【文章內(nèi)容簡介】 .實驗設(shè)備和工具 開放式傳感器電路實驗主板 TSINQ8U 多通道數(shù)據(jù)采集模塊 , CS3020 霍爾磁性開關(guān)的應(yīng)用 電機轉(zhuǎn)速測量 M 7 模塊及元件包 跳線若干 CS3020 霍爾磁性開關(guān)的應(yīng)用 電機轉(zhuǎn)速測量 .vi 程序 三 .實驗原理與方法 TSOSC7A 實驗?zāi)K介紹 TSOSC7A 傳感器開放電路實驗主塊介紹見實驗六。 霍爾效應(yīng)基本原理 霍爾傳感器是根據(jù)霍爾效應(yīng)制作的一種磁場傳感 器 ,當一塊通有電流的金屬或半導(dǎo)體薄片垂直地放在磁場中時 ,薄片的兩端就會產(chǎn)生電位差 ,這種現(xiàn)象就稱為霍爾效應(yīng)。兩端具有的電位差值稱為霍爾電勢 U,其表達式為 其中 K 為霍爾系數(shù) ,I 為薄片中通過的電流 ,B 為外加磁場 (洛侖茲力 Lorrentz)的磁感應(yīng)強度 ,d 是薄片的厚度。 由此可見 ,霍爾效應(yīng)的靈敏度高低與外加磁場的磁感應(yīng)強度成正比的關(guān)系。 霍爾開關(guān)就屬于這種有源磁電轉(zhuǎn)換器件 ,它是在霍爾效應(yīng)原理的基礎(chǔ)上 ,利用集成封裝和組裝工藝制作而成 ,它可方便的把磁輸入信號轉(zhuǎn)換成實際應(yīng)用中的電信號 ,同 時又具備工業(yè)場合實際應(yīng)用易操作和可靠性的要求。 霍爾開關(guān)的輸入端是以磁感應(yīng)強度 B 來表征的 ,當 B 值達到一定的程度 (如 BH)時 ,霍爾開關(guān)內(nèi)部的觸發(fā)器翻轉(zhuǎn) ,霍爾開關(guān)的輸出電平狀態(tài)也隨之翻轉(zhuǎn)。輸出端一般采用晶體管輸出 ,有 NPN、 PNP、常開型、常閉型、鎖存型 (雙極性 )、雙信號輸出之分。其內(nèi)部原理圖及輸入輸出轉(zhuǎn)移特性如圖 517 和圖 518所示 在實驗中選用了 TO92 封裝的小型直插式霍爾磁性開關(guān)傳感器 ,開關(guān)量輸出 ,其外形如圖 519 所示。 霍爾開關(guān)具有無觸電、低功耗、長壽命、響應(yīng)頻率高等特點 ,內(nèi)部采用環(huán)氧樹脂封灌成一體化 ,能在各類惡劣環(huán)境下可靠的工作?；魻栭_關(guān)可應(yīng)用于接近開關(guān) ,壓力開關(guān) ,里程表等。 圖 520 所示為 CS3020 霍爾磁性開關(guān)的應(yīng)用 電機轉(zhuǎn)速測量 M7 模塊。 用電路模塊進行電機轉(zhuǎn)速的測量 (1)把電源模塊的電源開關(guān)撥到“ OFF”關(guān)閉主板 的電源。 (2)把 CS3020 霍爾磁性開關(guān)的應(yīng)用 電機轉(zhuǎn)速測量模塊 M7插在實驗主板的面包板上 ,CS3020 霍爾磁性傳感器的探頭盡量靠近電機轉(zhuǎn)盤 ,把 +5V、 GND 引到 M7 模塊的相應(yīng)引腳上。 (3) 把信號輸出腳 (第 12 腳 )用跳線引到信號輸出模塊的 T4 或 T5 端口。然后用數(shù)據(jù)線連接主板的 BNC 座和多通道數(shù)據(jù)采集模塊的通道 5。 (4)在“ TSOSC7A 傳感器開放電路實驗?zāi)K 程序 VI”文件夾中打開“ CS3020 霍爾磁性開關(guān)的應(yīng)用 電機轉(zhuǎn)速測量 .vi”如下圖 521 所 示。 動手搭建電路完成電機轉(zhuǎn)速的測量 先把實驗主板上的電源開關(guān)撥到“ OFF”。根據(jù)圖 522 所示的 CS3020 霍爾磁性開關(guān)應(yīng)用電路原理圖在面包板上搭建好實驗電路。