霍爾傳感器實驗報告:實驗05(霍爾式傳感器)實驗報告

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摘要:

霍爾傳感器實驗報告:實驗05(霍爾式傳感器)實驗報告實驗五-霍爾式傳感器實驗1:直流激勵時霍爾式傳感器位移特性實驗一、實驗目的了解霍爾式傳感器原理與應用。二、實驗原理根據霍爾效應,霍爾電勢UH=KHIB,當霍爾元件處在梯度磁場中運動時

霍爾傳感器實驗報告:實驗05(霍爾式傳感器)實驗報告

實驗五-霍爾式傳感器
實驗1:直流激勵時霍爾式傳感器位移特性實驗
一、實驗目的
了解霍爾式傳感器原理與應用。
二、實驗原理
根據霍爾效應,霍爾電勢U H=KHIB,當霍爾元件處在梯度磁場中運動時,它的電勢會發生變化,利用這一性質可以進行位移測量。
三、實驗器械
主機箱、測微頭、霍爾傳感器、霍爾傳感器實驗模板、移相器/相敏檢波器/低通濾波器模板、雙線示波器。
四、實驗接線圖
五、實驗數據記錄和數據處理
實驗數據如下:
X為測微頭移動距離,Vol為輸出電壓幅值。
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霍爾傳感器實驗報告:霍爾傳感器實驗總結.docx

