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Uh = KhIB,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

2、大致在磁铁中间位 置,再调节Rw1使数显表指示为零。貝王机T5V亠硼 3 Q O +15*霍尔传感器实脸模板图X聲尔传感器（直流漱励）位移实验接賀示至图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

3、、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、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9 2X(mm)00.20.40.60.81.01.21.41.61.8V(mv)1.881.671.471.271.080.890.710.520.330.169536159X2.02.22.42.62.83.03.23.43.63.8(mm)V(mv)-0.0-0.19-0.38-0.57-0.75-0.94-1.12-1.32-1.52-1.702293647448V-X曲线如

4、下：直流霍尔效应 y = -0. 9354x + 1.849R2 = 0.9998（1）由上图可知灵敏度为 S= AV/ AX=-0.9354V/mm(2)由上图可得非线性误差：当x=1mm 时,Y=-0.9354 X1+1.849=O.9136Am =Y-0.89=0.0236VyFS=1.88V8f = Am /yFS X100%=1.256%当x=3mm 时：Y=-0.9354 X3+1.849=-0.9572VAm =Y- (-0.94) =-0.0172VyFS=1.88V3f = Am /yFS X100%=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，

5、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、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

6、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用15 愛ift潴励时即尔儒痢器位移实骗接绳图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

7、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o表15交流激励时输出电压和位移数据X(mm)00.20.40.60.81.01.21.41.61.8V(mv)00.030.060.080.110.150.180.210.240.28X(mm)2.02.22.42.62.83.03.23.43.63.8V(mv)

8、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交流霍尔效应(1)由上图可知灵敏度为 S= AV/ AX=0.173V/mm(2)由上图可得非线性误差：当x=1mm 时,Y=0.173 X1-O.O179=O.151Am =Y-0.15=0.001VyFS=0.36V8f = Am /yFS X100%=0.278% 当x=3mm 时：Y=0.173 X3-0.0179=0.5011VAm =Y-0.52=-0.0189VyFS=0.36V8f =

9、 Am /yFS X100%=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，Uh = KhIB,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 的磁钢并调节升降杆使传感器端面与磁钢之间的间隙大约 23mm痔主机稠转谭调节m916 i加轉速传遵藩实验安装*接锐示童图2、首先在接线以前

10、，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 V N （电机电枢电压与电机转速转速的关系 ）特性曲 线。实验完毕，关闭电源。V(V)234

11、56789101112N(rad/s335477101123145168191213236258)00000000000画出电机的V N特性曲线：霍尔式3000五、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、实验目的：了解磁电式测量转速的原理。、基本原理：基于磁电感应原理，N匝线圈

12、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，关闭电源酿电转連 传感连升理轩1厳电转連传宴誉测量安裝示明用1?出k转速传通磐烛况装、揺；s总图表17数据记录V(V)23456789101112N(rad/s406283105128148168191215238260)00000000000磁电式y = 219.c227x - 45.818c 一一 ,R2 =0.9997A1101214300025002000150010005000