电动自行车系统.docx

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电动自行车系统

一、实习（实训）目的和要求

目的：

1.了解线性霍尔元件和开关型霍尔元件

2.了解电动自行车工作原理

3.进一步学习模拟信号采集系统

4.学习使用LabVIEW的状态机编写智能电子秤VI

要求:

本项目的任务是模拟电动自行车的行驶原理。

使用线性霍尔模仿自行车调速车转把的工作状态，使用霍尔模块上的直流电机模仿自行车车轮转动，使用开关型霍尔传感器测量电机转速，可以此判定当前车速是高速、中速、低速。

转动放置磁铁的圆盘→线性霍尔的电压值变化→转速控制信息量→AO通道输出量→电机转速

控制→开关型霍尔测得的脉冲变化→电机转速测定

资源配置：

AI&AO物理通道的使用

转速控制：

线性霍尔传感器，磁场变化得到电压变化

转速测定：

开关型霍尔传感器，将转速转换成可测量的方波信号

二、实习（实训）内容

设计“电动自行车模拟系统”

三、实习（实训）方式

√集中□分散√校内□校外

四、实习（实训）具体安排

1.指导老师讲述课程设计任务要求及相关知识（2学时）

2.进行系统硬件搭建（2学时）

3．进行测控系统软件设计（6学时）

4.进行系统联调系统测试（4学时）

5.进行数据处理、结果分析，撰写课程设计报告（4学时）

6课程设计评价（2学时）

五、实习（实训）报告内容

1.对该系统进行测试，并记录数据、图形图表，进行数据分析处理。

2.按照规范的格式要求撰写报告。

第一章概述

1.1课程设计目标

1.了解线性霍尔元件和开关型霍尔元件

2.了解电动自行车工作原理

2.进一步学习模拟信号采集系统

4.学习使用LabVIEW的状态机编写智能电子秤VI

1.2课程设计的内容和要求

1、内容：

设计“电动自行车模拟系统”

2、要求：

本项目的任务是模拟电动自行车的行驶原理。

使用线性霍尔模仿自行车调速车转把的工作状态，使用霍尔模块上的直流电机模仿自行车车轮转动，使用开关型霍尔传感器测量电机转速，可以此判定当前车速是高速、中速、低速。

转动放置磁铁的圆盘→线性霍尔的电压值变化→转速控制信息量→AO通道输出量→电机转速

控制→开关型霍尔测得的脉冲变化→电机转速测定

资源配置：

AI&AO物理通道的使用

转速控制：

线性霍尔传感器，磁场变化得到电压变化

转速测定：

开关型霍尔传感器，将转速转换成可测量的方波信号

1.3实践环境

硬件：

nextboard实验平台、NIPCI-6221数据采集卡、nextsense_05（霍尔传感器实验模块）

软件平台：

LabVIEW（2011以上版本）、nextpad

第二章系统功能描述

2.1系统描述 

本系统模拟电动自行车的形式原理。

使用线性霍尔模仿自行车调速车转把的工作状态，使用霍尔模块上的直流电机模仿自行车车轮转动，使用开关型霍尔传感器测量电机转速，可以此判定当前车速是高速、中速、低速。

转动放置磁铁的圆盘 ‐> 线性霍尔的电压值变化 ‐> 转速控制信息量 ‐> AO通道输出量  ‐> 电机转速控制 ‐> 开关型霍尔测得的脉冲变化  ‐> 电机转速测定 

资源配置：

 AI&AO物理通道的使用 

转速控制：

线性霍尔传感器，磁场变化得到电压变化

转速测定：

开关型霍尔传感器，将转速转换成可测量的方波信号 

2.2霍尔传感器

霍尔传感器是根据霍尔效应制作的一种磁场传感器。

霍尔效应是磁电效应的一种，这一现象是霍尔于1879年在研究金属的导电机构是发现的。

后来发现半导体、导电信息电流等也有这种效应，而半导体的霍尔效应比金属强得多，利用这现象制成的各种霍尔元件，广泛地用于工业自动化技术、检测技术及处理等方面。

霍尔效应是研究半导体材料性能的基本方法。

通过霍尔效应实验测定的霍尔系数，能够判断半导体材料的导电类型，载流子浓度及载流子迁移率等重要参数。

霍尔传感器分为线型霍尔传感器和开关型霍尔传感器两种。

线型霍尔传感器输出是模拟量，输出电压与外加磁场强度呈线性关系

2.2.1线性霍尔元件硬件示意图

开关型霍尔传感器输出是数字量。

当外加的磁感应强度超过动作点时，传感器输出低电平，当磁感应强度降到动作点时，传感器输出电平不变，一直要降到释放点时，传感器才由低电平变为高电平。

动作点与释放点之间的滞后使开关动作更为可靠。

两种霍尔元件工作原理图

2.3电机控制电路

霍尔模块左侧的电机原本是接在小模块上，利用+12V可变电压源将接线端拔出，接线端两端一端连接NPN的集电极，一端连接nextboard自带的+12V电压源，并将该电压源的旋钮设为+12V的位置。

其他部分按照电路原理图搭建电路即可。

可以在MAX中打开数采卡的测试面板，切换至模拟输出，手动调节AO输出值，查看电机电压变化，AO输出值可控制在5-10V之间。

如下图所示，电机的两个接线端口一个与+12V连接，一个与三极管（9013）集电极连接，电机下方的电压输出端口Vout连接一个AI端口（如AI10），GND连接差分方式的负端（与AI1对应的是AI9）。

电机驱动电路示意图

第三章系统功能实现

本实验中，使用线性霍尔部分放置小磁铁的圆盘模拟转动电动车的把手，圆盘角度变化模拟把手的旋转，输出模拟量用来控制电机转速，电机转速仿真自行车转速，使用开关型霍尔测量当前电机转速，得出当前转速值。

3.1、前面板

3.2程序框图

超时“Start”，”start1”值改变

“Stoppause”“stopVI”值改变

第四章运行调试、测试

4.1波形观测

高速行驶低速行驶

停止

4.2、变速控监控面

第五章总结

这是继“CPU智能散热模拟系统”的又一次实训。

其难度加大了不少。

但是很明显的感觉自己在不断的进步。

这次实训是关于电动自行车模拟系统的设计。

在进此期间，我们还是遇到了不少问题的。

譬如：

各个模块的应用；转速如何控制等等。

但是在老师和同学的帮助下还是很顺利的完成了。

也让我对Labview有了一个更全面的认识，在以后的学习中我会更加认真的去学习这门课程。

这是一门让我终生受益的课程值得我去好好学习，在此对我进行帮助的老师和同学们再次表示深深感谢！