傳感器原理-速度傳感器(磁電霍爾)

《傳感器原理-速度傳感器(磁電霍爾)》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《傳感器原理-速度傳感器(磁電霍爾)（78頁(yè)珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、速度測(cè)量概述1、轉(zhuǎn)速測(cè)量中主要考慮的問(wèn)題1）被測(cè)物體運(yùn)動(dòng)的速度范圍高速(5OO2OOOOOr/min) 超高速(500600000r/min) 全速(0.10600000r/mir)適用的測(cè)速 傳感器較多超低速（0.102.00r/min） 低速（0.5500r/min）2）被測(cè)物體可測(cè)點(diǎn)幾何形狀帶銷(xiāo)、微型電機(jī)例：光軸、齒輪、葉片、帶孔、帶槽、3）壞境條件4）動(dòng)態(tài)/靜態(tài)時(shí)的顯示、記錄、控制5）誤差、響應(yīng)時(shí)間、輸出控制形式2、轉(zhuǎn)速測(cè)量的分類(lèi)及實(shí)現(xiàn)方案根據(jù)傳感器安裝方式: 1接觸式2非接觸式根據(jù)傳感器不同:1磁電2光電3霍爾4磁敏傳感器測(cè)量范圍(kHz)感應(yīng)對(duì)象檢測(cè)距離(mm)應(yīng)用場(chǎng)合磁敏傳感器0

2、10鐵、電工鋼0.51.5速度、位移磁電傳感器505000電工鋼0.5-1速度霍爾傳感器010磁鐵15速度、位移光電傳感器010自然光、紅外115速度、位移光接近開(kāi)關(guān)0-200HZ金屬15速度、位移3、轉(zhuǎn)速測(cè)量電路1）轉(zhuǎn)速測(cè)量?jī)x的基木組成:頻率T轉(zhuǎn)速N=f/分頻數(shù)單位r/minr/s 4、轉(zhuǎn)速傳感器的選擇原則定數(shù)釆樣：這種方法其實(shí)是測(cè)量單個(gè)脈沖的周期 或指能個(gè)數(shù)脈沖的總周期。這種測(cè)量脈沖的方法 又叫做測(cè)周法。定時(shí)釆樣。這種方法其實(shí)是測(cè)量單位時(shí)間的脈沖 個(gè)數(shù)。這種測(cè)量脈沖的方法又叫做測(cè)頻法。 測(cè)量環(huán)境價(jià)格 測(cè)量范圍可靠性系統(tǒng)功耗霍爾效應(yīng)和霍爾元件的工作原理1、霍爾效應(yīng)在半導(dǎo)體薄片中通以電流I,在

3、與薄片垂直方向加磁場(chǎng)B,則在半導(dǎo)體薄片的另外兩端， 盤(pán)生一個(gè)大小與控渝電流I和B乘積成正比的電動(dòng)勢(shì)，這種現(xiàn)象稱為霍 爾效應(yīng)。該電勢(shì)稱為霍 爾電勢(shì)，該薄片稱為霍爾元件。2、霍爾電勢(shì)單位磁感應(yīng)強(qiáng)度和單位控制電流作用時(shí)，所 能輸出的霍爾電勢(shì)的大小。單位是mV/ (inA-T) 式中n半導(dǎo)體單位體 積中的載流子數(shù) e電子電量KH霍爾元件靈敏度,KH=1/ned意義：與材料的物理性質(zhì)和幾何尺寸有關(guān)，決 定霍爾電勢(shì)的強(qiáng)弱?；舳骷∧せ翘岣哽`敏度的一個(gè)途徑。若磁感應(yīng)強(qiáng)度B的方向與霍爾元件的平面法線夾 角為e時(shí)，霍耳電勢(shì)應(yīng)為：K = K“IB cos霍爾器件符號(hào)般為 4 mmX2mmX0. 1mmC綠色

4、導(dǎo)線輸入電流端。C、D：霍耳輸出端，稱為或輸出端。二.材料及結(jié)構(gòu)特點(diǎn)霍爾元件一般采用具有N型的錯(cuò)、磔化錮和碑化 鋼等半導(dǎo)體單晶材料制成。Aigg1 僦化鋼元件的輸出較大，但受溫度的影響也較大。2儲(chǔ)元件的輸出雖小，但它的溫度性能和線性度卻比較好。3碑化鋼元件的輸出信號(hào)沒(méi)有錚化鋼元件大，但是受溫 度的影響卻比僦化鋼的要小，而且線性度也較好。采用碑化鋼為霍爾元件的材料得到普遍應(yīng)用材料：錯(cuò)/硅、碑化彖 碑化鋼、舖化錮/霍爾元件的主要特性參數(shù): (1)輸入電阻和輸岀電阻輸入電阻：控制電極間的電阻輸出電阻：霍爾電極之間的電阻(2)額定控制電流和最大允許控制電流 額定控制電流：當(dāng)霍爾元件有控制電流使其本身在

