加友好,操作更加方便。基于android的计算器的设计,系统具有良好的界面;必要的交互信息;简约美观的效果。使用人员能快捷简单地进行操作,即可单机按钮进行操作,即时准确地获得需要的计算的结果,充分降低了数字计算的难度和节约了时间。 2.系统概要设计 2.1计算器功能概要设计 根据需求,符合用户的实际要求,系统应实现以下功能:计算器界面友好,方便使用,,具有基本的加、减、乘、除功能,能够判断用户输入运算数是否正确,支持小数运算,具有清除功能。 图2.1系统功能图 整个程序基于Android技术开发,除总体模块外主要分为输入模块、显示模块以及计算模块这三大部分。在整个系统中总体模块控制系统的生命周期,输入模块部分负责读取用户输入的数据,显示模块部分负责显示用户之前输入的数据以及显示最终的计算结果,计算模块部分负责进行数据的运算以及一些其他的功能。具体的说,总体模块的作用主要是生成应用程序的主类,控制应用程序的生命周期。 输入模块主要描述了计算器键盘以及键盘的监听即主要负责读取用户的键盘输入以及 响应触屏的按键,需要监听手机动作以及用指针事件处理方法处理触屏的单击动作。同时提供了较为直观的键盘图形用户界面。 显示模块描述了计算器的显示区,即该区域用于显示用户输入的数据以及最终的计算结

上海交通大学物理实验报告(大一下)集成霍尔传感器的特征测量与应用

集成霍尔传感器的特征测量与应用 【实验目的】 1.了解霍耳效应原理和集成霍耳传感器的工作原理。 2.通过测量螺线管励磁电流与集成霍耳传感器输出电压的关系,证明霍耳电势差与磁感应强度成正比。3.用通电螺线管中心点处磁感应强度的理论计算值校准集成霍耳传感器的灵敏度。 4.测量螺线管内磁感应强度沿螺线管中轴线的分布,并与相应的理论曲线比较。 【实验原理】 1、霍耳效应 将一导电体(金属或半导体)薄片放在磁场中,并使薄片平面垂直于磁场方向。当薄片纵向端面有电流I流过时,在与电流I和磁场B垂直的薄片横向端面a、b间就会产生一电势差,这种现象称为霍耳效应(Hall effect),所产生的电势差叫做霍耳电势差或霍耳电压,用U H表示。 霍耳效应是由运动电荷(载流子)在磁场中受到洛伦兹力的作用引起的。洛伦兹力使载流子发生偏转,在薄片横向端面上聚积电荷形成不断增大的横向电场(称为霍耳电场),从而使载流子又受到一个与洛伦兹力反向的电场力,直到两力相等,载流子不再发生偏转,在a、b间形成一个稳定的霍耳电场。这时,两横向端面a、b间的霍耳电压就达到一个稳定值。端面a、b间霍耳电压的符合与载流子电荷的正负有关。因此,通过测量霍耳电压的正负,即可判断半导体材料的导电类型。 实验表明,在外磁场不太强时,霍耳电压与工作电流和磁感应强度成正比,与薄片厚度成反比,即 ( 1) 式中比例系数和分别为霍耳系数和霍耳元件的灵敏度。用霍耳效应测量磁场是在霍耳元件的灵敏度和工作电流已知的情况下,通过测量霍耳电压,再由公式(1)求出磁感应强度。 2、集成霍耳传感器

SS495A型集成霍耳传感器(线性测量范围0-67mT,灵敏度31.25V/T)由霍耳元件、放大器和薄膜电阻剩余电压补偿器组成。测量时输出信号大,不必考虑剩余电压的影响。工作电压Vs=5V,在磁感应强度为零时,输出电压为。它的输出电压U与磁感应强度B成线性关系。该关系可用下式表示 (2) 式中U为集成霍耳传感器输出电压,K为该传感器的灵敏度。 3、螺线管内磁场分布 单层螺线管内磁感应强度沿螺线管中轴线的分布可由下式计算 (3) 式中N为线圈匝数,L为螺线管长度,Im为励磁电流,D为线圈直径,x为以螺线管中心 作为坐标原点时的位置,亨/米为真空磁导率。 实验中所用的螺线管是由10层绕线组成。根据每层绕线的实际位置,用公式(3)可以计算每层绕线的B (x)值,将10层绕线的B(x)值求和,即可得到螺线管内的磁场分布。书中表1给出了励磁电流 (100mA)时螺线管内磁感应强度的理论计算值。由它可以容易得到不通励磁电流时螺线管内磁感应强度的理论计算值。(对于同一点x来说,C(x)是相同的,也就是说, 即B和成正比关系,即螺线管内任意一固定点的磁场的理论计算值和励磁电流成正比关系)。 表1 . 励磁电流I M =0.1A时螺线管内磁感应强度的理论计算值

