霍爾傳感器位移特性實驗

1、.實驗14 直流激勵時霍爾傳感器位移特性實驗141270046 自動化 楊蕾生一、實驗?zāi)康模毫私庵绷骷顣r霍爾式傳感器的特性。二、基本原理：根據(jù)霍爾效應(yīng)，霍爾電勢UHKHIB，當(dāng)霍爾元件處在梯度磁場中運動時，它的電勢會發(fā)生變化，利用這一性質(zhì)可以進(jìn)行位移測量。三、需用器件與單元：主機(jī)箱、霍爾傳感器實驗?zāi)０濉⒒魻杺鞲衅?、測微頭、數(shù)顯單元。四、實驗步驟：1、霍爾傳感器和測微頭的安裝、使用參閱實驗九。按圖14示意圖接線（實驗?zāi)０宓妮敵鯲o1接主機(jī)箱電壓表Vin），將主機(jī)箱上的電壓表量程（顯示選擇）開關(guān)打到2V檔。2、檢查接線無誤后，開啟電源，調(diào)節(jié)測微頭使霍爾片大致在磁鐵中間位置，再調(diào)節(jié)Rw1使數(shù)顯表指

2、示為零。3、以某個方向調(diào)節(jié)測微頭2mm位移，記錄電壓表讀數(shù)作為實驗起始點；再反方向調(diào)節(jié)測微頭每增加0.2mm記下一個讀數(shù)，將讀數(shù)填入表14。表14X（mm）V(mv)作出V-X曲線，計算不同線性范圍時的靈敏度和非線性誤差。五、實驗注意事項：1、對傳感器要輕拿輕放，絕不可掉到地上。2、不要將霍爾傳感器的激勵電壓錯接成15V，否則將可能燒毀霍爾元件。六、思考題：本實驗中霍爾元件位移的線性度實際上反映的是什么量的變化？答：本人認(rèn)為應(yīng)該是實際的輸入、輸出與擬合的理想的直線的偏離程度的變化，當(dāng)X不同的時候，實際的輸出值與根據(jù)擬合直線得到的數(shù)值的偏離值是不相同的。七、實驗報告要求：1、整理實驗數(shù)據(jù)，根據(jù)所

3、得得實驗數(shù)據(jù)做出傳感器的特性曲線。實驗數(shù)據(jù)如下：表92X（mm）00.20.40.60.81.01.21.41.61.8V(mv)1.881.6791.4751.2731.0860.890.7110.5250.3390.16X（mm）2.02.22.42.62.83.03.23.43.63.8V(mv)-0.022-0.199-0.383-0.576-0.754-0.94-1.127-1.324-1.524-1.708V-X曲線如下：（1）由上圖可知靈敏度為S=V/X=-0.9354V/mm（2）由上圖可得非線性誤差：當(dāng)x=1mm時，Y=-0.93541+1.849=0.9136m=Y-0.8

4、9=0.0236VyFS=1.88Vf=m/yFS100%=1.256%當(dāng)x=3mm時:Y=-0.93543+1.849=-0.9572Vm=Y-（-0.94）=-0.0172VyFS=1.88Vf=m/yFS100%=0.915%2、歸納總結(jié)霍爾元件的誤差主要有哪幾種，各自的產(chǎn)生原因是什么，應(yīng)怎樣進(jìn)行補(bǔ)償。答：（1）零位誤差。零位誤差由不等位電勢所造成，產(chǎn)生不等位電勢的主要原因是：兩個霍爾電極沒有安裝在同一等位面上；材料不均勻造成電阻分布不均勻；控制電極接觸不良，造成電流分布不均勻。補(bǔ)償方法是加一不等位電勢補(bǔ)償電路。（2）溫度誤差。因為半導(dǎo)體對溫度很敏感，因而其霍爾系數(shù)、電阻率、霍爾電勢的輸

5、入、輸出電阻等均隨溫度有明顯的變化，導(dǎo)致了霍爾元件產(chǎn)生溫度誤差。補(bǔ)償方法是采用恒流源供電和輸入回路并聯(lián)電阻。 實驗15 交流激勵時霍爾傳感器位移特性實驗一、實驗?zāi)康模毫私饨涣骷顣r霍爾式傳感器的特性。二、基本原理：交流激勵時霍爾式傳感器與直流激勵一樣，基本工作原理相同，不同之處是測量電路。三、需用器件與單元：主機(jī)箱、霍爾傳感器實驗?zāi)０?、霍爾傳感器、測微頭、數(shù)顯單元、移相器/相敏檢波器/低通濾波器模板、雙線示波器。四、實驗步驟：1、傳感器、測微頭安裝使用同實驗九。實驗?zāi)０褰泳€見下圖2、首先檢查接線無誤后，合上主機(jī)箱總電源開關(guān)，調(diào)節(jié)主機(jī)箱音頻振動器的頻率和幅度旋鈕，用示波器、頻率表監(jiān)測Lv輸出頻率