霍爾傳感器的正表面應(yīng)該與電機轉(zhuǎn)盤上的磁鐵處在同一水平面 ,且兩者之間的距離不能太遠。搭建好的電路如下圖 523 所示。 確定接線無誤后把 +12V、 +5V 電源開關(guān)撥到 ON,在 TSOSC7A 傳感器開放電路實驗?zāi)K 程序 VI文件夾中打開 CS3020 霍爾磁性開關(guān)的應(yīng)用 電機轉(zhuǎn)速測量 .vi程序。 運行程序 ,開始電機轉(zhuǎn)速的測量。 把 PWM 脈寬調(diào)制模塊的電源開關(guān) (S5)撥到 ON,把功能選擇開關(guān) (S6)撥到Motor。 調(diào)節(jié)電阻 R28 的阻值即可調(diào)節(jié)電機的轉(zhuǎn)速。 四 .實驗內(nèi)容與要求 霍爾傳感器的正表面應(yīng)該與電機轉(zhuǎn)盤上的磁鐵處在同一水平面 ,且兩者之間的距離不能太遠 。 通過調(diào)節(jié)可調(diào)電阻 ,觀察電機轉(zhuǎn)速的變化 ,同時通過上位機軟件觀察霍爾組件輸出的脈沖波形 。 分析霍爾組件產(chǎn)生脈沖的原理 。 獨立搭建實驗電路并調(diào)試 。 完成實驗報告。 五 .思考題 利用霍爾組件測轉(zhuǎn)速 ,在測量上有否限制 ? 假設(shè)本實驗裝置上用了 n 只磁鋼 ,試推導(dǎo)電機轉(zhuǎn)速和信號頻率間的關(guān)系 ? 實驗三 鉑電阻溫度傳感器測量溫度實驗 一 .實驗?zāi)康? 了解鉑熱電阻測量溫度的原理與特性 。 掌握鉑熱電阻測溫過程中的電路原理。 二 .實驗設(shè)備和工具 開放式傳感器電路實驗主板 。 TSINQ8U 多通道數(shù)據(jù)采集模塊 。 鉑熱電阻特性及應(yīng)用模 塊 M4。 鉑熱電阻 HEL776 溫度傳感器 。 熱源 (制熱片 )。 金屬膜電阻 :1MΩ 47KΩ 22KΩ 100Ω 1。 可調(diào)電阻 :50Ω 50KΩ 2。 運算放大器 OP07。 跳線若干 。 萬用表 ,工業(yè)溫度計 。 LabView 測量軟件 :傳感器特性測量 .vi,HEL776 鉑電阻溫度傳感器 溫度測量 .vi。 三 .實驗原理與方法 鉑電阻溫度傳感器的測量原理和特性 鉑熱電阻是利用鉑絲的電阻值隨著溫度的變化而變化這一基本原理設(shè)計和制作的 ,按 0℃時的電阻值 R 的大小分為 10Ω (分度號為 Pt10)鉑熱電 阻和 100Ω (分度號為 Pt100)鉑熱電阻等 ,測溫范圍均為 200℃ ~850℃。 10Ω鉑熱電阻的感溫原件是用較粗的鉑絲繞制而成 ,耐溫性能明顯優(yōu)于 100Ω的鉑熱電阻 ,主要用于 650℃以上的溫區(qū) 。100Ω鉑熱電阻主要用于 650℃以下的溫區(qū)。 100Ω鉑熱電阻的的分辨率比 10Ω鉑熱電阻的分辨率大 10 倍 ,對二次儀表的要求相應(yīng)低一個數(shù)量級 ,因此在 650℃以下溫區(qū)測溫應(yīng)盡量選用 100Ω鉑熱電阻。鉑電阻溫度傳感器的特性如下 : 線性阻值與溫度成正比。 測量精確度高。 穩(wěn)定性好。 封裝小。 本任務(wù)中選用的鉑熱電阻型號為 HEL776,在 0℃時的電阻值為 100Ω。鉑熱電阻的性能十分穩(wěn)定 ,其阻值與溫度成正比。在 200℃ ~+650℃之間 ,鉑熱電阻特性表現(xiàn)出較好的線性度 ,常用做標準溫度計。 恒壓型鉑電阻測溫電路原理圖如圖 524 所示 ,該電路也是常用的測溫電路之一。 W1 用于電橋零點調(diào)整 ,W2 用于放大倍數(shù)調(diào)整。若 Vin 為恒定輸入電壓則該電路的輸出電壓 Vout 為 : 圖 525 所示為鉑熱電阻溫度傳感器 HEL776 外形圖。圖 526 所示為鉑熱電阻特性及應(yīng)用模塊 M4 引腳接線圖和實物圖。