無刷直流電機中的霍爾傳感器分析與設(shè)計

1、無刷直流電機中的霍爾傳感器分析與設(shè)計針對無刷直流電機中霍爾傳感器安裝工藝上的缺陷，設(shè)計實現(xiàn)了一個基于虛擬儀器架構(gòu)的邏輯信號檢測分析儀對電機霍爾傳感器信號進行檢測。采用單片機作為信號采集器，通過串口實現(xiàn)單片機與通信，應(yīng)用設(shè)計圖形化的界面對采集的數(shù)據(jù)進行分析。無刷直流電機（）應(yīng)用中，常采用霍爾傳感器來檢測電機轉(zhuǎn)子的實際位置，給電子換向提供依據(jù)。然而，由于制造工藝的限制，霍爾傳感器的安裝有可能會產(chǎn)生物理位置偏差，從而造成電子換向的時間發(fā)生偏差，影響電機的轉(zhuǎn)速和平穩(wěn)度。為了能檢測出這個制造工藝上的缺陷，在工業(yè)上采用了專用的電機檢測設(shè)備，然而這些設(shè)備結(jié)構(gòu)復(fù)雜、體積龐大、價格昂貴。本文基于虛擬儀器架構(gòu)的設(shè)

2、計思想，設(shè)計了一個低成本的邏輯信號檢測分析儀來檢測電機霍爾傳感器信號。1系.統(tǒng)方案本設(shè)計采用廉價的單片機作為信號采集器，單片機將采集的數(shù)據(jù)通過串口發(fā)送給，再對這些數(shù)據(jù)進行記錄和分析并且繪制波形。硬件部分的結(jié)構(gòu)如圖所示。利用單片機的口作為信號采樣口，可以同步采集路邏輯信號，然后通過串口,將同一時刻采集到的路邏輯電平作為一個字節(jié)的個傳送給CA/D采樣信呂放大屯路光耦蹣離MAX232TXDRXbA/D采樣信呂放大屯路光耦蹣離MAX232TXDRXb圖1硬件結(jié)構(gòu)圖。,軟.件部分,.單1片機部分單片機是一種低功耗高性能的位微控制器，其具有可擦寫次的在線可編程閃存、級程序存儲器加密、內(nèi)部、條可編程線、個位

3、定時器計數(shù)器、個中斷源、串行通道等特點。在單片機上，采用口作為采樣口，為等待時間計時器，用于串口波特率的定時器。串行口數(shù)據(jù)通信協(xié)議是：數(shù)據(jù)傳輸速率為位數(shù)據(jù)位,位停止位，無奇偶校驗位。串行口通信初始化程序為：MOVT2MOD，粼）OHMOVP(：ONf#O()HO(XX)BMOVRCAP2H沖)FFHMOVRCAP2Lt#OF3Hj57fi(X)b/sCLRTKOMOVTM()D,#000000SBhl()T1J),#(256-200)THO,#(256-200)MOV3卍屯艸穴舊.u中仲*A1*A*hATIT521-1LED+OUT+-OUT-+-+TIT521-1LED+OUT+-OUT-+

4、-+-PI?411u2212uccccTTF用D+OUT+LFD-OUTTIP521-1I.LD+OUT+LED-OUT-TIP521-1#3CPOOP01P02TXDP03RXDP04P05P06P07XTAL2GNDXTAL1當(dāng)單片機上電后，便開始不停地采樣和發(fā)送數(shù)據(jù)，這類似于計算機上的“”方式，單片機的主程序流程圖如圖所示。主程序部分代碼為：MAIN：SETBTR2SETBTROLOOP:JNBTF(M*等待計時定時器CLRTIPMOVA,PlNOPNOPNOPNOP;采樣Id跑希mpNOPTITINOP向P（：發(fā)送數(shù)據(jù)MOVNOPMOPJNBNOPNOPWOPJNB(:LRNOPMOP

5、LJMPNOPNOPENDSBUFNOPTITINOP向P（：發(fā)送數(shù)據(jù)MOVNOPMOPJNBNOPNOPWOPJNB(:LRNOPMOPLJMPNOPNOPENDSBUFnALOOP*等待*Wciitnnn;sysLrriidleltiop開始冷際發(fā)送訖向FC笈送數(shù)據(jù)開始冷際發(fā)送訖向FC笈送數(shù)據(jù)I*.電P1口采樣檢觸信號縛待TO定時器溢書清除TFO圖2單片機主程序流程圖2.部2分在上采用來編寫串行口接收、存儲、分析數(shù)據(jù)的程序，借鑒了“虛擬儀器架構(gòu)”的設(shè)計思想，力求通過操作端軟件來完成所需要的測試功能，就像在操作自己定義、自己設(shè)計的一臺電子儀器一樣。首先要初始化串口，必須將控件的通信特性設(shè)置為

