车轮转动传感器采用开关式霍尔传感器。霍尔传感器是利用霍尔效应实现磁电转换的一种传感器,它具有灵敏度高,线性度好,稳定性高、体积小和耐高温等特点,在自行车测速系统中占有非常重要的地位。对测速装置的要求是分辨能力强、高精度和尽可能短的检测时间。在自行车测速系统中存在着较为恶劣的物理环境,而霍尔传感器具有较强的抗干扰能力。
霍尔传感器分为线性型霍尔传感器和开关型霍尔传感器两种。(一)线性型霍尔传感器由霍尔元件、线性放大器和射极跟随器组成,它输出模拟量。 (二)开关型霍尔传感器由稳压器、霍尔元件、差分放大器,斯密特触发器和输出级组成,它输出数字量。 霍尔传感器的外形图、管脚图和与磁场的作用关系如下图5.4.1、5.4.2、5.4.3所示。磁钢用来提供霍尔能感应的磁场,当霍尔元件以切割磁力线的方式相对磁钢运动时,在霍尔输出端口就会有电压输出,所以霍尔传感器和磁钢需要配对使用。
霍尔传感器检测转速示意图如5.5。在非磁材料的圆盘边上粘贴一块磁钢,霍尔传感器固定在圆盘外缘附近。圆盘每转动一圈,霍尔传感器便输出一个脉冲。通过在单片机测量产生脉冲的频率,就可以得出圆盘的转速。同样道理,根据圆盘(车轮)的转速,再结合圆盘的周长就是计算出物体的位移。本课程设计中,将霍尔元件安装在车前叉的一侧,在车圈侧面贴一个磁钢。当磁片经过霍尔元件时,霍尔元件输出端的电压发生变化产生脉冲,单片机根据脉冲数来计算里程。
备注:当没有信号产生时,可以改变一下磁钢的方向,霍尔对磁钢方向有要求。没有磁钢时输出高电平,有磁钢时输出低电平。 当一块通有电流的金属或半导体薄片垂直地放在磁场中时,薄片的两端就会产生电位差,这种现象就称为霍尔效应。两端具有的电位差值称为霍尔电势U,其表达式为
U=K*I*B/d
其中K为霍尔系数,I为薄片中通过的电流,B为外加磁场(洛伦磁力Lorrentz)的磁感应强度,d是薄片的厚度。
由此可见,霍尔效应的灵敏度高低与外加磁场的磁感应强度成正比的关系。
霍尔开关就属于这种有源磁电转换器件,它是在霍尔效应原理的基础上,利用集成封装和组装工艺制作而成,它可方便的把磁输入信号转换成实际应用中的电信号,同时又具备工业场合实际应用易操作和可靠性的要求。
霍尔开关的输入端是以磁感应强度B来表征的,当B值达到一定的程度(如B1)时,霍尔开关内部的触发器翻转,霍尔开关的输出电平状态也随之翻转。输出端一般采用晶体管输出,和接近开关类似有NPN、PNP、常开型、常闭型、锁存型(双极性)、双信号输出之分。
霍尔开关具有无触电、低功耗、长使用寿命、响应频率高等特点,内部采用环氧树脂封灌成一体化,所以能在各类恶劣环境下可靠的工作。霍尔开关可应用于接近开关,压力开关,里程表等,作为一种新型的电器配件。
霍尔传感器连接到单片机P3.2口 7号端口为单片机接出来的P3.2口
也就是外部中断0请求端。
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