【正文】 上產(chǎn)生的磁場(chǎng)被磁環(huán)聚集并感應(yīng)到霍爾器件上，所產(chǎn)生的信號(hào)輸出用于驅(qū)動(dòng)功率管并使其導(dǎo)通，從而獲得一個(gè)補(bǔ)償電流 Is。當(dāng)與 Ip 與匝數(shù)相乘所產(chǎn)生的磁場(chǎng)相等時(shí)，Is 不再增加，這時(shí)的霍爾器件起到指示零磁通的作用，此時(shí)可以通過(guò) Is 來(lái)測(cè)試 Ip。被測(cè)電流的任何變化都會(huì)破壞這一平衡。經(jīng)功率放大后，立即就有相應(yīng)的電流流過(guò)次級(jí)繞組以對(duì)失衡的磁場(chǎng)進(jìn)行補(bǔ)償。因此，從宏觀上看，次級(jí)的補(bǔ)償電流安匝數(shù)在任何時(shí)間都與初級(jí)被測(cè)電流的安匝數(shù)相等。第二章 傳感器及其采樣電路 9 基本性能參數(shù)如表 21 所示，為 CHB200S 電流傳感器的基本性能參數(shù)。 采樣電路設(shè)計(jì)測(cè)量電壓的計(jì)算公式為：在實(shí)際過(guò)程中，電動(dòng)汽車的起動(dòng)時(shí)電流最大，約為 60A。其換算公式為：MVPI205PI?R （21）（22）20PMIIR?AM第二章 傳感器及其采樣電路 10 圖 29 所示，電流傳感器的采樣電路連接圖。 工作原理霍爾電壓傳感器的工作原理與閉環(huán)式電流傳感器相似，也是以磁平衡方式工作的。如圖 210 所示，是電壓傳感器的工作原理圖。第二章 傳感器及其采樣電路 11 表 22 CHV25P 電流傳感器的基本性能參數(shù)型號(hào) CHB200SNI額定電流 10mA（RMS）P測(cè)量范圍 0?—14mAMR測(cè)量電阻 minMR maxMR(15)CV?????(在 10mA 或 14mA 時(shí))0?（在 10mA 時(shí)） ；35?（在 300A 時(shí)）190MI測(cè)量電流（輸出電流） 輸出額定值為 25mA,對(duì)應(yīng)原邊電流為 10mANK匝數(shù)比 2500：1000CV電源電壓（ ）CV5%V?????（ ）f 頻率范圍 0100kHzaT工作溫度 07C???SR副邊內(nèi)阻（）70aC??? 1?原邊內(nèi)阻（）aT 250 采樣電路設(shè)計(jì) 本設(shè)計(jì)所用的電動(dòng)車為采用 6 個(gè) 8V 的蓄電池串聯(lián)供電 ,串聯(lián)電壓為 48V。1NSVIR??由于 ，取 ，則 。::1MNI 32..5MI?由于測(cè)量電壓 ,取測(cè)量電阻 ,*MVIR?0R則： 。其中，電壓 由 USB 采MVNVMV集卡采集。圖 211 電壓傳感器采樣電路連接圖 本章小結(jié)本章首先介紹了霍爾效應(yīng)和霍爾傳感器，并對(duì)霍爾傳感器進(jìn)行簡(jiǎn)單的分類；然后分別介紹分別介紹了霍爾轉(zhuǎn)速傳感器、霍爾電力傳感器、霍爾電壓傳感器的工作原理、基本性能參數(shù)和采樣電路的設(shè)計(jì)方法；在介紹完霍爾轉(zhuǎn)速傳感器采樣電路的設(shè)計(jì)后，還對(duì)轉(zhuǎn)速傳感器的采樣電路進(jìn)行測(cè)試，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：采樣電路的設(shè)計(jì)符合要求。模擬傳感器可測(cè)量很多物理量，如溫度、壓力、光強(qiáng)等...但由于傳感器信號(hào)不能直接轉(zhuǎn)換為數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)，這是因?yàn)閭鞲衅鬏敵鍪窍喈?dāng)小的電壓、電流或電阻變化，因此，在變換為數(shù)字信號(hào)之前必須進(jìn)行調(diào)理。然后，ADC 對(duì)模擬信號(hào)進(jìn)行數(shù)字化，并把數(shù)字信號(hào)送到 MCU 或其他數(shù)字器件，以便用于系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理 [16]。圖 31 是它的輸人、輸出特性．由圖 31 可以看到，該電路有兩個(gè)穩(wěn)態(tài)：一個(gè)穩(wěn)態(tài)輸出高電平 ，另一個(gè)穩(wěn)態(tài)OHV輸出低電平 。OLV施密特觸發(fā)器的另一個(gè)特點(diǎn)是輸入輸出的回差特性。