霍尔传感器测速

2024-05-02

霍尔传感器测速（精选8篇）

篇1：霍尔传感器测速

实验五光电转速传感器测速实验

一、实验目的了解光电转速传感器测量转速的原理及方法。

二、基本原理

光电式转速转速传感器有反射型和透射型两种，本实验装置是透射型的，传感器端部有发光管和光电管，发光管发出的光源通过转盘上开的孔透射后由光电二极管接受转换成电信号，由于转盘上有相间的6个孔，转动时将获得与转速及孔数有关的脉冲，将电脉冲计数处理即可得到转速值。

三、需用器件与单元

传感器实验模块

四、实验步骤

1．光电转速传感器已经安装在传感器实模块上。

2．将+5V直流稳压电源接到光电转速传感器的“+5V输入”端。

3．将光电转速传感器的输出接“频率/转速表”输入端。

4．将面板上的0~30V稳压电源调节到小于24V，接到传感器实验模块“0~24V转动电源”输入端。

5．调节0~30V直流稳压电源输出电压（+24V以下），使转盘的转速发生变化，观察频率/转速表显示的变化，并用虚拟示波器观察光电转速传感器输出波形。

五、注意事项

1．转动源的正负输入端不能接反，否则可能击穿电机里面的晶体管。

2．转动源的输入电压不可超过24V，否则容易烧毁电机。

3．光电转速传感器中+5V电源不能接错,否则会烧毁光电传感器.六、思考题

根据上面实验观察到的波形，分析为什么方波的高电平比低电平要宽。

篇2：霍尔传感器测速

题目：霍尔转速器

姓名：

#####

学院：电子工程学院

班级：

学号：

日期：2013年X月X日

一、被测量分析

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。在工农业生产和工程实践中，经常会遇到各种需要测量转速的场合，例如在发动机、电动机、卷扬机、机床主轴等旋转设备的试验、运转和控制中，常需要测量和显示其转速。要测速，首先要解决的是采样问题。测量转速的方法分为模拟式和数字式两种。模拟式采用测速发电机为检测元件，得到的信号是模拟量。早期直流电动机的控制均以模拟电路为基础，采用运算放大器，非线性集成电路以及少量的数字电路组成，控制系统的硬件部分非常复杂，功能单一，而且系统非常不灵活、调试困难。数字式通常采用光电编码器、圆光栅、霍尔元件等为检测元件，得到的信号是脉冲信号。随着微型计算机的广泛应用，单片机技术的日新月异，特别是高性能价格比的单片机的出现，转速测量普遍采用以单片机为核心的数字式测量方法，使得许多控制功能及算法可以采用软件技术来完成，智能化微电脑代替了一般机械式或模拟式结构，并使系统能达到更高的性能。采用单片机构成控制系统，可以节约人力资源和降低系统成本，从而有效的提高工作效率。

二、霍尔传感器的发展历史及其现状

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。

三、传感器设计思路

系统由传感器、信号预处理电路、处理器、显示器和系统软件等部分组成。传感器部分采用霍尔传感器，负责将电机的转速转化为脉冲信号。信号预处理电路包含待测信号放大、波形变换、波形整形电路等部分，其中放大器实现对待测信号的放大,降低对待测信号的幅度要求，实现对小信号的测量；波形变换和波形整形电路实现把正负交变的信号波形变换成可被单片机接受的TTL/CMOS兼容信号。

处理器采用STC89C51单片机，显示器采用8位LED数码管动态显示。系统原理框图如图所示：

系统软件主要包括测量初始化模块、信号频率测量模块、浮点数算术运算模块、浮点数到BCD码转换模块、显示模块、按键功能模块、定时器中断服务模块。系统软件框图如图所示：

四、传感器的结构及工作原理说明

霍尔传感器是对磁敏感的传感元件，由磁钢、霍耳元件等组成。测量系统的转速传感器选用SiKO的NJK-8002D的霍尔传感器，其响应频率为100KHz，额定电压为5-30（V）、检测距离为10（mm）。其在大电流磁场或磁钢磁场的作用下，能测量高频、工频、直流等各种波形电流。该传感器具有测量精度高、电压范围宽、功耗小、输出功率大等优点，广泛应用在高速计数、测频率、测转速等领域。输出电压4～25V，直流电源要有足够的滤波电容，测量极性为N极。安装时将一非磁性圆盘固定在电动机的转轴上，将磁钢粘贴在圆盘边缘，磁钢采用永久磁铁，其磁力较强，霍尔元件固定在距圆盘1-10mm处。当磁钢与霍尔元件相对位置发生变化时，通过霍尔元件感磁面的磁场强度就会发生变化。圆盘转动，磁钢靠近霍尔元件，穿过霍尔元件的磁场较强，霍尔元件输出低电平；当磁场减弱时，输出高电平，从而使得在圆盘转动过程中，霍尔元件输出连续脉冲信号。这种传感器不怕灰尘、油污，在工业现场应用广泛。

霍尔器件是由半导体材料制成的一种薄片，器件的长、宽、高分别为

l、ｂ、ｄ。若在垂直于薄片平面（沿厚度

ｄ）方向施加外磁场Ｂ，在沿ｌ方向的两个端面加一外电场，则有一定的电流流过。由于电子在磁场中运动，所以将受到一个洛仑磁力，其大小为：

式中：f—洛仑磁力，ｑ—载流子电荷，Ｖ—载流子运动速度，Ｂ—磁感应强度。

这样使电子的运动轨迹发生偏移，在霍尔元器件薄片的两个侧面分别产生电子积聚或电荷过剩，形成霍尔电场，霍尔元器件两个侧面间的电位差称为霍尔电压。

霍尔电压大小为：

(mV)

式中：—霍尔常数，ｄ—元件厚度，Ｂ—磁感应强度，Ｉ—控制电流

设,则=(mV)

为霍尔器件的灵敏系数(mV/mA/T)，它表示该霍尔元件在单位磁感应强度和单位控制电流下输出霍尔电动势的大小。应注意，当电磁感应强度Ｂ反向时，霍尔电动势也反向。图2.3为霍耳元件的原理结构图。

若控制电流保持不变，则霍尔感应电压将随外界磁场强度而变化，根据这一原理，可以将两块永久磁钢固定在电动机转轴上转盘的边沿，转盘随被测轴旋转，磁钢也将跟着同步旋转，在转盘附近安装一个霍尔元件，转盘随轴旋转时，霍尔元件受到磁钢所产生的磁场影响，输出脉冲信号。传感器内置电路对该信号进行放大、整形，输出良好的矩形脉冲信号，测量频率范围更宽，输出信号更精确稳定，已在工业，汽车，航空等测速领域中得到广泛的应用。其频率和转速成正比，测出脉冲的周期或频率即可计算出转速。