霍尔传感器的原理及应用

第八章霍尔传感器 课题:霍尔传感器的原理及应用课时安排:2 课次编号:12 教材分析 难点:开关型霍尔集成电路的特性 重点:霍尔传感器的应用 教学目的和要求1、了解霍尔传感器的工作原理; 2、了解霍尔集成电路的分类; 3、掌握线性型和开关型霍尔集成电路的特性; 4、掌握霍尔传感器的应用。 采用教学方法和实施步骤:讲授、课堂互动、分析教具:各种霍尔元 件、霍尔传感器 各教学环节和内容 演示1: 将小型蜂鸣器的负极接到霍尔接近开关的OC门输出 端,正极接V cc端。在没有磁铁靠近时,OC门截止,蜂鸣 器不响。 当磁铁靠近到一定距离(例如3mm)时,OC门导通, 蜂鸣器响。将磁铁逐渐远离霍尔接近开关到一定距离(例 如5mm)时,OC门再次截止,蜂鸣器停响。 演示2: 将一根导线穿过10A霍尔电流传感器的铁芯,通入0.1~1A电流,观察霍尔IC的输出电压的变化,基本与输入电流成正比。 从以上演示,引入第一节霍尔效应、霍尔元件的工作原理。 第一节霍尔元件的工作原理及特性 一、工作原理 金属或半导体薄片置于磁感应强度为B的磁场中,磁场方向垂直于薄片,当有电流I流过薄片时,在垂直于电流和磁场的方向上将产生电动势E H,这种现象称为霍尔效应(Hall Effect),该电动势称为霍尔电动势(Hall EMF),上述半导体薄片称为霍尔元件(Hall Element)。用霍尔元件做成的传感器称为霍尔传感器(Hall Transducer)。

图8-1霍尔元件示意图 a)霍尔效应原理图b)薄膜型霍尔元件结构示意图c)图形符号d)外形霍尔属于四端元件: 其中一对(即a、b端)称为激励电流端,另外一对(即c、d端)称为霍尔电动势输出端,c、d端一般应处于侧面的中点。 由实验可知,流入激励电流端的电流I越大、作用在薄片上的磁场强度B越强,霍尔电动势也就越高。霍尔电动势E H可用下式表示 E H=K H IB(8-1)式中K H——霍尔元件的灵敏度。 若磁感应强度B不垂直于霍尔元件,而是与其法线成某一角度θ时,实际上作用于霍尔元件上的有效磁感应强度是其法线方向(与薄片垂直的方向)的分量,即B cosθ,这时的霍尔电动势为 E H=K H IB cosθ(8-2) 从式(8-2)可知,霍尔电动势与输入电流I、磁感应强度B成正比,且当B的方向改变时,霍尔电动势的方向也随之改变。如果所施加的磁场为交变磁场,则霍尔电动势为同频率的交变电动势。 目前常用的霍尔元件材料是N型硅,霍尔元件的壳体可用塑料、环氧树脂等制造。 二、主要特性参数 (1)输入电阻R i恒流源作为激励源的原因:霍尔元件两激励电流端的直流电阻称为输入电阻。它的数值从几十欧到几百欧,视不同型号的元件而定。温度升高,输入电阻变小,从而使输入电流I ab变大,最终引起霍尔电动势变大。使用恒流源可以稳定霍尔原件的激励电流。 (2)最大激励电流I m激励电流增大,霍尔元件的功耗增大,元件的温度升高,从而引起霍尔电动势的温漂增大,因此每种型号的元件均规定了相应的最大激励电流,它的数值从几毫安至十几毫安。 提问:霍尔原件的最大激励电流I m为宜。 A.0mA B.±0.1 mA C.±10mA D.100mA (4)最大磁感应强度B m磁感应强度超过B m时,霍尔电动势的非线性误差将明显增大,B m的数值一般小于零点几特斯拉。 提问:为保证测量精度,图8-3中的线性霍尔IC的磁感应强度不宜超过为宜。 A.0T B.±0.10T C.±0.15T D.±100Gs