圖 31 密特觸發(fā)器輸入輸出特性0V0ViVOHOHVT VT +VOL第三章 調(diào)理電路及直流穩(wěn)壓電源 14 集成施密特觸發(fā)器 國(guó)產(chǎn)集成施密特觸發(fā)器有雙四輸入與非門（帶施密特觸發(fā)器）CT1013 、CT401CT54/74F14，六反相器（帶施密特觸發(fā)器）CT101CT401CT54／74F14 等。圖 3 2 國(guó)產(chǎn)施密特觸發(fā)器集成施密特觸發(fā)器的上觸發(fā)電平 大約在 左右，下觸發(fā)電平 大約在 T+VTV 左右，輸出高電平 大約在 左右，輸出低電平 大約在 左右 [17]。圖 33 管腳圖 圖 34 管腳功能圖第三章 調(diào)理電路及直流穩(wěn)壓電源 15 如圖 33 所示，為芯片的管腳圖。HEF40106Bp 在 =0V。本設(shè)計(jì) ,如直流特性表查的：5DV?正向閾值電壓 的典型值為 ，負(fù)向閾值電壓 的典型值為 ，回差電壓的p NV典型值 。如圖 36 所示，電容 C、寄生電容 、電源 、地端 、回差電壓 應(yīng)滿足：PDVSHV否則，在脈沖的邊緣將會(huì)發(fā)生振蕩。由于 =5V、 =0、 =,取 、 。該濾波器的截止頻率為：（31）DSP??第三章 調(diào)理電路及直流穩(wěn)壓電源 16 其中， 是霍爾傳感器輸出信號(hào)的最大頻率。實(shí)驗(yàn)的結(jié)果如SV1I1O圖 37 所示。（32）3max11027z????第三章 調(diào)理電路及直流穩(wěn)壓電源 17 本文采用 FilterLab 設(shè)計(jì)電流、電壓傳感器的調(diào)理電路。USB2080 的采用頻率 138Hz 到 400KHz，在滿足采樣定理的前提下，設(shè)置調(diào)理電路的截止頻率為 4000Hz, 采用巴特沃斯響應(yīng)，設(shè)計(jì)三階低通濾波器。圖 19 表示濾波器的響應(yīng)特性，圖 20表示濾波器的電路圖 [19][21]。采用固定輸出的三端集成穩(wěn)壓器 L780L791L7815 制作而成。常見的集成穩(wěn)壓器引出三個(gè)腳，它的輸出電壓有可調(diào)和固定兩種形式。此外，還有輸出正電壓和輸出負(fù)電壓的三端集成穩(wěn)壓器。 固定輸出的三端集成穩(wěn)壓器固定輸出的三端集成穩(wěn)壓器的三端指輸入端（1 腳） 、輸出腳（2 腳）及公共端（3 腳）三個(gè)引出端。5V、177。9V、177。15V、177。25V；最大輸出電路可達(dá) ；公共輸出端的靜態(tài)電流為 8mA。在根據(jù)穩(wěn)定電壓值選擇穩(wěn)壓器的型號(hào)0U時(shí)，要求經(jīng)整流濾波后的電壓要高于三端穩(wěn)壓器的輸出電壓 2V3V（輸出負(fù)電壓要低于 2V3V）,但不宜過(guò)大。 輸出為+5V 的穩(wěn)壓電路固定輸出的三端集成穩(wěn)壓器的基本應(yīng)用電路如圖 310 所示。 、1一般選為滌綸電容，容量為 至幾個(gè) 。 本設(shè)計(jì)中，選用 L7805 三端集成穩(wěn)壓器， 、 ，采用 ??0.?的干電池提供電源。圖 310 穩(wěn)壓電路圖W7800++C1 C01 23U1 U0第三章 調(diào)理電路及直流穩(wěn)壓電源 19 圖 311 +5V 穩(wěn)壓電路 圖 312 +15V 穩(wěn)壓電路 圖 313 15V 穩(wěn)壓電路 輸出為+15V、15V 的穩(wěn)壓電路輸出為+15V、15V 的穩(wěn)壓電路的設(shè)計(jì)方法與輸出為+5V 穩(wěn)壓電路的設(shè)計(jì)方法相同。按圖 22 焊接電路，???路板焊接圖以及實(shí)測(cè)的穩(wěn)壓結(jié)果如圖 31313 所示。 本章小結(jié) 本章首先介紹了調(diào)理電路的作用；然后介紹了霍爾轉(zhuǎn)速傳感器的調(diào)理電路設(shè)計(jì)方法，其中介紹了施密特觸發(fā)器和集成施密特觸發(fā)器，并對(duì)調(diào)理電路進(jìn)行實(shí)際測(cè)試；接著介紹了霍爾電流、電壓傳感器的調(diào)理電路的方法；最后補(bǔ)充介紹了利用集成三端穩(wěn)壓器制作的直流穩(wěn)壓電源的方法。也可構(gòu)成工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程的監(jiān)控系統(tǒng)。采用該轉(zhuǎn)換器時(shí)輸入量程范圍為177。10V。10V。（3） 轉(zhuǎn)換精度：14 位。（4） 采樣頻率：138Hz 到 400KHz。（5） AD 采集方式：連續(xù)采集。