霍尔传感器位移特性实验.docx

1、霍尔传感器位移特性实验实验14 直流激励时霍尔传感器位移特性实验141270046 自动化 杨蕾生一、实验目的：了解直流激励时霍尔式传感器的特性。二、基本原理：根据霍尔效应，霍尔电势UHKHIB，当霍尔元件处在梯度磁场中运动时，它的电势会发生变化，利用这一性质可以进行位移测量。三、需用器件与单元：主机箱、霍尔传感器实验模板、霍尔传感器、测微头、数显单元。四、实验步骤：1、霍尔传感器和测微头的安装、使用参阅实验九。按图14示意图接线（实验模板的输出Vo1接主机箱电压表Vin），将主机箱上的电压表量程（显示选择）开关打到2V档。2、检查接线无误后，开启电源，调节测微头使霍尔片大致在磁铁中间位置，再

2、调节Rw1使数显表指示为零。3、以某个方向调节测微头2mm位移，记录电压表读数作为实验起始点；再反方向调节测微头每增加0.2mm记下一个读数，将读数填入表14。表14X（mm）V(mv)作出V-X曲线，计算不同线性范围时的灵敏度和非线性误差。五、实验注意事项：1、对传感器要轻拿轻放，绝不可掉到地上。2、不要将霍尔传感器的激励电压错接成15V，否则将可能烧毁霍尔元件。六、思考题：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？答：本人认为应该是实际的输入、输出与拟合的理想的直线的偏离程度的变化，当X不同的时候，实际的输出值与根据拟合直线得到的数值的偏离值是不相同的。七、实验报告要求：1、

3、整理实验数据，根据所得得实验数据做出传感器的特性曲线。实验数据如下：表92X（mm）00.20.40.60.81.01.21.41.61.8V(mv)1.881.6791.4751.2731.0860.890.7110.5250.3390.16X（mm）2.02.22.42.62.83.03.23.43.63.8V(mv)-0.022-0.199-0.383-0.576-0.754-0.94-1.127-1.324-1.524-1.708V-X曲线如下：（1）由上图可知灵敏度为S=V/X=-0.9354V/mm（2）由上图可得非线性误差：当x=1mm时，Y=-0.93541+1.849=0.9

4、136m=Y-0.89=0.0236VyFS=1.88Vf=m/yFS100%=1.256%当x=3mm时:Y=-0.93543+1.849=-0.9572Vm=Y-（-0.94）=-0.0172VyFS=1.88Vf=m/yFS100%=0.915%2、归纳总结霍尔元件的误差主要有哪几种，各自的产生原因是什么，应怎样进行补偿。答：（1）零位误差。零位误差由不等位电势所造成，产生不等位电势的主要原因是：两个霍尔电极没有安装在同一等位面上；材料不均匀造成电阻分布不均匀；控制电极接触不良，造成电流分布不均匀。补偿方法是加一不等位电势补偿电路。（2）温度误差。因为半导体对温度很敏感，因而其霍尔系数、

5、电阻率、霍尔电势的输入、输出电阻等均随温度有明显的变化，导致了霍尔元件产生温度误差。补偿方法是采用恒流源供电和输入回路并联电阻。 实验15 交流激励时霍尔传感器位移特性实验一、实验目的：了解交流激励时霍尔式传感器的特性。二、基本原理：交流激励时霍尔式传感器与直流激励一样，基本工作原理相同，不同之处是测量电路。三、需用器件与单元：主机箱、霍尔传感器实验模板、霍尔传感器、测微头、数显单元、移相器/相敏检波器/低通滤波器模板、双线示波器。四、实验步骤：1、传感器、测微头安装使用同实验九。实验模板接线见下图2、首先检查接线无误后，合上主机箱总电源开关，调节主机箱音频振动器的频率和幅度旋钮，用示波器、频