五、检测电路

系统硬件电路设计

5.1

单片机控制电路设计

系统选用

STC89C51

作为转速信号的处理核心。STC89C51

包含

个16位定时/计数器、4K×8

位片内

FLASH

程序存储器、4个8位并行I/O口。16

位定时/计数器用于实现待测信号的频率测量。8位并行口P0、P2用于把测量结果送到显示电路。4K×8

位片内FLASH程序存储器用于放置系统软件。STC89C51与具有更大程序存储器的芯片管脚兼容,如:89C52(8K×8

位)或

89C55(32K×8

位),为系统软件升级打下坚实的物质基础。STC89C51最大的优点是：可直接通过计算机串口线下载程序,而无需专用下载线和编程器。

STC89C51单片机是在一块芯片中集成了CPU、RAM、ROM、定时器/计数器和多功能I/O口等一台计算机所需要的基本功能部件。其基本结构框图如图3.1，包括：

·一个8位CPU；

·4KB

ROM；

·128字节RAM数据存储器；

·21个特殊功能寄存器SFR；

4个8位并行I/O口，其中P0、P2为地址/数据线，可寻址64KB

ROM或64KB

RAM；

·一个可编程全双工串行口；

·具有5个中断源，两个优先级，嵌套中断结构；

·两个16位定时器/计数器；

·一个片内震荡器及时钟电路；

特殊功能寄存器SFR

128字节RAM

定时/计数器

T0、T1

时钟源

CPU

串行接口

并行I/O接口

中断系统

ROM（EPROM）

（8031无）

TXD

RXD

中断输入

STC89C51单片机结构框图

STC89C51系列单片机中HMOS工艺制造的芯片采用双列直插(DIP)方式封装,有40个引脚。STC89C51单片机40条引脚说明如下:

(1)电源引脚。V正常运行和编程校验(8051/8751)时为5V电源,V为接地端。

（2）I/O总线。P-

P（P0口），P-

P（P1口），P-

P（P2口），P-

P（P3口）为输入/输出引线。

（3）时钟。

XTAL1：片内震荡器反相放大器的输入端。

XTAL2：片内震荡器反相放器的输出端，也是内部时钟发生器的输入端。

（4）控制总线。

由P3口的第二功能状态和4根独立控制线RESET、EA、ALE、PSEN组成。

值得强调的是，P3口的每一条引脚均可独立定义为第一功能的输入输出或第二功能。如表3.1所示。

P3口引脚及线号

引脚

第二功能

P3.0

(10)

RXD

串行输入口

P3.1

(11)

TXD

串行输出口

P3.2

(12)

INT0

外部中断0

P3.3

(13)

INT1

外部中断1

P3.4

(14)

定时器0外部输入

P3.5

(15)

定时器1外部输入

P3.6

(16)

外部数据存储器写脉冲

P3.7

(17)

外部数据存储器读脉冲

表3.1

P3口线的第二功能定义：

STC89C51单片机的片外总线结构：

①地址总线（AB）：地址总线宽为16位，因此，其外部存储器直接寻址为64K字节，16位地址总线由P0口经地址锁存器提供8位地址（A0至A7）；P2口直接提供8位地址（A8至A15）。

②数据总线（DB）：数据总线宽度为8位，由P0提供。

③控制总线（CB）：由P3口的第二功能状态和4根独立控制线RESET、EA、ALE、PSEN组成。

5.2

脉冲产生电路设计

LM358内部包括有两个独立的、高增益、内部频率补偿的双运算放大器，适合于电源电压范围很宽的单电源使用，也适用于双电源工作模式，在推荐的工作条件下，电源电流与电源电压无关。它的使用范围包括传感放大器、直流增益模块和其他所有可用单电源供电的使用运算放大器的场合。

LM358的封装形式有塑封8引线双列直插式和贴片式。

特性:

内部频率补偿

直流电压增益高(约100dB)

单位增益频带宽(约1MHz)

电源电压范围宽：单电源(3—30V)

双电源(±1.5一±15V)

低功耗电流，适合于电池供电

低输入偏流

低输入失调电压和失调电流

共模输入电压范围宽，包括接地

差模输入电压范围宽，等于电源电压范围

输出电压摆幅大(0至Vcc-1.5V)

如图3.2所示，信号预处理电路为系统的前级电路，其中霍尔传感元件b,d为两电源端，d接正极，b接负极；a,c两端为输出端，安装时霍尔传感器对准转盘上的磁钢,当转盘旋转时，从霍尔传感器的输出端获得与转速率成正比的脉冲信号，传感器内置电路对该信号进行放大、整形，输出良好的矩形脉冲信号，图中LM358部分为过零整形电路使输入的交变信号更精确的变换成规则稳定的矩形脉冲，便于单片机对其进行计数。

5.3

按键电路设计

通过软件设置按键开关功能：

按

K0清零、复位

按K1显示计时时间

按K2显示计数脉冲数

此按键电路为低电平有效，当无按键按下时，单片机输入引脚P1.0、P1.1、P1.2、P1.3端口均为高电平。当其中任一按键按下时，其对应的P1端口变为低电平，在软件中利用这个低电平设计其功能。软件中还设置了按键防抖动误触发功能，软件中设置定时器1

50ms中断一次，每次中断都对按键进行扫描，如果扫描到有按键按下，则延迟10ms，再次进行键扫描，若仍有按键按下，则按键为真，并从P1口读取数据，低电平对应的即为有效按键，如图3.3所示。

按键电路图

5.4

数据显示电路设计

5.4.1

数码管结构和显示原理

图为数码管的引脚接线图，实验板上以P0口作输出口，经74LS244驱动，接8只共阳数码管S0-S7。表3.2为驱动LED数码管的段代码表为低电平有效，1-代表对应的笔段不亮，0-代表对应的笔段亮。若需要在最右边（S0）显示“5”，只要将从表中查得的段代码64H写入P0口，再将P2.0置高，P2.1-P2.7置低即可。设计中采用动态显示，所以其亮度只有一个LED数码管静态显示亮度的八分之一。

