一、霍尔器件的组成
霍尔器件是由半导体材料制成的一种薄片，在垂直于平面方向上
施加外磁场B，在沿平面方向两端加外电场，则使电子在磁场中运动，结果在器件的2个侧面之间产生霍尔电势。其大小和外磁场及电流大小成比例。。在这里选用美国史普拉格公司(SPRAGUE)生产的3000系列霍尔开关传感器3013，它是一种硅单片集成电路，器件的内部含有稳压电路、霍尔电势发生器、放大器、史密特触发器和集电极开路输出电路。
二、转速测量原理
由于转速是以单位时间内转数来衡量，在变换过程中多数是有规
律的重复运动。根据霍尔效应原理，将一块永久磁钢固定在电机转轴 上的转盘边沿，转盘随测轴旋转，磁钢也将跟着同步旋转，在转盘下方安装一个霍尔器件，转盘随轴旋转时，受磁钢所产生的磁场的影响，霍尔器件输出脉冲信号，其频率和转速成正比。脉冲信号的周期与电机的转速有以下关系： η=60/PT
而式中：η 为电机转速；P为电机转一圈的脉冲数；T为输出方波信号周期。根据式(1)即可计算出直流电机的转速。
三、转速控制原理
直流电机的转速与施加于电机两端的电压大小有关，可以采用
C8051F060片内的D／A转换器DAC0的输出控制直流电机的电压从而控
制电机的转速。在这里采用简单的比例调节器算法(简单的加一、减一法)。比例调节器的输出系统式为[ ：y=Kpe(￡) (2)式中：y为调节器的输出；e(￡)为调节器的输入，一般为偏差值；K 为比例系数。 从式(2)可以看出，调节器的输出y与输入偏差值e(￡)成正比。因此，只要偏差e(￡)一出现就产生与之成比例的调节作用，具有调节及时的特点，这是一种最基本的调节规律。比例调节作用的大小除了与偏差e(￡)有关外，主要取决于比例系数K ，比例调节系数愈大，调节作用越强，动态特性也越大。反之，比例系数越小，调节作用越弱。对于大多数的惯性环节，K 太大时将会引起自激振荡。比例调节的主要缺点是存在静差，对于扰动的惯性环节，K 太大时将会引起自激振荡。对于扰动较大，惯性也比较大的系统，若采用单纯的比例调节器就难于兼顾动态和静态特性，需采用调节规律比较复杂的PI(比例积分调节器)或PID(比例、积分、微分调节器)算法。
四、系统的硬件设计
本系统采用单片机C8051F060作为主控制器，使用霍尔传感器测量电机的转速，通过7079最终在LED上显示测试结果。此外，还可以根据需要调整控制电机的转速，硬件组成由图l所示。 电机 霍尔传感器 控制转速 脉冲信号放 大 C8051f060 7279 LED 图1测速系统硬件组成框图
控制器C8051F060主要完成转速脉冲的采集、16为定时计数器计数定
时、运算比较，片内集成的12位DAC0_5 控制转速，并且通过7279显示接口芯片实现数码显示等多项功能。系统采用外部晶振，系统时钟SYSCLK等于18432000，TO定时1 ms，初始化时TH0一(一SY—SCI K／1 000)》8；TI 0一一SYSCI K／1 000。等待1 S到，输出转速脉冲个数N，计算电机转速值。将1 S内的转速值换算成1 min内的电机转速值，并在LED上输出测量结果。
五、系统的软件设置
本系统采用C8051F060中的INT0中断对转速脉冲计数。定时器T1
工作于外部事件计数方式对转速脉冲计数；TO工作于定时器方式均工作于方式1。每到1 S读一次计数值，此值即为脉冲信号的频率，根据式(1)可计算出电机的转速。由于直流电机的转速与施加工于电机两端的电压大小有关，故将实际测得的转速值与预设的转速值比较，若
\\大于预设的转速值则减小DAC0的数值，若小于转速预设的转速值则
增加DAC0的值调整电机的转速，直到转速值等于预设定的值，这样就实现了对电机转速的控制，主程序和TO中断流程图如图2、3所示。 开始 初始化时钟 始化定时器T0’T1 初始化Io端口 使能比较器 使能DAC 0 初始化7279 允许T0、INT0中断 调用显示子程序 结束 图2 主程序流程图
图3 T0中断程序流程图
返回 DAC0数值减1 Y 转速等于预设值 转速大于预设值 N N 到1s Y 开始 N Y DAC0数值加1
机械工程测试技术
班级:
姓名:
学号：
因篇幅问题不能全部显示，请点此查看更多更全内容