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1、精品资料，欢迎大家下载！湖南科技大学课程设计题目霍尔式加速度传感器作者伍文斌学院机电工程学院专业测控技术与仪器学号1403030104才旨导教币杨淑仪、凌启辉二零一七年六月二十日以上资料仅供参考，如有侵权，留言删除！目录摘要3第一章霍尔传感器根本原理444第二章加速度传感器设计方案5566第三章传感器结构参数9第四章参考文献霍尔传感器是基丁霍效应而将被测量转化成电动势输出的一种传感器.霍尔元件已开展成一个品种多样的磁传感器产品簇,并且得到广泛的应用.霍尔器件是一种磁传感器,用它可以检测磁场与其变化,可以在各种与磁有关的场合中使用.霍尔传感器以霍尔效应为其工作原理.本文的加速度传感器届丁霍尔开关
2、器件,当物体移动时,假设使其外表带上一定磁场,当其接近传感器时,会输出高电平,通过计算一定时间内的转的圈数如汽车轮胎的转动圈数,可以得到物体运动的加速度如汽车行驶的加速度.霍尔开关器件无触点、无磨损、输出波形活晰、无抖动、无回跳、位置重复精度高.取用了各种补偿和保护举措的霍尔器件的工作温度X围宽等特点,因此应用广泛.关键字：霍尔效应；霍尔开关器件；转动；加速度第一章霍尔传感器根本原理所谓霍尔效应,是指磁场作用丁载流金届导体、半导体中的载流子时,产生横向电位差的物理现象.金届的霍尔效应是1879年被美国物理学家霍尔发现的.当电流通过金届箔片时,假设在垂直丁电流的方向施加磁场,如此金届箔片两侧面会
3、出现横向电位差.半导体中的霍尔效应比金届箔片中更为明显,而铁磁金届在居里温度以下将呈现极强的霍尔效应.利用霍尔效应可以设计制成多种传感器.霍尔电位差UH的根本关系为UH=RHIB/d18RH=1/nq金届19式中RH霍尔系数：n载流子浓度或自由电子浓度；q电子电量；I通过的电流；B垂直丁I的磁感应强度；d导体的厚度.应该指出：霍尔效应对丁一切导电体导体、金届半导体都成立.图1霍尔效应原理图霍尔元件是应用霍尔效应的半导体.一般用于电机中测定转子转速,如录象机的磁鼓电脑中的散热风扇等；是一种基于霍尔效应的磁传感器,已开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.霍尔元件具有许多优点,它们
4、的结构结实,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、水汽与盐雾等的污染或腐蚀.H霍尔元件结构示意图b图形符号E外形图2霍尔元件示意图1.3霍尔元件根本电路.注意三时频才一可短隔1+1约10%几千兆i10与之间臃.第二章加速度传感器设计方案当有磁场靠近霍尔元件时,霍尔元件将产生电压,撤去磁场,又将恢复低电平.当汽车在马路上行驶时,其轮胎会一起转动,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
5、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.轮胎转动时,霍尔元件将产生脉冲,由此可得到固定时间内汽车轮胎的转动次数N和转速n,汽车行驶速度vr2nr,以与汽车加速度av/t.为提升测量的灵敏度,在轮胎上等距离的安装多个永久磁铁.其中霍尔元件用其等效电路代替其原理见2.3图3电路图a霍尔元件的零位误差补偿电路所谓零位误差,就是指在无外加磁场或无控制电流的情况下,霍尔元件产生输出电压并由此而产生的误差称为零位误差.它主要表现为以下几种具体形式:1不等位电动势2寄生直流电势3感应零电势4自激场零电势.在实验中发现,对于霍尔元件来说,不等位电动势与不等位电阻是一致的,因
6、此,可以将霍尔元件等效为一个电桥,并通过调整其电阻的方法来进展补偿图4为霍尔元件的结构,其中A、B为控制电极,C、D为霍尔电极,在极间分布的电阻用R1、R2、R&R4表示,等效电路如图5所示.KiK2D图H釜尔元件结构D111t霍尔兀件的善效电路在理想情况下,R1=R2=R3=R4,即可取得零位电动势为零或零位电阻为零,从而消除不等位电动势.实际上,假设存在零位电动势,如此说明此4个电阻不完全相等即电桥不平衡.为使其到达平衡,可在阻值较大的桥臂上并联可调电阻RP或在两个臂上同时并联电阻RP和R.理论上可采用三种调整方案,第一种方案为单桥臂挂可调电阻,如图6所示;第二和第三种方案为双桥臂挂可调电
7、阻,如图7、图8所示.图6单挤智桂叫房畛阻?CJLKI1粘构嗣2等或顼&S双桥曾桂可谓电阻方式1Rfrf*t1站曲图21与城电路图3双惨冒挂可讷电阻方式2本次设计以图8所示电路作为霍尔元件的补偿电路,不但电路简单,而且测量精度高、容易操作,可作为霍尔元件补偿电路的首选.b霍尔元件的温度补偿电路霍尔元件受温度的影响较大,必须进展温度补偿,常见的温度补偿有1采用恒流源供电和输入回路并联电阻2合理选取负载电阻Rl的阻值3采用恒压源和输入回路串联电阻4采用温度补偿元件5桥路补偿电路.本次设计采用恒流源供电和输入回路并联电阻进展温度补偿.图9补偿电路C放大电路本次设计使用UA741集成放大器进展放大.第三章传感器结构参数135L05图111 第四章参考文献5版M.:机械工业.2021,1:83-87李醒飞.测控电路.第5版M.:机械工业.2006,1.2 徐恕宏.传感器原理与其设计根底M.:机械工业.1989.3 李科杰.新编传感器技术手册M.国防工业.2002,1.4 X迎春,叶湘滨.传感器原理设计与应用M.国防科技大学.2004.5 丁镇生.传感器与传感器技术应用M.电子工业.1997,10.