驱动LED数码管的段代码

数字

十六进制

P0.7

P0.6

P0.5

P0.4

P0.3

P0.2

P0.1

P0.0

共阴

共阳

数码管的引脚接线图

这里设计的系统先用

位LED数码管动态显示小型直流电机的转速。当转速高于六位所能显示的值（999999）时就会自动向上进位显示。

5.4.2

缓冲器74LS244

系统总线中的地址总线和控制总线是单向的,因此驱动器可以选用单向的,如74LS244。74LS244还带有三态控制，能实现总线缓冲和隔离,74LS244是一种三态输出的八缓冲器和线驱动器，该芯片的逻辑电路图和引脚图如图3.5所示。

从图可见，该缓冲器有8个输入端，分为两路——1A1～1A4，2A1～2A4。同时8个输出端也分为两路——1Y1～1Y4，2Y1～2Y4，分别由2个门控信号1G和2G控制，/1G,/2G三态允许端(低电平有效)。当1G为低电平时，1Y1～1Y4的电平与1A1～1A4的电平相同，即输出反映输入电平的高低；同样，当2G为低电平时，2Y1～2Y4的电平与2A1～2A4的电平相同。而当1G（或2G）为高电平时，输出1Y1～1Y4（或2Y1～2Y4）为高阻态。经74LS244缓冲后，输入信号被驱动，输出信号的驱动能力加大了。74LS244缓冲器主要用于三态输出的存储地址驱动器、时钟驱动器和总线定向接收器和定向发送器等。常用的缓冲器还有74LS240，241等。

图3.5

74LS244逻辑电路图

74LS244的极限参数如下:

电源电压：7V

输入电压：5.5V

输出高阻态时高电平电压：5.5V

利用上述器件设计的显示电路如图3.6所示。8个共阳的LED数码管（S0-S7）同名的引脚连接在一起，由单片机P0口通过74LS244驱动（段控制），R12-R19

为限流电阻。单片机P2口的8个引脚分别通过三极管Q0-Q7控制8个LED数码管的公共端（位控制）。单片机的主时钟为12MHz。

P0口

和

P2口都是准双向口，输出时需要接上拉电阻。P0内部没有上拉电阻，P2口内部有弱上拉。所以P0口外围电路设计为低电平有效，高电平无效。要使数码管S0-S7的其中一个亮，其对应的P2端口要置高，P2的其余端口置低。如要让S0数码管亮，则要将P2.0置高，P2.1-P2.7置低即可。

系统将定时把显示缓冲区的数据送出，在数码管LED上显示。

5.5

总电路图

六、补偿的考虑

霍尔元件常采用锗、硅、砷化镓、砷化铟及锑化钢等半导体制作。用锑化铟半导体制成的霍尔元件灵敏度最高，但受温度的影响较大。用锗半导体制成的霍尔元件，虽然灵敏度较低，但它的温度特性及线性度较好。目前使用锑化铟霍尔元件的场合较多。

七、重要参数

1、霍尔元件

霍尔元件应用霍尔效应的半导体。

2、霍尔效应

置于磁场中的静止载流导体，当它的电流方向与磁场方向不一致时，载流导体上平行于电流和磁场方向上的两个面之间产生电动势差，这种现象称霍尔效应。

3、霍尔系数（又称霍尔常数）RH

在磁场不太强时，霍尔电势差UH与激励电流I和磁感应强度B的乘积成正比，与霍尔片的厚度δ成反比，即UH =RH*I*B/δ，式中的RH称为霍尔系数，它表示霍尔效应的强弱。

另RH=μ*ρ即霍尔常数等于霍尔片材料的电阻率ρ与电子迁移率μ的乘积。

4、霍尔灵敏度KH（又称霍尔乘积灵敏度）

霍尔灵敏度与霍尔系数成正比而与霍尔片的厚度δ成反比，即KH=RH/δ，它通常可以表征霍尔常数。

5、霍尔额定激励电流

当霍尔元件自身温升10℃时所流过的激励电流称为额定激励电流。

6、霍尔最大允许激励电流

以霍尔元件允许最大温升为限制所对应的激励电流称为最大允许激励电流。

7、霍尔输入电阻

霍尔激励电极间的电阻值称为输入电阻。

8、霍尔输出电阻

霍尔输出电极间的电阻值称为输入电阻。

9、霍尔元件的电阻温度系数

在不施加磁场的条件下，环境温度每变化1℃时，电阻的相对变化率，用α表示，单位为%/℃。

10、霍尔不等位电势（又称霍尔偏移零点）

在没有外加磁场和霍尔激励电流为I的情况下，在输出端空载测得的霍尔电势差称为不等位电势。

11、霍尔输出电压

在外加磁场和霍尔激励电流为I的情况下，在输出端空载测得的霍尔电势差称为霍尔输出电压。

12、霍尔电压输出比率

霍尔不等位电势与霍尔输出电势的比率

13、霍尔寄生直流电势

在外加磁场为零、霍尔元件用交流激励时，霍尔电极输出除了交流不等位电势外，还有一直流电势，称寄生直流电势。

14、霍尔不等位电势

在没有外加磁场和霍尔激励电流为I的情况下，环境温度每变化1℃时，不等位电势的相对变化率。

15、霍尔电势温度系数

在外加磁场和霍尔激励电流为I的情况下，环境温度每变化1℃时，不等位电势的相对变化率。它同时也是霍尔系数的温度系数。

八、传感器名称：霍尔转速器

九、应用描述

霍尔传感器在实际应用中越来越广泛，将永磁体按适当的方式固定在被测轴上，霍尔传感器置于磁铁的气隙中，当轴转动时，霍尔传感器输出的电压则包含有转速的信息。测速的方法决定了测速信号的硬件连接，测速实际上就是测频，因此，频率测量的一些原则同样适用于测速。将霍尔传感器输出电压经后续电路处理，便可得到转速的数据。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c8051f060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。

霍尔传感器具有不怕灰尘、油污，安装简易，不易损坏等优点，在工业现场得到了广泛应用。利用霍尔传感器设计的转速测量系统以单片机STC89C51为数据处理核心，采用定时器定时中断的方法实现计数，对测量数据进行计算得到转速数据，并将结果送数码管显示。整个测量系统硬件电路简单，容易调试，软件部分编程采用C51，有较高的编程效率。测试结果表明对电动机转速的测量精度较高，基本能够满足实际的测试需要，有一定的实际应用价值。

十、需要说明的问题

用霍尔元件测量转速时，每当磁感应强度发生变化时霍尔元件就输出一个脉冲，如果转速过慢，磁感应强度发生变化的周期过长，大于读取脉冲信号的电路的工作周期，就会导致计数错误。

