項目3 霍爾轉(zhuǎn)數(shù)計數(shù)器制作

1、 電子與信息技術(shù)專業(yè)傳感器技術(shù)項目三 霍爾轉(zhuǎn)數(shù)計數(shù)器制作大連電子學校 DALIAN ELECTRONIC SCHOOL 任務1 項目任務書 在現(xiàn)代工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和工程實踐中，經(jīng)常會遇到需要測量和顯示轉(zhuǎn)數(shù)的情況，以進行如發(fā)動機、電動機、機床主軸等旋轉(zhuǎn)設備的轉(zhuǎn)動控制。通常使用光電編碼器、圓光柵、霍爾元件等傳感單元獲得脈沖信號。 使用霍爾和磁敏電阻等傳感器可以檢測磁信號。由于霍爾傳感器價格便宜，使用方便，得到了廣泛的應用。 本項目采用霍爾開關(guān)制作測量旋轉(zhuǎn)物體轉(zhuǎn)動圈數(shù)的計數(shù)器。3.1.1 項目描述 任務1 項目任務書 根據(jù)給定的元器件、印刷電路板和電路圖，按照電子產(chǎn)品制作工藝，通過焊接、組裝和調(diào)試，制作一

2、臺霍爾轉(zhuǎn)數(shù)計數(shù)器。3.1.2 項目任務 任務2 信息收集3.2.1霍爾式傳感器1.霍爾效應 金屬或者半導體薄片置于磁感應強度為B的磁場中，磁場方向垂直于薄片，當有電流I流過薄片時，在垂直于電流和磁場的方向上將產(chǎn)生電動勢UH，這種現(xiàn)象稱為霍爾效應。由此產(chǎn)生的電動勢稱為霍爾電動勢，這種薄片稱為霍爾元件。2.霍爾元件結(jié)構(gòu)與基本電路 霍爾元件是四端元件，其中1-1電極用于加控制電流，稱為控制電極，也叫激勵電流端；2-2電極用于引出霍爾電動勢，稱為霍爾電動勢輸出極，也可簡稱為霍爾電極。在基片外面用金屬或陶瓷、環(huán)氧樹脂等封裝作為外殼。 任務2 信息收集3.2.1霍爾式傳感器3.霍爾元件的主要特性參數(shù)(1)

3、 輸入電阻和輸出電阻(2) 額定控制電流IC(3) 不等位電勢U0和不等位電阻R0(4) 靈敏度系數(shù)KH(5) 霍爾電動勢溫度系數(shù)5.霍爾傳感器的分類按構(gòu)造分為：無鐵心型、鐵心型和測試用探針霍爾集成電路按引出線端子分為：三端子組件、四端子組件和五端子組件4.霍爾傳感器的特點(1) 測量范圍寬(2) 精度高(3) 線性度好(4) 動態(tài)性能好(5) 工作頻帶寬(6) 過載能力強 (7) 靈敏度高 (8) 可靠性高 (9) 抗外磁場干擾能力強(10) 霍爾傳感器尺寸小，重量輕，易于安裝，它在系統(tǒng)中不會帶來任何損失。 任務2 信息收集3.2.2 霍爾式集成電路1.線性型霍爾集成電路 線性型霍爾集成電路

4、一般由霍爾元件、差分放大、射極跟隨輸出及穩(wěn)壓四部分組成，輸出電壓與外加磁場成線性比例關(guān)系。 線性型霍爾集成電路輸出的是模擬量，測量精度高、線性度好。 任務2 信息收集3.2.2 霍爾式集成電路2.開關(guān)型霍爾集成電路 開關(guān)型霍爾集成電路是把霍爾元件的輸出信號經(jīng)過處理后轉(zhuǎn)變?yōu)橐粋€高電平或低電平的數(shù)字信號，應用十分廣泛。 開關(guān)型霍爾集成電路由穩(wěn)壓電源、霍爾元件、差分放大器、施密特觸發(fā)器和輸出級組成。 任務2 信息收集3.2.3 霍爾傳感器的應用1.霍爾特斯拉計 霍爾特斯拉計（也成為高斯計）可用于測量直流磁場、交流磁場的磁感應強度，以及永磁材料表面磁場、直流電機、揚聲器、磁選機的工作磁場，也可應用于檢

5、測機械加工后物品殘留磁性、檢測磁極分布、產(chǎn)品退磁后剩余磁場、檢測電磁場的漏磁等。 任務2 信息收集3.2.3 霍爾傳感器的應用2.霍爾轉(zhuǎn)速表 在被測轉(zhuǎn)速的轉(zhuǎn)軸上安裝一個齒盤，也可選取機械系統(tǒng)中的一個齒輪，將線性型霍爾傳感器及磁路系統(tǒng)靠近齒盤。齒盤的轉(zhuǎn)動使磁路的磁阻隨氣隙的改變而周期性地變化，霍爾傳感器輸出的微小脈沖信號經(jīng)隔直、放大、整形后可以測定物體的轉(zhuǎn)速。 任務2 信息收集3.2.3 霍爾傳感器的應用3.霍爾無刷電動機 霍爾無刷電動機取消了換向器和電刷，而采用霍爾元件來檢測轉(zhuǎn)子和定子之間的相對位置，其輸出信號經(jīng)放大、整形后送至控制電路，從而控制電樞電流的換向，維持電動機的正常運轉(zhuǎn)。 任務2