霍爾傳感器實驗總結
  實驗一金屬箔式應變片――單臂電橋性能實驗   四、實驗結果:   表   由表1可得出:計算系統靈敏度S=ΔU/ΔW=/g;   非線性誤差δ=Δm/yFS×100%=40%   五、思考題:   單臂電橋時,作為橋臂電阻應變片應選用:正應變片負應變片正、負應變片均可以。   答:正、負應變片都可以,因為正負對單臂電橋的傳感器特性無影響   總結:由圖可知,單臂電橋理想下是線性的,但實際存在非線性誤差。   實驗二金屬箔式應變片—半橋性能實驗   五:實驗結果:   0   20   40   60   80   100   120   140   160   180   200   靈敏度S2=U/W=/g,非線性誤差δ=/94=%   六思考題:   1、半橋測量時兩片不同受力狀態的電阻應變片接入電橋時,應放在:對邊鄰邊。答:應放在鄰邊。   2、橋路測量時存在非線性誤差,是因為:電橋測量原理上存在非線性應變片應變效應是非線性的調零值不是真正為零。答:因為電橋原理上存在非線性誤差。   總結:由圖可知,半橋的傳感器特性曲線非線性得到了改善,電橋輸出靈敏度提高。   實驗三金屬箔式應變片—全橋性能實驗   四、實驗步驟:   1、將托盤安裝到應變傳感器的托盤支點上。將實驗模板差動放大器調零:用導線將實驗模板上的±15v、⊥插口與主機箱電源±15v、⊥分別相連,再將實驗模板中的放大器的兩輸入口短接(Vi=0);調節放大器的增益電位器RW3大約到中間位置(先逆時針旋到底,再順時針旋轉2圈);將主機箱電壓表的量程切換開關打到2V檔,合上主機箱電源開關;調節實驗模板放大器的調零電位器RW4,使電壓表顯示為零。   2、拆去放大器輸入端口的短接線,根據圖3—1接線。實驗方法與實驗二相同,將實驗數據填入表3   霍爾式傳感器的特性—直流激勵   實驗目的:了解霍爾式傳感器的原理與特性所需單元及附件:   霍爾片、磁路系統、電橋、差動放大器、F/V表、直流穩壓電源、測微頭、振動平臺、主、副電源。   旋鈕初始位置:差動放大器增益旋鈕打到最小,電壓表置20V檔,直流穩壓電源置2V檔,主、副電源關閉。實驗原理:   霍爾傳感器屬于磁敏元件,磁敏元件也是基于磁電轉換原理,磁敏傳感器是把磁學物理量轉換成電信號。隨著半導體技術的發展,磁敏元件得到應用和發展,廣泛用于自動控制、信息傳遞、電磁場、生物醫學等方面的電磁、壓力、加速度、振動測量。   特點:結構簡單、體積小、動態特性好、壽命長。   隨著半導體技術的發展,人們發現半導體材料的霍爾效應非常明顯,并且體積小有利于集成化?;魻杺鞲衅魇腔诨魻栃?  把一個導體兩端通以電流I,在垂直方向施加磁感強度B的磁場,在薄片的另外兩側會產一個與控制電流I和磁場強度B的乘積成比例的電動勢U或通電的導體放在磁場中,電流I與磁場B方向垂   直,在導體另外兩側會產生感應電動勢。在磁場作用下導體中的自由電子做定向運動。   每個電子受洛侖茲力作用被推向導體的另一側:   霍爾電場作用于電子的力:   霍爾電場:   當兩作用力相等時電荷不再向兩邊積累達到動態平衡:   霍爾電勢:   通過導體薄片的電流I與下列因素有關:   載流子濃度n,電子運動速度v,導體薄片橫截面積b*d,   e為電子電荷量。   代入后:   霍爾常數:   霍爾靈敏度:   實驗步驟:   了解霍爾式傳感器的結構及實驗儀上的安裝位置,熟悉實驗面板上霍爾片的符號?;魻柶惭b在實驗儀的   振動圓盤上,兩個半圓永久磁鋼固定在實驗儀的頂板上,二者組合成霍爾傳感器。   開啟主、副電源將差動放大器調零后,增益置最小,關閉主電源,根據圖3-1接線,W1、r為電橋單元   的直流電橋平衡網絡。   圖3-1霍爾式傳感器的特性—直流激勵   裝好測微頭,調節測微頭與振動臺吸合并使霍爾片置于半圓磁鋼上下正中位置。開啟主、副電源調整W1使電壓表指示為零。   上下旋動測微頭,記下電壓表的讀數,建議每讀一個數,將讀數填入表中。實驗結果及分析:1、   2、作出V-X曲線指出線性范圍,求出靈敏度,關閉主、副電源。   由公式   可以求出   霍爾式傳感器的應用—電子秤   實驗目的:了解霍爾式傳感器在靜態測量中的應用。所需單元及部件:   霍爾片、磁路系統、差動放大器、直流穩壓電源、電橋、砝碼、F/V表、主、副電源、振動平臺。有關旋鈕初始位置:直流穩壓電源2V,電壓表2V檔,主、副電源關閉。實驗步驟:   開啟主、副電源將差動放大器調零,關閉主、副電源。調節測微頭脫離平臺并遠離振動臺。   按圖3-1接線,開啟主、副電源,將系統調零。差動放大器增益調至最小位置,然后不再改變。在稱重平臺上放上砝碼,填入下表。實驗結果及分析:1霍爾傳感器實驗報告:實驗05(霍爾式傳感器)實驗報告  第2張