篇3：霍尔传感器测速

关键词：霍尔传感器,测速装置,直流电机

测速装置在机车控制系统中占有非常重要的地位, 对测速装置的要求是分辨能力强、高精度和尽可能短的检测时间。在此主要介绍应用霍尔传感器通过测量磁场强度, 来得到稳定的脉冲方波信号, 实现机车转速的测量。霍尔传感器是利用霍尔效应实现磁电转换的一种传感器, 它具有灵敏度高, 线性度好, 稳定性高、体积小和耐高温等特点, 在机车控制系统中占有非常重要的地位。对测速装置的要求是分辨能力强、高精度和尽可能短的检测时间。在机车电气系统中存在着较为恶劣的电磁环境, 因此要求产品本身要具有较强的抗干扰能力。

1 霍尔传感器

我们知道, 当将一块通电的半导体薄片垂直置于磁场中时, 薄片两侧由此会产生电位差, 此现象称为霍尔效应。此电位差称为霍尔电势, 电势的大小E=KIB/d, 式中K是霍尔系数, d为薄片的厚度, I为电流, B为磁感应强度。

霍尔器件是由半导体材料制成的一种薄片, 在垂直于平面方向上施加外磁场B, 在沿平面方向两端加外电场, 则使电子在磁场中运动, 结果在器件的两个侧面之间产生霍尔电势。其大小和外磁场及电流大小成比例。霍尔传感器由于其体积小, 无触点, 动态特性好, 使用寿命长等特点, 故在测量转动物体旋转速度领域得到了广泛应用。

在测量电机转速时, 利用霍尔输出正比于控制电流和磁感应强度乘积的关系, 可分别使其中一个量保持不变, 另一个量作为变量;或两者都作为变量。因此, 霍尔元件大致可分为两种类型的应用。当保持元件的控制电流恒定, 而使元件所感受的磁场因元件与磁场的相对位置、角度的变化而变化时, 元件的输出正比于磁感应强度;当元件的控制电流和磁感应强度都作为变量时, 元件的输出与两者乘积成正比。

霍尔元件也可以用来测量旋转体转速, 利用霍尔元件测量转速的方案很多。其一是将永久磁铁装在旋转体上, 霍尔元件装在永久磁铁旁, 相隔1mm左右。当永久磁铁通过霍尔元件时, 霍尔元件输出一个电脉冲。由脉冲信号的频率便可得到转速值。其二是将永久磁铁装在靠近带齿旋转体的侧面, 磁铁N极与S极的距离等于齿距。霍尔元件粘贴在磁极的端面。齿轮每转过一个齿, 霍尔元件便输出一个电脉冲, 测定脉冲信号的频率便可得到转速值。

2 8253与8255芯片

对转速的测量主要是对霍尔元件产生的电脉冲的频率测量。我们应用8086作为CPU, 并通过串行总线与计算机相连, 利用Intel公司的8253定时器芯片作为时钟产生脉冲, 通过8255芯片来读入与输出。

Inte l8253是NMOS工艺制成的可编程计数器/定时器, 有几种芯片型号, 外形引脚及功能都是兼容的, 只是工作的最高计数速率有所差异, 例如8253 (2.6MHz) , 8253-5 (5MHz) 。8253内部有三个计数器, 分别成为计数器0、计数器1和计数器2, 他们的机构完全相同。每个计数器的输入和输出都决定于设置在控制寄存器中的控制字, 互相之间工作完全独立。每个计数器通过三个引脚和外部联系, 一个为时钟输入端CLK, 一个为门控信号输入端GATE, 另一个为输出端OUT。每个计数器内部有一个8位的控制寄存器, 还有一个16位的计数初值寄存器CR、一个计数执行部件CE和一个输出锁存器OL。

8255芯片是一个并行输入/输出的LSI芯片, 多功能的I/O器件, 可作为CPU总线与外围的接口。具有24个可编程设置的I/O口, 即使3组8位的I/O口为PA口, PB口和PC口。它们又可分为两组12位的I/O口, A组包括A口及C口 (高4位, PC4~PC7) , B组包括B口及C口 (低4位, PC0~PC3) 。A组可设置为基本的I/O口, 闪控 (STROBE) 的I/O闪控式, 双向I/O3种模式;B组只能设置为基本I/O或闪控式I/O两种模式。而这些操作模式完全由控制寄存器的控制字决定。

3 测速装置主要思路

利用8253定时器0与定时器1产生的时钟脉冲来控制8255来定时扫描, 当PA0口读数为高电平时, 8253定时器2开始置初值, 当8255的PC0输出高电平时使8253的GATE2为高, 从而使计数器2开始计数, 直至PA0为低电平时计数停止, 此时可从锁存器中读入所测数值, 经过适当的计算就可得到脉冲的频率, 进而可知道直流电机的转速。可以通过串行总线将8086CPU与计算机相连, 从计算机屏幕上直接显示测量数据, 并且本装置具有实时扫描的作用, 可以用于转速不断变化中的电机测速。

利用流程图表示如下:

本装置操作方便, 且简单易行, 反应较灵敏, 本测速系统采用集成霍尔传感器敏感速率信号, 具有频率响应快、抗干扰能力强等特点。霍尔传感器的输出信号经信号调理后, 通过单片机对连续脉冲记数来实现转速测控, 并且充分利用了单片机的内部资源, 有很高的性价比。经过测试并对误差进行分析发现, 该系统的测量误差在7%以内, 并且在测量范围内转速越高测量精度越高, 所以该系统在一般的转速检测和控制中均可应用。

篇4：霍尔传感器问答

将霍尔元件、放大器、温度补偿电路及稳压电源等做在一个芯片上称之为集成霍尔传感器(简称霍尔传感器)。霍尔传感器分为线性型和开关型两大类。

线性型霍尔传感器的输出电压与外加磁场强度呈线性关系。UGN-3501T(或HP503)的结构框图、图形符号及外形如图1所示。3501有两种后缀，T型厚度为2.03mm，U型为1.54mm。线性型霍尔传感器尺寸小、频响宽、动态特性好，而且在±0.15T范围内有较好的线性度。因此可以广泛应用在测量、自动控制等领域。

开关型霍尔传感器的特点：当有磁场作用在传感器上时，根据霍尔效应原理，霍尔元件输出霍尔电压，经放大后，输出高电平，这种状态人们称它为“开状态”。当磁场减弱时，霍尔元件输出电压很小，此时输出低电压，这种状态称之为“关状态”。这样，一次磁场强度的变化，就使传感器完成了一次开关动作。开关型霍尔传感器内部结构及图形符号，如图2所示。