6、率表监测Lv输出频率为1KHz，幅值为4V的峰-峰值；关闭主机箱电源，再将Lv输出电压（1KHz、4V）作为传感器的激励电压接入图15的实验模板中。3、合上主机箱电源，调节测微头使霍尔传感器的霍尔片处于两磁钢中点，先用示波器观察使霍尔元件不等位电势为最小，然后从数显表上观察，调节电位器Rw1、Rw2使显示为零。4、调节测微头使霍尔传感器产生一个较大位移，利用示波器观察相敏检波器输出，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，且数显表显示相对值。5、使数显表显示为零，然后转动测微头记下每转动0.2mm时表头读数，填入下表。表15交流激励时输出电压和位移数据X(mm)0

7、0.20.40.60.81.01.21.41.61.8V(mv)00.030.060.080.110.150.180.210.240.28X(mm)2.02.22.42.62.83.03.23.43.63.8V(mv)0.320.360.40.440.480.520.560.580.610.63X(mm)4.04.24.4V(mv)0.650.670.696、根据表15作出V-X曲线，计算不同量程时的非线性误差。（1）由上图可知灵敏度为S=V/X=0.173V/mm（2）由上图可得非线性误差：当x=1mm时，Y=0.1731-0.0179=0.151m=Y-0.15=0.001VyFS=0.3

8、6Vf=m/yFS100%=0.278%当x=3mm时:Y=0.1733-0.0179=0.5011Vm=Y-0.52=-0.0189VyFS=0.36Vf=m/yFS100%=5.25%实验16 霍尔测速实验一、实验目的：了解霍尔转速传感器的应用。二、基本原理：利用霍尔效应表达式， UHKHIB，当被测圆盘上装上N只磁性体时，圆盘每转一周磁场就变化N次。每转一周霍尔电势就同频率相应变化，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。三、需用器件与单元：主机箱、霍尔转速传感器、转动源。四、实验步骤： 1、根据图16将霍尔转速传感器安装于霍尔架上，传感器的端面对准转盘上的磁钢并调节

9、升降杆使传感器端面与磁钢之间的间隙大约23mm2、首先在接线以前，合上主机箱电源开关，将主机箱中的转速调节电源224V旋钮调到最小（逆时针方向转到底）后接入电压表（显示选择打到20V档）监测大约为1.25V；然后关闭主机箱电源，将霍尔转速传感器、转动电源按图16所示分别接到主机箱的相应电源和频率/转速表（转速档）的Fin上。3、合上主机箱电源开关，在小于12V范围内（电压表监测）调节主机箱的转速调节电源（调节电压改变电机电枢电压），观察电机转动及转速表的显示情况。4、从2V开始记录每增加1V相应电机转速的数据（待电机转速比较稳定读取数据）；画出电机的VN（电机电枢电压与电机转速转速的关系）特性

10、曲线。实验完毕，关闭电源。V(V)23456789101112N(rad/s)33054077010101230145016801910213023602580画出电机的VN特性曲线：五、思考题： 1、利用霍尔元件测转速，在测量上有否限制？答：利用霍尔元件测转速时，每当磁感应强度发生变化时霍尔元件就输出一个脉冲，如果转速过慢，磁感应强度发生变化的周期过长，大于读取脉冲信号的电路的工作周期，就会导致计数错误。2、本实验装置上用了6只磁钢，能否用一只磁钢？答：可以用一只磁钢, 只是用一只磁钢测量的灵敏度会降低。实验17 磁电式转速传感器测速实验一、实验目的：了解磁电式测量转速的原理。二、基本原理：基于磁电感应原理，N匝线圈所在磁场的磁通变化时，线圈中感应电势：发生变化，因此当转盘上嵌入N个磁棒时，每转一周线圈感应电势产生N次变化。通过放大、整形和计数电路就可以测量被测旋转物的转速。三、需用器件与单元：主机箱、磁电式转速传感器、转动源。四、实验步骤： 磁电式转速传感器测速实验除了传感器不用接电源外，其余完全与实验16相同；请按图17和实验16中的实验步骤做实验。实验完毕，关闭电源表17数据记录V(V)23456789101112N(rad/s)40062083010501280148016801910215023802600