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伺服 编码器or线性霍尔元件
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| 看到做伺服的时候，一般用编码器做反馈，也有的嫌贵，用线性霍尔元件做反馈，请问，两种方法的性能有什么差别？ |
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ganchunlei
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很难找到，请参考： 1. 机电一体化 技 术 一种基于线性霍尔传感器的直流电机 转速测量方法田汉波 ,赵英俊 ( 华中科技大学机械科学与工程学院 ,湖北 武汉 430074) A DC Moto r Rotatio nal Speed Measuring Met hod Based o n Linear Hall Senso r ( School of Mechanical Science and Engineering , Huazhong University of Science and Technology ,Wuhan 430074 ,China) TIAN H 2bo , ZHAO Ying2jun an 摘要 : 介绍了一种自动颅骨钻转速信号的检测 方法 ,该方法以线性霍尔传感器为基础 ,通过对霍尔 转速传感器信号进行滤波和整形 , 使处理后的信号 转换成符合 T TL 电平标准的方波信号 , 用单片机 对此信号计数从而测出转速 . 实验表明 ,该转速测量 方法能满足颅骨钻孔系统控制单元的设计要求 . 关键词 : 霍尔传感器 ; 转速测量 ; 直流电机 中图分类号 : TM33 文献标识码 :A 钻的转速测量 . 而利用线性霍尔元件可以实现对小 型永磁电动机的简单测速 . 1 线性霍尔元件测速原理由霍尔效应原理知 : 霍尔片处于磁场中 ,并在垂 直于磁场的方向上通以电流时 , 霍尔片上与电流和 磁场垂直的方向会产生霍尔电势差 V H = KB I , 当通 过霍尔片的电流恒定不变时 ,改变磁场的大小 , 可以 改变 V H [1 ] . 在电机外壳附近漏磁场因电枢转动会引起变 化 ,利用线性霍尔传感器对其进行检测 ,由于传感器 输出电压信号稳定 ,只要存在磁场 ,霍尔元件总是产 生相同大小的电压 , 并且输出信号电压的大小与转 速无关 ,即使是在低转速状态下 ,仍能够获得较高的 检测准确度 [ 2 ] . 但是输出信号的强弱与霍尔器件在 电机外壳的安装位置有关 . 因此 ,需通过实验确定传 感器在电机外壳的安装位置 , 以获得最佳的信号效 果 . 基于此原理 ,在直流电机测速中 , 采用线性霍尔 元件作为传感器 ,感应部分固定在电动机外壳 . 在定 子磁场中 ,永久磁铁的磁力线通向转子 ,转子一般采 用硅钢片叠压而成 , 转子铁心一般分 35 槽 , 转子转 动过程中引起定子磁通发生周期性的变化 , 从而引 起了霍尔元件输出信号的频率变化 . 霍尔元件输出 的信号无需经过放大处理 , 可直接用比较器整形后 送入单片机进行处理 ,从而得到电机转速 . based o n linear Hall sensor for auto matic bo ne ring and reshaping Hall rotatio nal speed senso r which is in co nformit y wit h T TL level signal tio nal speed. Experimentatio n show s t he rotatio nl matic bo ne drilling' co nt rol unit . s urement ;DC motor 0 引言 进行测控 . 电钻主轴电机为永磁直流电机 . 由于消毒 及空间等条件的限制 , 一般测速方法难以完成对电收稿日期 :2006208219 基金项目 : 湖北省武汉市科技攻关项目 (20056002055) 1机械与电子22007 ( 1) drilling is int roduced in t his paper . t hro ugh filte2 signal ,to change t ransacted signal to square wave standard ,finally , t he single2chip co mp uter can be used to co unt t he signal so as to measure t he rota2 speed signal can meet a demand for design of auto 2 文章编号 :100122257 ( 2007) 0120031202 Abstract :A rotatio nal speed measuring met hod 在医用自动颅骨钻孔系统中 , 需要对电钻速度 Key words :Hall sensor ;rotatio nal speed meas2 2 测速系统硬件设计及电路调试 2. 1 测速系统原理 选取线性霍尔传感器 A3515 来采集直流电机 的转速信号 [ 3 ] . 由于霍尔传感器所在磁场为时变磁 场 ,因此从 A3515 输出信号是以霍尔器件直流供电 ·3 1 · 电压一半基础上的交流信号 , 经滤波整形后转换成 T TL 信号 ,输入单片机计数 . 最后由 PC 机处理计 数得到电机转速 . 其过程如图 1 所示 . 