开关型霍尔传感器的应用范围较广，这是因为传感器输出电流可达几十毫安，可直接带动小型继电器。因此，用继电器就可以在各种装置中起到控制作用了。

2 如何检测和应用线性型霍尔传感器？

线性型霍尔传感器有单端输出(三个引脚)和双端输出的(4或8个引脚)两种，如图3所示。

线性型霍尔传感器的典型产品见表1。

测试线性型霍尔传感器的好坏可以按图3搭接一个测试电路，以三端引脚的3503U(电动自行车上调速用)为例。

在图4中，电源电压为直流6V，测试电表为UT60E数字万用表(拨在档)，测试时，用一个条形磁铁，S极逐渐靠近霍尔传感器有型号标志的一面，数字万用表的电压应逐步升高，可由静态时的3.2V上升至3.5V。如果同时用一块N极的磁铁靠近传感器无字的一面，数字万用表电压可达到4V以上。而且电压的升高是随着磁铁的靠近，逐渐增加的(线性关系)。有上述变化的线性型霍尔传感器就是好的。

线性型霍尔传感器的应用范围很广，下面仅介绍两种类型的具体应用，如图5和图6所示。

3 开关型霍尔传感器可控制哪些元器件？

开关型霍尔传感器可直接控制发光二极管，如图7(a)所示，平时发光二极管不亮，但磁铁靠近霍尔传感器时，发光二极管发光。

开关型霍尔传感器还可以通过晶体管再去控制发光二极管，如图7(b)所示，平时发光二极管发光，当磁铁靠近霍尔传感器时，发光二极管睛灭。

开关型霍尔传感器还可以通过晶体管控制继电器的通断，如图7(c)所示。平时继电器不吸合，当磁铁靠近霍尔传感器时，继电器吸合。继电器的吸合电压应等于或略小于电源电压的数值。

开关型霍尔传感器还可以驱动双向晶闸管带动220V灯泡等负载，如图7(d)所示。平时双向晶闸管不导通，当磁铁靠近霍尔传感器时，双向晶闸管导通，灯泡亮，但当磁铁离开霍尔传感器时，双向晶闸管关断，灯泡就灭了。如果想让磁铁离开霍尔传感器，双向晶闸管不关断，灯泡不灭，可以用双稳态输出(带锁存)的H1300开关型霍尔传感器代替A3144。代替后，当磁铁的S极靠近H1300有型号标志的一面时，双向晶闸管导通，且在磁铁离开后维持导通，只有当磁铁的N极再靠近霍尔传感器有型号标志的一面时，双向晶闸管才关断。

开关型霍尔传感器还可以控制反相器输出端高低电平的变化，如图7(e)和7(f)所示。平时反相器输出为低电平，当磁铁靠近霍尔传感器时，反相器输出变为高电平。霍尔传感器可以直接控制TTL型或CMOS型的反相器或其他数字集成电路。

篇5：霍尔传感器测速

人们根据霍尔效应, 利用各种材料制作成的器件就是霍尔元件, 霍尔元件和其他电路集成在芯片上就成了霍尔传感器。它根据周围磁场的变化输出一定幅值的电压, 能被单片机识别的脉冲信号, 单片机通过定时计数脉冲个数, 就能够计算出被测物体的转速。通过脉冲信号计数测量转速的方法分别有测频率周期法、测周期法、测频法, 众所周知转速是以转/ 分钟为计量单位, 即在一分钟内的转数, 由于传感器测量输出的脉冲数和转数成正比关系, 因此我们采用测频法。转化成数学关系式为n=60/PT, 其中n为被测物转速, P为被测物转一周测得的脉冲数, T为输出信号的周期。

2 系统硬件组成

该应用的硬件主要由单片机系统、霍尔传感器模块、显示模块、电动机模块、按键模块、继电器模块、声光报警模块组成。通过按键设定转速值, 当测量的转速小于设定值时, LED灯闪烁同时蜂鸣器发出警报, 继电器选择性动作 (如果需要输出控制信号则动作) ;可以连续读出测量转速;具有断电保护功能, 即通过按键设置的转速值断电重新启动后数据不会发生改变。

2.1 单片机系统

我在选择单片机的时候, 尽可能选择价格便宜、满足功能需求即可, 51 系列单片机是非常适合的, 而且编程简单, 通用性强, 所以我采用STC89C52 单片机。

2.2 霍尔传感器模块

A3144 型霍尔传感器是一种开关型非接触式传感器, 具有工作温度宽、灵敏、稳定、测量精确、体积小的特点, 能在一些恶劣环境下运行, 如振动、粉尘、油污等都不怕。该模块通过检测贴在电机转动轴上的永磁铁磁场, 然后输出矩形脉冲电压给单片机, 再由单片机对脉冲信号进行数据处理, 便可测得转速。

2.3 电动机模块

该系统采用3V直流电动机, 配有可变电阻器, 通过调节电阻器阻值, 改变电机输出的转速, 从而模拟在不同转速下测得不同的数值, 该电机模块能实现0-20000r/min的调节功能。为了能够得到稳定的脉冲信号, 需要在电机轴的叶片上对称的贴上两块永磁铁。

2.4 显示模块

LCD1602 显示字符和数字方便, 控制简单, 体积相对数码管小, 显示的字符多, 内容相当丰富, 功耗低等优点, 因此该系统采用LCD1602 液晶显示器。

2.5 按键模块

该系统共有3 个按键, 设置键S1、数值增加键S2 和数值减小按键S3。按键采用中断方式检测, 这样能避免程序不断的进行扫描, 节省资源。

当按下S1 时, 则转入预设界面, 设置转速的临界值, 可通过S2 或者S3 完成增加或者减少设置, 如果一直按住S2 或者S3 按键, 则数值连续增加或者连续减少。设置完成后, 按下S1 键即退出并成功设置预设值, 该设置具有断电保护功能, 设置好的数值被保存在单片机内部存储器中, 只要恢复电源后数据就被读出来。

2.6 继电器模块

选用5V继电器作为单片机输出控制信号的触点, 该信号能传给PLC也能直接传给接触器, 实现了弱电控制强度的功能。根据测量的转速判断具有选择性地使继电器动作, 控制灵活多样, 能满足不同的需求。该模块由输入电压5V继电器、三极管、限流电阻、 LED灯构成。

