霍尔传感器交流激励特性及转速测量实验

【实验目的】

（1）了解交流激励时霍尔片的特性。

（2）掌握霍尔传感器在位移和速度测量中的应用方法。

【实验仪器与设备】

1.交流激励时的位移特性实验

霍尔传感器实验模块、霍尔传感器、直流源±4 V及±15 V、测微头、数显单元、移相/相敏检波/低通滤波模块、双线示波器。

2.转速测量实验

霍尔转速传感器、转速调节2～24 V、转动源单元、数显单元的转速显示部分。

【实验原理】

利用霍尔效应表达式UH=KH IB，当被测圆盘上装上N只磁性体时，圆盘每转1周，磁场就变化N次，霍尔电势相应变化N次，输出电势通过放大、整形和计数电路就可以测量被测旋转物的转速。

【实验步骤】

1.交流激励时的位移特性实验

（1）将霍尔传感器按图8.7.1安装，霍尔传感器与实验模块的连接如图8.7.2所示。

图8.7.1　霍尔传感器安装示意图

图8.7.2　霍尔传感器位移交流激励接线图

（2）调节音频振荡器频率和幅度旋钮，从音频输出端LV用示波器测量，使输出为1 kHz、峰-峰值为4 V，引入电路中（注意频率过大会烧坏霍尔元件）。

（3）调节测微头使霍尔传感器产生一个较大的位移（此时Rw3顺时针旋转至最大位置），利用示波器观察相敏检波器输出（此时示波器挡位时间轴为0.2 ms，电压轴为0.2 V），旋转移相单元电位器Rw和相敏检波电位器Rw，使示波器显示全波整流波形。此时固定移相单元电位器Rw和相敏检波电位器Rw，保持电位器位置不变。(www.xing528.com)

（4）调节测微头使霍尔传感器处于传感器中间位移部分，先用示波器观察使霍尔元件不等位电势为最小（即相敏检波输出接近一条直线）。

（5）从电压数显表上观察，调节电位器Rw1、Rw2使显示为0，然后旋动测微头，记下每转动0.2mm时表头读数，填入表8.7.1。

表8.7.1　交流激励时输出电压和位移数据

（6）根据表8.7.1作出V-X曲线，计算不同量程时的非线性误差。

2.转速测量实验

（1）根据图8.7.3，将霍尔转速传感器安装于传感器支架上，探头对准反射面的磁钢。

（2）将直流源加于霍尔元件电源输入端，红色线（+）接+5 V，黑色线（┴）接地。

（3）将霍尔转速传感器输出端（蓝色线）插入数显单元Fi端。

（4）将转速调节中的2～24 V转速电源引到转动源的2～24 V插孔。

（5）将数显单元上的转速/频率表波段开关拨到转速挡，此时数显表指示转速。

（6）调节电压使转动速度变化，观察数显表转速显示的变化。

图8.7.3　霍尔、光电、磁电转速传感器安装示意图

【思考与分析】

（1）本实验中霍尔元件位移的线性度实际上反映的是什么量的变化？

（2）利用霍尔元件测转速，在测量上是否有限制？

（3）本实验装置上用了12只磁钢，能否用1只磁钢，二者有什么区别？