6、為1KHz，幅值為4V的峰-峰值；關(guān)閉主機(jī)箱電源，再將Lv輸出電壓（1KHz、4V）作為傳感器的激勵電壓接入圖15的實驗?zāi)０逯小?、合上主機(jī)箱電源，調(diào)節(jié)測微頭使霍爾傳感器的霍爾片處于兩磁鋼中點，先用示波器觀察使霍爾元件不等位電勢為最小，然后從數(shù)顯表上觀察，調(diào)節(jié)電位器Rw1、Rw2使顯示為零。4、調(diào)節(jié)測微頭使霍爾傳感器產(chǎn)生一個較大位移，利用示波器觀察相敏檢波器輸出，旋轉(zhuǎn)移相單元電位器Rw和相敏檢波電位器Rw，使示波器顯示全波整流波形，且數(shù)顯表顯示相對值。5、使數(shù)顯表顯示為零，然后轉(zhuǎn)動測微頭記下每轉(zhuǎn)動0.2mm時表頭讀數(shù)，填入下表。表15交流激勵時輸出電壓和位移數(shù)據(jù)X(mm)00.20.40.60

7、.81.01.21.41.61.8V(mv)00.030.060.080.110.150.180.210.240.28X(mm)2.02.22.42.62.83.03.23.43.63.8V(mv)0.320.360.40.440.480.520.560.580.610.63X(mm)4.04.24.4V(mv)0.650.670.696、根據(jù)表15作出V-X曲線，計算不同量程時的非線性誤差。（1）由上圖可知靈敏度為S=V/X=0.173V/mm（2）由上圖可得非線性誤差：當(dāng)x=1mm時，Y=0.1731-0.0179=0.151m=Y-0.15=0.001VyFS=0.36Vf=m/yFS1

8、00%=0.278%當(dāng)x=3mm時:Y=0.1733-0.0179=0.5011Vm=Y-0.52=-0.0189VyFS=0.36Vf=m/yFS100%=5.25%實驗16 霍爾測速實驗一、實驗?zāi)康模毫私饣魻栟D(zhuǎn)速傳感器的應(yīng)用。二、基本原理：利用霍爾效應(yīng)表達(dá)式， UHKHIB，當(dāng)被測圓盤上裝上N只磁性體時，圓盤每轉(zhuǎn)一周磁場就變化N次。每轉(zhuǎn)一周霍爾電勢就同頻率相應(yīng)變化，輸出電勢通過放大、整形和計數(shù)電路就可以測量被測旋轉(zhuǎn)物的轉(zhuǎn)速。三、需用器件與單元：主機(jī)箱、霍爾轉(zhuǎn)速傳感器、轉(zhuǎn)動源。四、實驗步驟： 1、根據(jù)圖16將霍爾轉(zhuǎn)速傳感器安裝于霍爾架上，傳感器的端面對準(zhǔn)轉(zhuǎn)盤上的磁鋼并調(diào)節(jié)升降桿使傳感器端面與

9、磁鋼之間的間隙大約23mm2、首先在接線以前，合上主機(jī)箱電源開關(guān)，將主機(jī)箱中的轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)電源224V旋鈕調(diào)到最?。鏁r針方向轉(zhuǎn)到底）后接入電壓表（顯示選擇打到20V檔）監(jiān)測大約為1.25V；然后關(guān)閉主機(jī)箱電源，將霍爾轉(zhuǎn)速傳感器、轉(zhuǎn)動電源按圖16所示分別接到主機(jī)箱的相應(yīng)電源和頻率/轉(zhuǎn)速表（轉(zhuǎn)速檔）的Fin上。3、合上主機(jī)箱電源開關(guān)，在小于12V范圍內(nèi)（電壓表監(jiān)測）調(diào)節(jié)主機(jī)箱的轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)電源（調(diào)節(jié)電壓改變電機(jī)電樞電壓），觀察電機(jī)轉(zhuǎn)動及轉(zhuǎn)速表的顯示情況。4、從2V開始記錄每增加1V相應(yīng)電機(jī)轉(zhuǎn)速的數(shù)據(jù)（待電機(jī)轉(zhuǎn)速比較穩(wěn)定讀取數(shù)據(jù)）；畫出電機(jī)的VN（電機(jī)電樞電壓與電機(jī)轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)速的關(guān)系）特性曲線。實驗完畢，關(guān)閉

10、電源。V(V)23456789101112N(rad/s)3312302畫出電機(jī)的VN特性曲線：五、思考題： 1、利用霍爾元件測轉(zhuǎn)速，在測量上有否限制？答：利用霍爾元件測轉(zhuǎn)速時，每當(dāng)磁感應(yīng)強(qiáng)度發(fā)生變化時霍爾元件就輸出一個脈沖，如果轉(zhuǎn)速過慢，磁感應(yīng)強(qiáng)度發(fā)生變化的周期過長，大于讀取脈沖信號的電路的工作周期，就會導(dǎo)致計數(shù)錯誤。2、本實驗裝置上用了6只磁鋼，能否用一只磁鋼？答：可以用一只磁鋼, 只是用一只磁鋼測量的靈敏度會降低。實驗17 磁電式轉(zhuǎn)速傳感器測速實驗一、實驗?zāi)康模毫私獯烹娛綔y量轉(zhuǎn)速的原理。二、基本原理：基于磁電感應(yīng)原理，N匝線圈所在磁場的磁通變化時，線圈中感應(yīng)電勢：發(fā)生變化，因此當(dāng)轉(zhuǎn)盤上嵌入N個磁棒時，每轉(zhuǎn)一周線圈感應(yīng)電勢產(chǎn)生N次變化。通過放大、整形和計