2.7 声光报警模块

声光报警主要是模拟单片机输出到用于控制皮带输送机状态的PLC系统, 能够比较直观的反应被测物的转速已经低于预设值, 必须采取进一步的措施, 否则将导致严重的后果, 皮带输送机常见的故障有断带或者皮带打滑, 当出现这种情况时, 从动滚筒的转速是很低甚至降到0, 此时必须将设备停止下来, 同时要将其他关联设备停机, 从而避免更大的事故发生。

3 系统软件设计

系统主函数流程如下:初始化→启动脉冲检测→定时计数→比较转速值→小于则报警→返回并显示转速值 (中间如果有按键按下, 则进入预设值设置子函数) 。

系统运行后, 启动测量子函数, 单片机中断功能记录脉冲次数, 定时器计时1S中断后读取脉冲数, 经数学关系式计算和BCD码转化后得到转速值, 通过LCD显示器显示出来, 并进行数据比较, 即实测值与预设值比较, 如果小于预设值, 产生声光报警, 同时选择性输出信号使继电器动作。

4 结论与展望

篇6：霍尔传感器的应用

关键词: 霍尔元件传感器应用

中图分类号: TQ153 文献标识码: A文章编号: 1007-3973 (2010) 04-097-02

1 霍尔器件的工作原理

在磁场作用下,通有电流的金属片上产生一横向电位差,这个电压和磁场及控制电流成正比: VH=K╳|H╳IC|式中VH为霍尔电压,H为磁场,IC为控制电流,K为霍尔系数。在半导体中霍尔效应比金属中显著,故一般霍尔器件是采用半导体材料制作的。

用霍尔器件,可以进行非接触式电流测量,众所周知,当电流通过一根长的直导线时,在导线周围产生磁场,磁场的大小与流过导线的电流成正比,这一磁场可以通过软磁材料来聚集,然后用霍尔器件进行检测,由于磁场与霍尔器件的输出有良好的线性关系,因此可利用霍尔器件测得的讯号大小,直接反应出电流的大小,即:I∞B∞VH其中I为通过导线的电流,B为导线通电流后产生的磁场,VH为霍尔器件在磁场B中产生的霍尔电压、当选用适当比例系数时,可以表示为等式。霍尔传感器就是根据这种工作原理制成的。

2霍尔传感器的特点

霍尔器件具有许多优点,它们的结构牢固,体积小,重量轻,寿命长,安装方便,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;霍尔开关器件无触点、无磨损、输出波形清晰、无抖动、无回跳、位置重复精度高(可达μm级)。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-55℃～150℃。按照霍尔器件的功能可将它们分为:霍尔线性器件和霍尔开关器件。前者输出模拟量,后者输出数字量。

3 霍尔传感器的类型

传感器种类很多,分类标准不一样,叫法也不一样,常见的有电阻传感器、电感式传感器、电容式传感器、温度传感器、压电式传感器、霍尔传感器、热电偶传感器、光电传感器、数字式位置传感器等。在数控机床上应用的传感器主要有光电编码器、直线光栅、接近开关、温度传感器、霍尔传感器、电流传感器、电压传感器、液位传感器等。

4 HST霍尔传感器原理结构

图1 HST霍尔传感器原理结构图

5 霍尔传感器的应用

以HST霍尔传感器在电动自行车上的应用为例来说明:

(1)目前流行的电动自行车、电动摩托车大都使用直流电机,对直流电机调速的控制器有很多种类。电动车控制器核心是脉宽调制(PWM)器,而一款完善的控制器,还应具有电瓶欠压保护、电机过流保护、刹车断电、电量显示等功能。电动车控制器以功率大小可分为大功率、中功率、小功率三类。电动自行车使用小功率的,货运三轮车和电摩托要使用中功率和大功率的。

(2)实例应用

下面是上海某品牌电动自行车控制器,该控制器使用LM324、LM393和LM339制作的有刷控制器可靠性是很高的,就是器件数量多些。该控制器仅用一片LM339制作有刷控制器部分。用另一块LM339制成电量显示部分。显示部分见图3,电路原理见图4所示。

该控制器的调速采用了光电速度转把。由于北方干燥,沙土灰尘大,影响了光电速度转把的使用。实践证明,完全可以用霍尔速度转把替代它。

(3)改装要点

光电速度转把改为霍尔速度转把关键有两点:一是加装+5V稳压电源;二是根据原速度信号输出点信号变化规律,选用相应信号变化的霍尔调速转把。

该有刷控制器以PWM电路为核心,前面有三角波发生器、电瓶欠压检测、电机过电流检测;后面有驱动、功率开关等。每部分都是独立的。检查调试都比较方便。三角波发生器由IC2A、R17、C5、D2、R9、R10等组成施密特振荡器,在C5上产生三角波。脉宽调制器是IC2B,它的输入之一⑥脚,为来自C5上的三角波,输入之二⑦脚,是来自速度转把(J1)①脚的速度信号。从IC2B①脚输出调宽脉冲,送互补推挽放大器。互补推挽驱动由T3、T4组成,脉冲高电平到来,上管NPN管T4导通,12V加到功率管T1、T2的栅极,T1、T2导通;脉冲低电平到来,上管NPN管T4截止。下管PNP管T2导通,将T1、T2栅极的电荷迅速放掉,T1、T2截止。电池欠压保护由IC2C组成电压比较器,当电瓶电压低于31.5V时,它的⒁脚变为低电位,相当于R13输入一端接地,将转把速度信号降到接近零伏。使IC2B①脚呈低电平,T4截止、T3导通;T1、T2截止。过电流保护由IC2D组成电压比较器,当过电流时。R4右端电位变低.通过R5加到IC2D⑾脚,比较器翻转⒀脚变为低电位,同样相当于R13输入一端接地.将转把速度信号降到接近零伏,使T1、T2截止。

以上介绍的是HST霍尔传感器在电动自行车调速控制器中的应用,经以上改装后该控制器的性能更加稳定,适应范围更加宽广。其他控制方面的应用还有很多,这里不再叙述;仅以此文和大家交流。

参考文献:

[1] 杨庆新.电磁场应用技术讲义[R].河北工业大学,2006.2.