计算器制作

VB应用程序的设计方法 ——“简易计算器”教学设计 揭阳第一中学卢嘉圳 教学内容:利用所学知识制作Visual Basic程序“简易计算器” 教学目标:能熟练运用CommandButton控件及TextBox控件进行Visual Basic(以下简称VB)程序的设计,能熟练运用条件语句编写代码 教学重点:运用开发VB程序一般过程的思路来开发“简易计算器” 教学难点:分析得出实现“简易计算器”各运算功能的算法。 教材分析: 当我刚开始进行程序设计的教学时,便感觉比较难教。这是因为程序设计本身枯燥、严谨,较难理解,而且学生大多数都是初学者,没有相应的知识基础。对于《程序设计实例》,我们选用的教材是广东教育出版社出版的《信息技术》第四册,该书采用的程序设计语言是VB,而学生是仅学过了一点点简单的QB编程之后就进入《程序设计实例》的学习的。 教材为我们总结了设计VB程序的一般步骤:创建用户界面;设置控件属性;编写事件程序代码;运行应用程序。我总结了一下,其实VB程序设计可分为设计用户界面及编写程序代码两个环节。 教学过程: 一、引入新课 任务:让学生按照书上提示完成一个非常简单的VB程序——“计算器”(仅包含开方、平方、求绝对值功能)的制作。 目的:加强对CommandButton控件及TextBox控件的掌握,复习对开方、求绝对值函数的使用。 引入本节课的学习任务:设计一个简易计算器,包含加、减、乘、除、开方、平方等运算。程序界面可参考下图。 具体功能为:在Text1中输入一个数值,然后单击代表运算符的按钮则运算结果会在text2中显示出来;比如在text1中输入一个2,然后按“+”按钮,再输入一个3按“-”按钮,再输入一个-4按“*”按钮,则实际为(2-3)*(-4);最后在text2中显示结果为4。

霍尔传感器课程设计

吉林建筑工程学院 电气与电子信息工程学院 传感器及检测技术课程设计报告 设计题目: 霍尔元件小车测速系统设计 专业班级: 电子信息科学与技术081班 学生姓名: 赵越 学 号: 10308105 指导教师: 王 超 吴鹤君 设计时间: 2011.12.12-2011.12.23 目 录 教师评语: 成绩 评阅教师 日期

1 绪论 (1) 1.1设计任务 (1) 1.2方案分析论证 (1) 2 基于霍尔传感器的电机转速测量系统硬件设计 (2) 2.1电机转速测量系统的硬件电路设计 (2) 2.2霍尔传感器测量电路设计 (4) 2.3单片机AT89C51 (8) 2.4显示电路设计 (11) 2.5系统软件设计 (14) 3 系统仿真和调试 (16) 3.1Proteus软件 (16) 3.2硬件调试 (17) 3.3软件调试 (19) 3.4软硬件联调 (19) 4 结论 (21) 参考文献 (22) 附录硬件实物图 (23)

1 绪论 1.1 设计任务 1.1.1课程设计目的: 通过《传感器及检测技术》课程设计,掌握传感器及检测系统设计的方法和设计原则及相应的硬件调试的方法。进一步理解传感器及检测系统的设计和应用。 1.1.2课程设计题目: 霍尔元件小车测速系统设计 1.1.3 课程设计内容: 1、霍尔元件测速系统设计 霍尔传感器一般由霍尔元件和磁钢组成,当霍尔元件和磁钢相对运动时,就会产生脉冲信号,根据磁钢和脉冲数量就可以计算转速,进而求出车速。 现要求设计一个测量系统,在小车的适当位置安装霍尔元件及磁钢,使之具有以下功能: 1)LED数码管显示小车的行驶距离(单位:cm)。 2)具有小车前进和后退检测功能,并用指示灯显示。 3)记录小车的行驶时间,并实时计算小车的行驶速度。 4)距离测量误差<2cm。 5)其它。 1.2 方案分析论证 1.2.1 霍尔测速模块论证与选择 方案一:采用型号为A3144的霍尔片作为霍尔测速模块的核心,该霍尔片体积小,安装灵活,价格合理,可用于测速,可与普通的磁钢片配合工作。 方案二: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,价格昂贵。 因此选择方案一。 1.2.2 单片机模块论证与选择 方案一:采用型号为AT89C51的单片机作为主控制器,使用霍尔传感器进行测量的直流电机转速测量系统。AT89C51是带4K字节闪烁可编程擦除只读存储器的低电压、高性能CMOS8位微处理器。它将多功能8位CPU和闪烁存储器组合在单个芯片中,为许多控制提供了灵活性高且价格低廉的方案[3]。

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