图1 测速系统 LB1 : JB P3. 5 , LB1 ; 等待下降沿到来 CL R TR0 ; 关定时器 T0 MOV 40 H , TL0 ; 送计数器到 40 H ,41 H 单元 , 通过串口发送到 PC 机 MOV 41 H , T H0 2. 3 对信号处理电路的调试与实验 2. 2 单片机转速测量 在自动颅骨钻孔系统中 , 由于要求电钻转速频 率不高 ( 1 k Hz 以下) ,故采用测周期法测量转速[ 4 ] . 2. 2. 1 方案与原理 脉冲信号的周期与电机的转速有以下关系 : 60 n= P Tx 信号处理电路如图所 2 示 . 式中 n 电机转速 作为定时器的开关控制 ,检测到下跳沿时 , 开 T0 计 数 ,当紧接着的另一个下跳沿被检测到时 , 关 T0 计 数 . 对于 11. 059 2 M Hz 晶振 ,机器周期 Ts = 1. 085 μs ,单片机 16 bit 计数器最大允许计时时间只有 71. 11 ms ,能测最低转速为 170 r/ min , 要测更低转 速需用硬件或软件扩展定时时间 . T0 的 计 数 值 为 N x , 则 被 测 信 号 周 期 T x = N x T s ,测得数值经串行通信把周期值传送到计算机 中 ,再经简单换算即可得到发动机转速 . 2. 2. 2 单片机程序设计 从 P3. 5 引脚测得转速信号的周期 , 通过串行 口发送给 PC 机 . 下面是周期测量控制部分程序 : MA IN : MOV TMOD , # 01 H ; T0 为 16 bit 定时方式 1 MOV TL0 , # 00 H MOV T H0 , # 00 H HB0 : J NB P3. 5 , HB0 ; 等待上升沿到来 LB0 : JB P3. 5 , LB0 ; 等待下降沿到来 SE TB TR0 ; 开定时器 T0 HB1 : J NB P3. 5 , HB1 ; 等待上升沿到来 P 电机转一圈的脉冲数 ( P = 5 ) T x 输出方波信号周期 实验用 ADuC812 单片机来完成对脉冲信号的 采集 , 处理 ,从而对电机转速进行实时测量 . 利用单 片机的 T0 作为定时器 , 给出标准时基信号 , P31 5 ·32 · 用线性霍尔元件 A3515 从永磁直流电机外壳 检测转速信号 . 从 A3515 输出的是在叠加在 0. 5 V CC 上的幅值大约为 100 mV 的不规则正弦波 ,有少 量毛刺信号 ,故需对信号进行滤波处理 . 输入端 R4 和 C1 组成的无源低通滤波电路可 有效去除信号中的高频成份 , 完成对信号的初步处 理 . 比较器采用单电源供电 , 输入信号反相输入 , 滤 波后的信号经整形电路将其转换为同频率 T TL 电 平的脉冲方波 ,使单片机计数器能对其进行计数 . 为 了提高抗干扰能力 , 整形电路用比较器 L M311 组 成的正反馈反相输入滞后比较电路 . U R 点为电路设 置的偏置电压 , U i 为滤波后的转速信号 , U o 为输出 信号 . 滞后比较器反馈系数为 : FV = U H - UL R1 1 = = U O H - U OL R1 + R2 50 调节 R3 改变偏置电压 U R , 同时通过示波器观 察比较器出来信号的波形 , 调至规则的方波时效果 较佳 . 反馈电阻 R 2 可调 ,从而改变正反馈电压 , 比 较器具有一定迟滞特性 , 可提高抗干扰能力 . 比较器出来的稳定方波送单片机计数 , 在此采 用周期测量法 . 选用可调式三端稳压器 L M317 设 计的集成稳压电源 ,可输出连续可调的直流电压 ,调 节输出电压来改变电动机转速 ,对于不同转速 ,测量 数据与标准转速的比较如表 1 所示 . 1机械与电子22007 ( 1) 图2 信号调理电路 基于霍尔元件的直线大位移测量方法邓 1 ,刘明尧1 ,张勇为1 ,刘亚磊1 ,马宏伟2 ,王春麟3 旭 ( 1. 长江大学机械工程学院 ,湖北 荆州 434023 ;2. 河南油田分公司石油工程技术研究院 ,河南 南阳 473123 ; 3. 武汉理工大学机电工程学院 ,湖北 武汉 430070) 摘要 : 随着生产的不断发展 ,对直线大位移的测 量提出了更高的要求 . 为此提出了一种以摆动式机 械接触滚轮为基本原理 , 基于霍尔元件进行信号检 测的直线大位移测量方法 . 该方法是一种直接以运 动部件自身为静止参照物的自为基准测量方式 , 将 两物体的相对直线运动转变为滚动轮的转动 , 霍尔 元件检测滚动轮的转动角度和方向来计算位移 . 该 方法具有结构简单 , 测量装置体积小 , 量程大及适应 环境广等优点 ,有一定的应用价值 . 关键词 : 大位移 ; 滚动轮 ; 霍尔元件 ; 磁柱 ; 脉冲 数 中图分类号 : TP212 收稿日期 :2006208201 基金项目 : 中国石油化工股份有限公司科技开发项目 ( P04054) 被测转速 被测周期 实测转速 ( r/ min) 984 612 312 180 ( ms) 12. 195 19. 607 38. 461 66. 666 ( r/ min) 1 019 628 317 178. 5 误差分析表明 ,转速的误差在 5 %以内 ,传感器 性能稳定 ,能满足自动钻孔系统的实际需要 . 3 结束语 本速度检测装置 , 选用集成霍尔元件传感器采 集速度信号 , 具有频率响应快 , 抗干扰能力强等特 点 . 