5、 空氣中產(chǎn)生10C溫升時(shí)，對(duì)應(yīng)的控制電流值最大允許控制電流：以元件允許的最大溫升限制所對(duì) 應(yīng)的控制電流值(3)不等位電勢(shì)q和不等位電阻廠。不等位電勢(shì)：當(dāng)霍爾元件的控制電流為額定值時(shí)， 若元件所處位置的磁感應(yīng)強(qiáng)度為零，測(cè)得的空載霍 爾電勢(shì)。不等位電勢(shì)是由霍爾電極2和之間的電阻決定的,r 稱不等位電阻022*霍爾元件的主要技術(shù)指標(biāo)型號(hào)材料控制 電流 (mA)電壓 (mV, D.1T)輸入 電阻(Q)輸出 電阻 (Q)靈敏度(mV/mA.T)篇?jiǎng)?mV)溫系沏 VH度姒丿EA218InAs1008.531.5 0.35 136.52.40.75 540302.5-0.02MF07FZZInSb104

6、0-2908-608-65土 10-2MF19FZZInSb1080-6008-608-65-10-2MH07FZZInSbIV80-12080-40080-43010-0.3MH19FZZInSbIV150-25080-40080-430土 10-0. 3KH-400AInSb5250-550240-55050-11050-110010 開(kāi)啟閾值，高電平VT導(dǎo)通，具有吸收電流的負(fù)載能力磁場(chǎng)減弱：Vh減小，放大，整形：v關(guān)閉閾值,翻轉(zhuǎn)，低電平，VT截止2、工作特性B Bop高T低，開(kāi)狀態(tài)BJ-MbMbHZEOfTSCTOfTSCTB3MAXMAXcsto0F.-nKmQCX035KmQCXOF

7、PserSRXSRXMAXMAXiiMFLOAUSS METERMFLOAUSS METER關(guān)為菇駕酋it (刖駕it)U-KBIsinQ霍爾一角位移測(cè)量表的使用用 電動(dòng)HI /實(shí)驗(yàn)探究1若閉合電路中有感應(yīng)電流,電路中就一定有電動(dòng) 勢(shì).演示實(shí)驗(yàn)并播放動(dòng)畫(huà)畫(huà)出等效電路圖實(shí)驗(yàn)探究2 在向線圈中插入條形磁鐵的實(shí)驗(yàn)中, 磁鐵的磁場(chǎng)越強(qiáng)、插入的速度越快, 矜生的感血電流就越大。實(shí)驗(yàn):電磁感應(yīng)插磁鐵實(shí)驗(yàn)探究3:-、磁電感應(yīng)式傳感器工作原理導(dǎo)體在穩(wěn)恒均勻磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)穩(wěn)恒均勻磁場(chǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)度; L：導(dǎo)體有效長(zhǎng)度； V：導(dǎo)體相對(duì)磁場(chǎng)運(yùn)動(dòng)速度。N匝線圈處于變化的磁場(chǎng)中兩種磁電式傳感器結(jié)構(gòu)：變磁通式和恒磁通式。1、變磁

8、通式高速軸上加裝齒輪較危險(xiǎn)而不宜測(cè)量高轉(zhuǎn)速的場(chǎng)合。變鐵通感應(yīng)式2、恒定磁通式閉磁路變磁通式:2、恒定磁通式動(dòng)趾彎需針乍原理動(dòng)騒式瞽翳譬工作原理2、恒定磁通式2N 第 _ 幌.動(dòng)鐵式磁IL1感傳感器金詼刃架2 fOVM 3線圈4永久逼鐵5光悴Bo：工作氣隙磁感應(yīng)強(qiáng)度; /:每匝線圈平均長(zhǎng)度；N：線圈在工作氣隙磁場(chǎng) 中的匝數(shù)；V：相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度。1、磁電感應(yīng)式傳感器基本特性心測(cè)量電路輸入電阻;R：線圈等效電阻。傳感器的電流靈敏度為R+Rf輸出電壓和電壓靈敏度分別為提高靈敏度方法:選用具有磁能積較大的永久磁鐵；盡量小的氣隙長(zhǎng)度，以提高氣隙磁通 密度為了保證4專感器W出的線性歧,要保證線 圈始終在均勻磁場(chǎng)內(nèi)運(yùn)動(dòng)。1、磁電感應(yīng)式傳感器的測(cè)量電路微分刪域大器r 11傳感器通常具有較高的靈敏省，不需要高增滋電式傳感J *2hH1:ilul應(yīng)電1 &Magi益放大器。但磁電式傳感器是速度傳感器， 若要獲取被測(cè)位移或加速度信號(hào)，則需要配 用積分或微分電路O四、磁電感應(yīng)式傳感器的應(yīng)用動(dòng)圈式振動(dòng)速度傳感器