篇7：霍尔传感器的应用探讨

霍尔元件是一种基于霍尔效应的磁传感器,已发展成一个品种多样的磁传感器产品族,并已得到广泛的应用。霍尔器件具有许多优点,它们的结构牢固,体积小,重量轻,寿命长,安装方便,功耗小,频率高(可达1 MHz),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;霍尔开关器件无触点、无磨损、输出波形清晰、无抖动、无回跳、位置重复精度高(可达μm级)[2]。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-55 ℃～150 ℃。霍尔元件应用非常广泛,例如力、力矩、压力、应力、位置、位移、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,转变成电量来进行检测和控制。本文主要对霍尔元件测量位移的诸多问题进行了研究试验及探讨[1]。

1 霍尔元件的选用原则

现代传感器在原理与结构上千差万别,如何根据具体的测量目的、测量对象以及测量环境合理地选用传感器,是在进行某个量的测量时首先要解决的问题。当传感器确定之后,与之相配套的测量方法和测量设备也就可以确定了。测量结果的成败,在很大程度上取决于传感器的选用是否合理。

1.1 根据测量对象与测量环境确定传感器的类型

要进行—个具体的测量工作,首先要考虑采用何种原理的传感器,这需要分析多方面的因素之后才能确定。因为,即使是测量同一物理量,也有多种原理的传感器可供选用,哪一种原理的传感器更为合适,则需要根据被测量的特点和传感器的使用条件考虑以下一些具体问题:量程的大小;被测位置对传感器体积的要求;测量方式为接触式还是非接触式;信号的引出方法,有线或是非接触测量;传感器的来源,国产还是进口,价格能否承受,还是自行研制。在考虑上述问题之后就能确定选用何种类型的传感器,然后再考虑传感器的具体性能指标[6]。

1.2 灵敏度的选择

通常,在传感器的线性范围内,希望传感器的灵敏度越高越好。因为只有灵敏度高时,与被测量变化对应的输出信号的值才比较大,有利于信号处理。但要注意的是,传感器的灵敏度高,与被测量无关的外界噪声也容易混入,也会被放大系统放大,影响测量精度。因此,要求传感器本身应具有较高的信噪比,尽量减少从外界引入的干扰信号。传感器的灵敏度是有方向性的。当被测量是单向量,而且对其方向性要求较高,则应选择其它方向灵敏度小的传感器;如果被测量是多维向量,则要求传感器的交叉灵敏度越小越好[1]。

1.3 频率响应特性的选择

传感器的频率响应特性决定了被测量的频率范围,必须在允许频率范围内保持不失真的测量条件,实际上传感器的响应总有—定延迟,希望延迟时间越短越好。传感器的频率响应高,可测的信号频率范围就宽,而由于受到结构特性的影响,机械系统的惯性较大,因有频率低的传感器可测信号的频率较低。在动态测量中,应根据信号的特点(稳态、瞬态、随机等)响应特性,以免产生过火的误差[5]。

1.4 线性范围的选择

传感器的线性范围是指输出与输入成正比的范围。从理论上讲,在此范围内,灵敏度保持定值。传感器的线性范围越宽,则其量程越大,并且能保证一定的测量精度。在选择传感器时,当传感器的种类确定以后首先要看其量程是否满足要求。但实际上,任何传感器都不能保证绝对的线性,其线性度也是相对的。当所要求测量精度比较低时,在一定的范围内,可将非线性误差较小的传感器近似看作线性的,这会给测量带来极大的方便[2]。

1.5 稳定性的选择

传感器使用一段时间后,其性能保持不变化的能力称为稳定性。影响传感器长期稳定性的因素除传感器本身结构外,主要是传感器的使用环境。因此,要使传感器具有良好的稳定性,传感器必须要有较强的环境适应能力。在选择传感器之前,应对其使用环境进行调查,并根据具体的使用环境选择合适的传感器,或采取适当的措施,减小环境的影响。传感器的稳定性有定量指标,在超过使用期后,在使用前应重新进行标定,以确定传感器的性能是否发生变化。在某些要求传感器能长期使用而又不能轻易更换或标定的场合,所选用的传感器稳定性要求更严格,要能够经受住长时间的考验[1]。

1.6 精度的选择

精度是传感器的一个重要的性能指标,它是关系到整个测量系统测量精度的一个重要环节。传感器的精度越高,其价格越昂贵,因此,传感器的精度只要满足整个测量系统的精度要求就可以,不必选得过高。这样就可以在满足同一测量目的的诸多传感器中选择比较便宜和简单的传感器。如果测量目的是定性分析的,选用重复精度高的传感器即可,不宜选用绝对量值精度高的;如果是为了定量分析,必须获得精确的测量值,就需选用精度等级能满足要求的传感器。对某些特殊使用场合,无法选到合适的传感器,则需自行设计制造传感器。自制传感器的性能应满足使用要求。

2 霍尔元件研究(不等位电势及其补偿)

根据霍尔效应,人们称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[4]。

在实际使用中,存在着各种影响霍尔元件精度的因素,即在霍尔电动势中叠加着各种误差电势,这些误差电势产生的主要原因有两类:一类是由于制造工艺的缺陷;另一类是由于半导体本身固有的特性。不等位电势和温度是影响霍尔元件主要误差的两个因素。当霍尔元件的控制电流为IA时,若元件所处位置磁感应强度为零,则它的霍尔电势应该为零,但实际不为零。这时测得的空载霍尔电势称不等位电势。不等位电势与霍尔电势具有相同的数量级,有时甚至超过霍尔电势[5]。实用中,想消除不等位电势极其困难,因而只有采用补偿的方法。一个矩形霍尔片由两对电极,各个相邻电极之间有4个电阻R1、R2、R3、R4,因而可以把霍尔元件视为一个4臂电阻电桥,不等位电势就相当于电桥的初始不平衡输出电压,如图1所示。理想情况下,不等位电势为零,即电桥平衡。若两个霍尔电极不在同一等位面上时,电桥不平衡,不等位电势不等于零,此时必须采取电路补偿的方法以消除不等位电势。

(a) 不对称电极 (b) 电级等级电桥

图2给出了两种补偿电路,图2(a)是在电阻值较大的桥臂上并联电阻,图2(b)是在两相邻桥臂上并联电阻,以增加电极等效电桥的对称性。

(a) 在阻值较大的桥臂上并联电阻 (b) 在两相邻桥臂上并联电阻

3 直流激励时霍尔传感器位移测量电路探讨

3.1 位移测量电路分析

直流激励时霍尔传感器位移电路图如图3所示。控制极通过两个反向稳压二极管接到±4 V的直流稳压电源上,以确保控制极之间的电压为4 V。输出极的某端接至RW1电位器的可调端,调节不等位电势。不需要转换电路是由于霍尔元件输出的是电量值。最后经一级放大电路输出[3]。测量时,先调机械零位:调节测微头使得霍尔元件位于同极性相对放置两块永久磁钢的正中间;再调电气零位:调节RW1使得数字表显示为零。测量方法:(1) 连续曲线法:向某一方向调节测微头数圈,读第一个数据,再向相反方向每旋转一圈读一个数据,到机械零位时电压不为零(不回零度误差),再继续每旋转一圈读一个数据直至数圈;(2) 断续曲线法:向某一方向调节测微头一圈,读第一个数据,继续每旋转一圈读一个数据直到机械零位,再向相反方向旋转数圈回到机械零位读一个数据电压不为零(不回零度误差),继续每旋转一圈读一个数据直至数圈。数据表格如表1;曲线如图4所示。