（7） 采樣通道數(shù)：在驅(qū)動(dòng)程序中設(shè)定為一個(gè)通道，0 通道。（9） 模擬輸入阻抗：100 。（11）觸發(fā)方式：軟件內(nèi)觸發(fā)。（13）觸發(fā)方向：負(fù)向觸發(fā)。10V 的雙極性的輸入。20./16384ufer[0]2)amp。 軟件說(shuō)明 USB 設(shè)備管理由于驅(qū)動(dòng)程序采用面向?qū)ο缶幊蹋砸褂迷O(shè)備的一切功能，則必須首先用CreateDevice 函數(shù)創(chuàng)建一個(gè)設(shè)備對(duì)象句柄 hDevice，有了這個(gè)句柄，就擁有對(duì)該設(shè)備的控制權(quán)。（41）第四章 USB2080 采集卡 22 批量讀取 AD 數(shù)據(jù) 圖 41 AD 采樣的實(shí)現(xiàn)過(guò)程創(chuàng)建對(duì)象CreateDevice()開始初始化和啟動(dòng) ADInitDeviceAD()讀取 AD 數(shù)據(jù)ReleaseDeviceAD（）用戶對(duì)采集到的 AD 數(shù)據(jù)進(jìn)行處理其代碼有用戶根據(jù)需要進(jìn)行編寫需要再緊接著讀取 AD 數(shù)據(jù)以實(shí)現(xiàn)連續(xù)采集嗎？釋放和停止 AD 設(shè)備ReleaseDeviceAD（）需要改變通道或頻率或清 FIF清后再繼續(xù)采集嗎？釋放設(shè)備對(duì)象ReleaseDeviceAD（）結(jié)束不需要否是接著上次再讀 AD 數(shù)重新初始化第四章 USB2080 采集卡 23 當(dāng)有了 hDveice 設(shè)備的對(duì)象句柄后，并可用 InitDeviceAD 函數(shù)初始化 AD 部件，關(guān)于采樣通道、頻率等的函數(shù)的設(shè)置是由這個(gè)函數(shù)的 pADPara 參數(shù)結(jié)構(gòu)體決定的。接著便可用 ReadDeviceAD 反復(fù)讀取 AD數(shù)據(jù)以實(shí)現(xiàn)連續(xù)不斷采樣。 （注：ReadDeviceAD 雖然主要面對(duì)批量讀取，高速連續(xù)采集而設(shè)計(jì)，但亦可用它以少量點(diǎn)如 32 個(gè)點(diǎn)讀取 AD 數(shù)據(jù)，以滿足慢速采集需要） 。右邊的虛線 InitDeviceAD 與 ReleaseDeviceAD 成對(duì)稱方式出現(xiàn)。表 42 設(shè)備驅(qū)動(dòng)接口函數(shù)函數(shù)名 函數(shù)功能 備注CreateDevice 創(chuàng)建 USB 總線的設(shè)備對(duì)象GetDeviceCount 取得設(shè)備總數(shù)GetDeviceCountID 取得設(shè)備當(dāng)前 ID 號(hào)ResetDevice 復(fù)位 USB 設(shè)備ReleaseDevice 關(guān)閉設(shè)備，且釋放 USB 總線設(shè)備對(duì)象InitDeviceAD 初始化 USB 設(shè)備 AD 部件，準(zhǔn)備傳數(shù)ReadDeviceAD 連續(xù)批量讀取 USB 設(shè)備上的 AD 數(shù)據(jù)ReleaseDeviceAD 釋放 USB 設(shè)備中的 AD 部件LoadParaAD 從 Windows 系統(tǒng)中讀取硬件參數(shù)SaveParaAD 往 Windows 系統(tǒng)中保存硬件參數(shù)從該表中可以查找驅(qū)動(dòng)程序里包含的接口函數(shù)的功能，方便后續(xù)程序的編寫與閱讀。把采集卡采集到的數(shù)經(jīng)過(guò)公式 0./16384*ufer[0]2)amp。如圖可知，采集卡采集到的數(shù)為最大值為+5V,最小值為 0V 的標(biāo)準(zhǔn)矩形脈沖，與圖 37的矩形脈沖基本吻合，證明采集卡的采樣沒(méi)有發(fā)生失真，實(shí)驗(yàn)結(jié)果達(dá)到預(yù)期效果，符合要求！ 本章小結(jié)本章首先介紹了 USB2080 采集卡硬件的部分功能，并對(duì)本設(shè)計(jì)所涉及的功能作了簡(jiǎn)要的介紹；然后介紹了 USB2080 采集卡的驅(qū)動(dòng)程序和 AD 采樣實(shí)現(xiàn)過(guò)程的程序流程圖。