霍爾傳感器實驗報告:霍爾傳感器實驗報告.doc

霍爾傳感器原理及其應用
年級:2009級
姓名:彭春華
學號:
專業:電子信息工程
指導老師:劉剛
2012年6月
摘要
20 世紀末,集成霍爾傳感器技術得到了迅猛發展,各種性能的集成霍爾傳感器不斷涌現,它們已在汽車、紡織、化工、通訊、電機、電信、計算機等各個領域得到廣泛的應用,特別是由集成開關型霍爾傳感器制成的無刷直流電機(霍爾電機) 已經進入千家萬戶. 廣泛應用于錄音機、攝錄像設備、VCD、DVD、及新型助力自行車等家用電器中. 筆者將集成開關型霍爾傳感器及其計時裝置應用于力學實驗中,同時還可對該傳感器的特性參數進行測量. 由于保留了傳統的實驗方法,所以使實驗的內容更具綜合性,它一方面能讓學生從多角度地了解和掌握一些經典的測量手段和操作技能.另一方面由于加入了用集成開關型霍爾傳感器來測量時間或周期的新方法,使學生對這種傳感器的特性及在自動測量和自動控制中的作用有進一步的認識,從而真正領略這一最新傳感技術的風采. 傳統實驗與現代化技術相結合對推進素質教育,培養想象能力和創新能力是十分有用的. 而這類實驗已在我校的中學物理實驗研究課程中開設,教師和學生都很有興趣,教學效果很好當一塊通有電流的金屬或半導體薄片垂直地放在磁場中時,薄片的兩端就會產 生電位差,這種現象就稱為霍爾效應。兩端具有的電位差值稱為霍爾電勢U,其表達式為U=其中K為霍爾系數,I為薄片中通過的電流,B為外加磁場(洛倫慈力Lorrentz)的磁感應強度,d是薄片的厚度。由此可見霍爾效應的靈敏度高低與外加磁場的磁感應強度成正比的關系?;魻柦咏_關既有霍爾開關元件所具有的無觸點,無開關瞬態抖動,高可靠和長壽命等特點,又有很強的負載能力和廣泛的功能,特別是在惡劣環境下,它比目前使用的電感式,電容式,光電式等接近開關具有更強的抗干擾能力。 鑒于霍爾接近開關的諸多優點,目前市面上出售的接近開關中,霍爾式接近開關就占有了相當大的比例,它生產要求簡單并廣泛應用于轉速,位移,位置,速度等物理量的測量上,也基于此,國內許多大大小小的企業公司都在生產、出售各類霍爾式接近開關,競爭的確相當厲害。
我們知道大公司近幾年在霍爾接近開關上的技術發展相當迅速,他們除在霍爾接近開關內部采用了厚膜混合集成電路工藝制作外,外形方面也不拘一格,采用槽形,貫穿形,平面形,其技術含金量越來越高。這些功能優勢無疑使得霍爾接近開關的應用變的越來越廣泛,自然可以在國內外市場的競爭中立于不敗之地霍爾開關的輸入端是以磁感應強度B 來表征的,當B 值達到一定的程度(如B1)時,霍爾開關內部的觸發器翻轉,霍爾開關的輸出電平狀態也隨之翻轉
1、這步中我們主要是實現用一定的物體去擋住霍爾元件的磁路,從而實現霍爾元件的高低電平變化。
2、在這里我們主要是考慮到一個抗干擾的問題,防止前后級的信號交叉干擾,從而提高電路的抗干擾能力何在惡劣環境下的生存能力。
3、因為我們從霍爾元件中獲得的信號是一個微弱的信號,我們需要把它放大到我們一般以期能夠處理的標準信號,所以就必須把信號進行放大。但是在放大前我們必須要加一濾波器用來濾除不需要的雜波。
4、控制電路主要是通過555實現單穩電路從而實現了電路在一定時間內處于導通狀態,然后控制繼電器通斷來達到供應飲料的目的。
5、整個電路當然還需要有電源供電,一般我們需要的是5—12V左右的直流電壓,所以我們必須變壓器變壓,然后用整流橋將交流整成直流電源,之后為了減少信號的脈動系數,再外加一個穩壓芯片。
實驗原理圖:
555構成的單穩模塊:
電源部分:
原理圖中的整流部分如上圖(圖8)所示,考慮到U1為220V,根據《模擬電子技術》中整流二極管的說明,我們可以得出Uo≥1.2U1
結合整流二極管參數表(表2)我們選用IN4001二極管。我們通過變壓器將高電壓變成我們所需要的電壓,變壓器的雜書必要達到一定的要求,同時我們通過二極管構成的橋路,將交流電壓變成直流電壓,即全波整流。圖中的二極管取值要大一點好,這樣就可以有效緩沖,從而使電壓變化緩慢,從而減小了電壓的脈動系數,但這還不夠穩定,所以我們還在之后接了7805的穩壓芯片,如圖所示,從而使電壓的穩定達到我們所需要的程度。
表2 二極管參數
霍爾傳感器:
這樣處理霍爾元件,可以使它實現過零比較器,起到電壓放大的作用,同時實現單端輸出的目的。同時也起到電氣隔離的作用。
電路放大模塊:
整個電路的放大倍數是A=10倍,主要是通過R2/R3的比例來實現電壓放大倍數的,而R1主要是起到使輸入電阻達到平衡。

霍爾傳感器實驗報告:霍爾傳感器實驗報告總結

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