线性霍尔传感器出来的信号经信号调理后 ,通过 单片机对连续脉冲记数来实现转速测控 , 具有线路 简单 , 实时性好 , 成本低 , 安装调试方便和节省空间 1机械与电子22007 ( 1) The Measuring Technique of St raight2line Lo ng Displacement Based o n Hall Co mpo nent s ( 1. School of Mechanical Engineering , Yangtze U niversity ,Jingzhou 434023 ,China ;2. Engineering Technique Instit ute of He' Oil2field Branch Co mpany ,Nanyang 473123 ,China ;3. School of Elect rical and Mechanical Engineering , nan Wuhan U niversity of Technology ,Wuhan 430070 ,China) DENG Xu1 ,L IU Ming2yao1 , ZHANG Yong2 wei1 ,L IU Ya2lei1 , MAO Hong2wei2 , WANG Chun2lin3 文献标识码 :A ductio n , a higher request to t he measurement of 表 1 实测计数值 2A56 H 44A E H 8812 H F1 FA H 实测周期 相对误差 ( ms) 11. 760 19. 077 37. 795 67. 212 ( %) 3. 56 2. 70 1. 73 0. 82 ings mechanical co ntact whell based o n Hall co m2 po net s to measure st raight line lo ng displacement . This met hod directly takes movement part o neself as static reference dat um , co nverting t wo o bject s relative movement to t he rotatio n of wheel . t he Hall co mpo net s detect t he rotatio n angle and t he culated. The measuring technique has many merit s , 等特点 . 尤其是在测量空间有限 ,轴偏心或传感器不 便安装的条件下 ,本测量方法有明显的优势 . 参考文献 : 研究方向为传感与测控技术 ; 赵英俊 (1957 - ) ,男 ,湖北公安人 ,教 授 ,博士 ,研究方向为传感器技术与嵌入式系统 . ward. This article int ro duces o ne technique sway2 directio n of roll wheel ,t hen t he displacement is cal2 [1] 黄继昌 ,等 . 传感器工作原理及应用实例 [ M ] . 北京 : 人 st raight2line lo ng displacement has been p ut for2 民邮电出版社 ,1998. [ 2 ] , 等 . ABS 的轮速信号及其传感器 [J ] . 专用汽 洪 涛 [3] 祖先锋 , 等 . 场量测量在变交漏磁检测技术中的应用 [J ] . 测试技术学报 ,2006 ,20 ( 2) :37 - 41. [4] 于炳亮 . 电机转速测量方法研究 [J ] . 山东科学 ,2005 , 18 ( 5) :44 - 45 ,54. 作者简介 : 田汉波 (1976 - ) , 男 , 湖北孝感人 , 硕士研究生 , 文章编号 :100122257 ( 2007) 0120033203 车 ,1997 , (2) :40 - 44. Abstract :Wit h t he f urt her develop ment of p ro2 ·3 3 · 2. OH3503、OH49E系列线性霍尔电路由电压调整器，霍尔电压发生器，线性放大器和射极跟随器组成，其输入是磁感应强度，输出是和输入量成正比的电压。 产品特点体积小 精确度高灵敏度高 线性好温度稳定性好可靠性高 典型应用运动检测器 齿轮传感器接近检测器 电流检测传感器电动自行车调速器极限参数 参数 符号 量值 单位 最大工作电压 Vcc 2.4-9 V 工作环境温度 T A -40 到 85 ℃ 贮存温度 T S -65 到 150 ℃ 3503 电、磁特性 T A = 25 ℃ ， Vcc=5.0V 参 数 符号 量值 单位 最小 典型 最大 电源电流 Icc - 9.0 14 mA 静态输出电压 V o 2.25 2.5 2.75 V 灵敏度 S 7.5 - 25.0 mV/mT 输出端上限电压 V T 4.2 4.25 4.3 V 输出端下限电压 V L 0.75 1.00 1.2 V 49E 电、磁特性 T A = 25 ℃ ， Vcc=5.0V 参 数 符号 量值 单位 电源电流 Icc 8 mA 静态输出电压 V o 2.5 0.1 V 灵敏度 S 15 ～ 20 mV/mT 输出端上限电压 V T 4.2 V 输出端下限电压 V L 1 V 注 : 输出电压应用输入阻抗大于 10K 的电压表来测量；磁感应强度应在器件最灵敏的区域（见外形图）测 订购信息 产品型号 工作温度 封装形式OH3500 (-20 C to 85 C) TO 92UAOH49E (-40 C to 85 C) TO 92UA |
2楼2010-08-19 10:27:53