3.2 不等位电势测量分析

测量不等位电势时,按照不等位电势的概念进行,使得霍尔元件位于同极性相对放置两块永久磁钢的正中间,不使用电气零位(RW1为零),直接测量霍尔元件的输出电压,约40 mV[6]。

3.3 运算放大器分析

HA17741运算放大器实际就是uA741,它的主要指标为:输入失调电压10 mV,开环输入电阻1 MΩ,开环增益88 db～100 db,单位增益带宽1 MHz,输出开环阻抗60 Ω,输出电压转换速度0.5 V/us。内含单个放大器,是高增益运算放大器,常用于军事、工业及商业应用。这类单片硅集成电路器件提供输出短路保护和闭锁自由运作。

调零电阻及内部功能图如图5所示:

Offset Null为偏置(调零端),Vin(-)为反向输入端,Vin(+)为正向输入端,Vee为接地,Vout为输出,Vcc为接电源,Nc为空脚。

uA741运算放大器实际电路配置放大倍数约8倍,首先将运算放大器的输入端短路(R2、R3的左侧端)进行调零,再给定一定的输入信号值,测量放大器的输出端电压,将输出信号与输入信号之比即可[3]。

4 结论

本文介绍了一种霍尔传感器模板设计与实现。首先,根据需求进行了传感器、放大器等选择设计。其中选择了霍尔传感器,HA17741,其次,针对系统所使用的霍尔传感器的性能和发展情况做了简单介绍。最后,根据所选用的硬件设施进行连接,完成了电路图,并根据硬件图做了相关试验,完成了调试。达到了设计要求。其试验的结果是霍尔元件的移动改变磁场强度,与霍尔电势的线性关系,使得对霍尔传感器的原理、特性及应用进行了探讨,有较强的典型性,而且本系统的设计具有功能强、成本低、元件少、可靠性好、简单易行、使用范围广等特点。同时这种设计可根据具体情况作相应的扩展,使其满足更多更高的要求。

参考文献

[1]彭军.传感器与检测技术[M].西安:西安电子科技大学出版社,2003,11:116-254.

[2]赵继文.传感器与应用电路设计[M].北京:科学出版社,2002,9:130-200.

[3]张庆玲.检测技术理论与实践[M].北京:北京航空航天大学出版社,2007,8:87-89.

[4]成辉.传感器的理论与设计基础及其应用[M].北京:国防工业出版社,1999.

[5]霍尔传感器及应用电路[J].北京电子报,1994(合订本):381.

篇8：霍尔传感器测速

霍尔效应（Hall effect）作为一种磁电效应，它是1879年由美国物理学家霍尔（E.H.Hall）发现并以此命名的，因为半导体材料的霍尔效应比较明显，因此现在有各种各样的用半导体制成的霍尔传感器.霍尔传感器结构简单，精确度高，在电、磁测量中有着广泛的应用前景，本文主要浅谈霍尔传感器测周期在生活中的应用.

1霍尔效应原理

霍尔效应原理如图1所示.在洛伦兹力的作用下，上下表面將分别有正负电荷积聚，形成横向电场E

H （称为霍尔电场），达到平衡时，qEH=qvB或EH=vB洛伦兹力与电场力抵消，霍尔电压为

U=φ1-φ2=vBb（1）

b是导体板长度，d代表板厚，v代表载流子定向运动的平均速率，则v可看作载流子定向运动在单位时间所走过的路程，故单位时间内流过导体板横截面积bd的电荷等于体积 vbd内的电荷.设单位体积内载流子数为n，则这份电荷等于qnvbd，流过横截面的电流为I=qnvbd.

将其代入（1）得：

U=IBnqd（2）

2用霍尔传感器测周期原理

用霍尔传感器HC和“838”计算器组成电路原理图如图2所示.我们不妨把图2装置叫作周期测量仪.UCC=3V，R1=910Ω，R2，R3为分压电阻.接通电源，霍尔传感器HC输出高电平，当磁感应强度B增加到阈值时，输出U0立即变为低电平，当磁感应强度B低到释放点时，U0从低电平调到高电平.经过一周期，磁钢接近一次霍尔传感器，自动发出检测脉冲，经R2，R3分压后，由C，D两点取出的脉冲信号送入“838”计算器的“=”号键两端作计数.

制作时，打开“838”计算器的后盖，找出与“=”键相应的铜箔接点.这两点间有1.5V的电压，焊出两根引线，正接点接“C”点，另一点接“D”点.计数时，合上计算器电源，再依次按动键“0”，“+”，“1”每经过一个周期，HC检测到的信号即送入计算器”=”两端作一次累加计数.当计算器显示1时开始计时，经过n个周期，计算器读数n+1时停此计时.读出总时间t，周期T：

T=tn（3）

3霍尔传感器测周期在生活中的应用3.1测圆盘转的圈数

测圆盘转的圈数原理图如图3所示，一绕轴圆面，圆面上均匀分布着磁钢，霍尔传感器紧挨圆面边沿.霍尔传感器按图2周期测量仪的原理图安装.

圆面绕轴转动，磁钢与周期测量仪相遇，磁钢与霍尔传感器相遇一次，计算器读数累加一次，先测出转一圈的读数A.圆的半径R，共转过的读数为n，总路程为s：

s=2nπRA（4）

我们读出计算器读数，就能用（4）算出小汽车一天的里程.

3.2小汽车一天里程的测量

在触发叶轮上，均匀安装4块磁钢，从经过飞轮转轴的外壳（外壳固定在小汽车上），焊接一根钢板出来，钢板长度与磁钢离轴心距离相等.

将霍尔集成块安装在钢板末端，车轮转动，霍尔传感器与磁钢第一次相遇时计算器显示“1”，经过一天的行驶，计算器读书数n，测得车轮半径R.一天行驶路程为s：

s=2n-1πR4（5）

我们读出计算器读数，根据已知量用（5）就可算出小汽车一天的里程.

3.3电风扇转速的测量