第五章 基于 LabVIEW 開發(fā)的在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng) 25 第五章 基于 LabVIEW 開發(fā)的在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng) LabVIEW 概述 LabVIEW 的產(chǎn)生及發(fā)展LabVIEW 是 Laboratory Virtual Instrument Engineering Workbench(實(shí)驗(yàn)室虛擬儀器集成環(huán)境)的簡(jiǎn)稱，是由美國(guó)國(guó)家儀器公司（National Instruments,NI）創(chuàng)立的一個(gè)功能強(qiáng)大而又靈活的儀器和分析軟件應(yīng)用開發(fā)工具。NI 公司于 25 年前由 James Truchard、Jeffrey Kodosky 和 Willam Nowlin 創(chuàng)建于德克薩斯州的 Austin。 于是決定開發(fā)一種接口總線，并吸納 Jeff 和 Bill 共同研究，終于成功地開發(fā)出 LabVIEW 并提出了“虛擬儀器”這一概念。LabVIEW 自 1986 年問(wèn)世以來(lái)，經(jīng)過(guò)不斷改進(jìn)和更新，已經(jīng)從最初簡(jiǎn)單的數(shù)據(jù)采集和儀器控制的工具發(fā)展成為科技人員用來(lái)設(shè)計(jì)、發(fā)布虛擬儀器軟件的圖形化平臺(tái)，成為測(cè)試測(cè)量和控制行業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)軟件平臺(tái)。隨后，NI 公司的 LabVIEW 開發(fā)小組繼續(xù)投入開發(fā)項(xiàng)目，對(duì)編輯器、圖形顯示及其他細(xì)節(jié)進(jìn)行重大改進(jìn)，在 1990年 1 月發(fā)布了 LabVIEW 。此時(shí) LabVIEW 已經(jīng)成為包含了幾千個(gè)Ⅵ的大型應(yīng)用軟件和系統(tǒng)，作為一個(gè)比較完整的軟件開發(fā)環(huán)境得到認(rèn)可，并迅速占領(lǐng)市場(chǎng)。1998 年 2 月發(fā)布的 LabVIEW 5 對(duì)以前版本全面修改，對(duì)編輯器和執(zhí)行系統(tǒng)進(jìn)行了重寫，盡管增加了復(fù)雜性，但也大大增強(qiáng)了 LabVIEW 的可靠性。2022 年 6 月 LabVIEW 6 發(fā)布，LabVIEW 6 擁有新的用戶界面特征（如 3D 形式顯示） 、擴(kuò)展功能及各層內(nèi)存優(yōu)化，另外還具有一項(xiàng)重要的功能是強(qiáng)大的Ⅵ服務(wù)器。2022 年發(fā)布了 LabVIEW 8，為分布在不同計(jì)算目標(biāo)上的各種應(yīng)用程序的開發(fā)和發(fā)布提供支持。該版本增加了仿真框圖和 MathScript 節(jié)點(diǎn)兩大功能，提升了 LabVIEW 在設(shè)計(jì)市場(chǎng)的地位；同時(shí)第一次推出了簡(jiǎn)體中文版，為中國(guó)科技人員的學(xué)習(xí)和使用降低了難度。LabVIEW 也包含了特殊的應(yīng)用庫(kù)，用于實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集、文件輸入/輸出、GPIB 和串行儀器控制及數(shù)據(jù)分析。在不同類型的圖表和圖形上，LabVIEW 提供一組有效的 VI 用于數(shù)據(jù)顯示。LabVIEW 使用文件和目錄來(lái)存儲(chǔ)創(chuàng)建 VI 所必需的信息，部分重要的文件和目錄如下：（1） LabVIEW 可執(zhí)行程序，用于啟動(dòng) LabVIEW。它必須與 LabVIEW 可執(zhí)行程序在同一目錄下。如果改變此名稱，就不能使用眾多的控件和庫(kù)函數(shù)。（4） 目錄：用戶創(chuàng)建的 VI 保存于該目錄并將出現(xiàn)在 LabVIEW 的Functions Palette(函數(shù)選項(xiàng)板)上。 LabVIEW 的特點(diǎn) LabVIEW 是一個(gè)通用編程系統(tǒng)，它不但能夠完成一般的數(shù)學(xué)運(yùn)算與邏輯運(yùn)算和輸入輸出功能，它還帶有專門的用于數(shù)據(jù)采集和儀器控制的庫(kù)函數(shù)和開發(fā)工具，尤其還帶有專業(yè)的數(shù)學(xué)分析程序包，基本上可以滿足復(fù)