6、同單片機一致方可正常通信。首先要初始化串口，必須將控件的通信特性設(shè)置為同單片機一致方可正常通信。MSComml.1；設(shè)置串行口1MSComm1.Setting=57600餾:，爲(wèi)MSComml.RrIhw;$hold=1；每收到一個字節(jié)就觸發(fā)通信事件MSComm1.SHireshdld1；緩沖區(qū)空觸發(fā)MSCoipm1.lnpotMKle=com!nputModeEiinary.inputLen=1MSComm1.OulBuilrSlze=64.inputLen=1MSComm1.OulBuilrSlze=64MSCommLhiBulIerSize=256MSConunl.InBLrfferCo

7、unt=0MSComtn1.QutBufiferCfumt=0MSC什min1.Port()en=True；設(shè)宜發(fā)送緩沖區(qū)的大小;設(shè)置接收緩沖區(qū)的大小:打開串行口控件的通信事串行口初始化完成后利用控件可以從串口實時的接收數(shù)據(jù)?？丶耐ㄐ攀录幚砗瘮?shù)。其串口通信的程序為：PrivateSubMSCominLOnCommO通信依靠中斷方式DimbR.etive()AsByLt?DimtjnipReceivAsVarictnlSeibel(:裁MSCoirnn1AxHninEvenl.錯課：鯊弓弋coinEvE?ntB!K：ik(ase：.錯課：鯊弓弋coinEvE?ntB!K：ik(ase：oni

8、Evi(DTO:企試cornEvtCTSFO：ii莎:n1Evt：nIDSKT(1(:eoniEvrilFratne：ii$爐!iilEveulOvteiti.eleO昉炸t:stiEvenIRxOrCaseeomEviRxParily(:a曲coiiiEylTxFuI1:注旳coinEveiitD(jB:企:triEv(JJ(asecoitiEvCTTSCaeeomEvDSF?爐coinEvKiit(：ajs亡eoniEvRtXiive;收到BreakjCD(RLSD)超時jCTSTimeouLjDSRTimeoiit；Fritmii隔Error.數(shù)據(jù)丟失卡接收緩沖區(qū)溢出;Parily錯謀;

9、傳輸緩沖區(qū)已滿匸獲取DCB時意外錯課事件;CD線狀態(tài)變化；CTS線狀態(tài)變化；DSR線狀態(tài)變化RingIndicalor；收到以上是串行口接收數(shù)據(jù)程序，端在接收到數(shù)據(jù)后還要對數(shù)據(jù)進行處理和顯示，在本系統(tǒng)中通過繪制數(shù)據(jù)采樣結(jié)果來直觀地顯示采集到的信號信息。端軟件除以上功能外，還具有對采集的數(shù)據(jù)進行存盤和讀取歷史采樣的功能。3.應(yīng)用實例霍爾傳感器在無刷直流電機控制系統(tǒng)中起著非常重要的作用。它用于檢測轉(zhuǎn)子磁極的位置,為開關(guān)電路提供正確的換相信息。若霍爾傳感器的相位產(chǎn)生偏差則會使電子換向的時間發(fā)生偏差，影響電機的轉(zhuǎn)速和平穩(wěn)度。若霍爾傳感器的相位缺相，則會使電機相電流變大和電磁轉(zhuǎn)矩脈動增大，甚至燒毀電機。

10、所以霍爾相位的檢測是十分重要的#本文中將設(shè)計的邏輯信號檢測分析儀應(yīng)用在電機霍爾傳感器信號檢測上。其硬件電路如圖3所示。LED+OUT+LED-OUT-TL巧21-1LED+OUT+LED-OUT-TL巧21-1I.ED+OUT+LFD-OUTTIP521-1LLD+OUT+LED-OUT-TLP521-1XTAL2114-C511Ta1041012+-+-PI?411n2212yccccTT圖3霍爾傳感器信號檢測硬件電路無刷直流電機()一般有個霍爾傳感器，其產(chǎn)生的個信號被單片機采樣，信號通過串口線被送入，在上運行接收和分析軟件可對采集到的信號進行分析、顯示。將檢測電路連接好后，用手轉(zhuǎn)動電機轉(zhuǎn)子，在軟件上啟動采樣，一段時間后停止，可以得到如圖的波形。由圖可以看出當(dāng)?shù)霓D(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時，霍爾信號會呈現(xiàn)出一種方波的波形，并可以通過分析軟件的功能對三路霍爾信號的位置變化進行有效的分析。d.IKF11rwnd.IKF11rwnrn*wlitrfiH圖端上采集到的霍爾