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类型霍尔传感器位移特性实验.doc

  • 上传人:春华秋实
  • 文档编号:3676088
  • 上传时间:2018-11-15
  • 格式:DOC
  • 页数:9
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    霍尔传感器位移特性实验.doc
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    1、.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 UHK HIB,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,

    2、再调节 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

    3、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 92X(mm)0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 1.4 1.6 1.8V(mv) 1.88 1.679 1.475 1.273 1.086 0.89 0.711 0.525 0.339 0.16X(mm)2.0 2.2 2.4 2.6 2.8 3.0 3.2 3.4 3.6 3.8V(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=-0.93

    4、54V/mm(2)由上图可得非线性误差:当 x=1mm 时,Y=-0.93541+1.849=0.9136m =Y-0.89=0.0236V yFS=1.88V f =m /yFS100%=1.256%当 x=3mm 时 : Y=-0.93543+1.849=-0.9572V m =Y-(-0.94)=-0.0172VyFS=1.88V f =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

    5、;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、霍交 交 交 交 交 交 y = -0.9354x + 1.849R2 = 0.9998-3-2-101230 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5X交 mm交V(V).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

    6、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

    7、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 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 1.4 1.6 1.8V(mv) 0 0.03 0.06 0.08 0.11 0.15 0.18 0.21 0.24 0.28X(mm) 2.0 2.2 2.4 2.6 2.8 3.0 3.2

    8、3.4 3.6 3.8V(mv) 0.32 0.36 0.4 0.44 0.48 0.52 0.56 0.58 0.61 0.63X(mm) 4.0 4.2 4.4.V(mv) 0.65 0.67 0.696、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=0.001V yFS=0.36V f =m /yFS100%=0.278%当 x=3mm 时 : Y=0.1733-0.0179=0.5011V m =Y-0.5

    9、2=-0.0189VyFS=0.36V f =m /yFS100%=5.25% 交 交 交 交 交 交y = 0.173x - 0.0179R2 = 0.9961-0.100.10.20.30.40.50.60.70.80 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5X(mm)V(V).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, UHK HIB,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

    10、、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 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

    11、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)特性曲线。实验完毕,关闭电源。V(V) 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12N(rad/s) 330 540 770 1010 1230 1450 1680 1910 2130 2360 2580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

    12、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。交 交 交y = 226x - 128.36R2 = 0.99990500100015002000250030000 2 4 6 8 10 12 14.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) 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12N(rad/s) 400 620 830 1050 1280 1480 1680 1910 2150 2380 2600交 交 交y = 219.27x - 45.818R2 = 0.99970500100015002000250030000 2 4 6 8 10 12 14

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