6、信息收集3.2.3 霍爾傳感器的應用4.霍爾接近開關(guān) 磁極的軸線與霍爾接近開關(guān)的軸線在同一直線上。當磁鐵隨運動部件移動到距霍爾接近開關(guān)幾毫米時，霍爾接近開關(guān)的輸出由高電平變?yōu)榈碗娖剑?jīng)驅(qū)動電路使繼電器吸合或釋放，控制運動部件停止移動（否則將撞壞霍爾接近開關(guān)），從而起到限位的作用。 任務2 信息收集3.2.3 霍爾傳感器的應用4.霍爾電流變送器 將被測電流的導線穿過霍爾電流傳感器的檢測孔。當有電流通過導線時，在導線周圍將產(chǎn)生磁場，磁力線集中在鐵心內(nèi)，并在鐵心的缺口處穿過霍爾元件，從而產(chǎn)生與電流成正比的霍爾電壓。典型應用為霍爾鉗形電流表。 任務3 項目實施3.3.1 框圖 霍爾轉(zhuǎn)數(shù)計數(shù)器由計數(shù)脈沖

7、產(chǎn)生電路、計數(shù)器、數(shù)碼管驅(qū)動、以及轉(zhuǎn)數(shù)顯示四部分電路組成。 任務3 項目實施3.3.2 44E型霍爾傳感器1. 44E型霍爾傳感器結(jié)構(gòu) 44E型霍爾傳感器是一個霍爾開關(guān)集成電路，其內(nèi)部由穩(wěn)壓器器、霍爾電勢發(fā)生器、施密特觸發(fā)器和集電極開路輸出級構(gòu)成。其輸入為磁感應強度，輸出是一個數(shù)字電壓信號。 任務3 項目實施3.3.2 44E型霍爾傳感器2. 主要參數(shù) 任務3 項目實施3.3.3 電路原理圖 電路由計數(shù)脈沖產(chǎn)生電路、計數(shù)器電路、數(shù)碼管驅(qū)動電路和數(shù)碼顯示電路路組成。 任務3 項目實施3.3.3 電路原理圖(1) 計數(shù)脈沖產(chǎn)生電路計數(shù)脈沖產(chǎn)生電路由44E型霍爾開關(guān)集成電路及其外圍電路組成。計數(shù)脈沖

8、由霍爾開關(guān)的引腳3輸出。(2) 計數(shù)器電路 計數(shù)器電路部分采用了CD4518集成電路。CD4518是一個雙BCD同步加法計數(shù)器，由兩個相同的同步4級計數(shù)器組成。 任務3 項目實施3.3.3 電路原理圖(3) 數(shù)碼管驅(qū)動電路數(shù)碼管驅(qū)動電路由兩片七段顯示譯碼器CD4511組成。CD4511是CMOS集成電路，用來驅(qū)動共陰極LED數(shù)碼管。 任務3 項目實施3.3.3 電路原理圖(4) 數(shù)碼管顯示電路數(shù)碼管顯示由2個數(shù)碼管組成分別顯示計數(shù)的高位和低位。數(shù)碼顯示器件是用來顯示數(shù)字、文字或符號的器件，有多種不同的規(guī)格和類型，廣泛應用于各種數(shù)字設備中。七段數(shù)碼管每段都是一個LED發(fā)光二極管。 任務3 項目實

9、施3.3.4 霍爾轉(zhuǎn)數(shù)計數(shù)器制作1設備及元器件設備及元器件要求如表3-4、3-5所示。2. 元器件識別與檢測（1）根據(jù)元器件清單，清點組件；（2）識別44E型霍爾開關(guān)、計數(shù)器CD4518以及七段顯示譯碼器CD4511的引腳；（3）識別數(shù)碼管引腳，檢測電容、三極管性能；（4）使用萬用表對電阻器進行檢測，并記錄色環(huán)電阻的阻值。 任務3 項目實施3.3.4 霍爾轉(zhuǎn)數(shù)計數(shù)器制作3焊接組裝 任務3 項目實施3.3.4 霍爾轉(zhuǎn)數(shù)計數(shù)器制作4電路調(diào)試（1）調(diào)試準備電路焊接完成后，再次檢查各元件焊接位置是否正確、有無虛焊和連焊等。將計數(shù)器CD4518和七段顯示譯碼器CD4511按標志方向插入集成電路插座。將兩根6cm導線一端焊接到印刷電路板電源正、負端。把穩(wěn)壓電源輸出電壓調(diào)整為5V，將印刷電路板上的電源線接至穩(wěn)壓電源正、負端。再次檢查連接是否正確，接通5V電源