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基于51单片机---利用霍尔元件无接触式测量直流电机速度

时间:2023-06-06 06:18:33

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基于51单片机---利用霍尔元件无接触式测量直流电机速度

项目场景:

为了满足工业生产中对发电机、中小型马达、机床转轴等旋转设备的转速控制和转速采集上的需求,本文介绍一种基于51单片机和无线传输的直流电机调速测速系统的设计。以STC90C52RC单片机为主控芯片,利用PWM的原理,通过按键对直流电机进行调速,实现正反转;采用霍尔传感器对直流电机的转动进行计数,并通过主控芯片将采集到的计数值转化为直流电机的当前速度值;利用LCD1602显示模块将计算得到的值进行实时显示。实验表明,此系统具有成本低功耗低,可靠性高等优点,具有一定的实用性。


直流电机工作原理:

直流电机的结构应由定子和转子两大部分组成。直流电机运行时静止不动的部分称为定子,定子的主要作用是产生磁场,由机座、主磁极、换向极、端盖、轴承和电刷装置等组成。运行时转动的部分称为转子,其主要作用是产生电磁转矩和感应电动势,是直流电机进行能量转换的枢纽,所以通常又称为电枢,由转轴、电枢铁心、电枢绕组、换向器和风扇等组成。

直流电机模型如图所示,磁极N,S间装着一个可以转动的铁磁圆柱体,圆柱体的表面固定着线圈abcd。当线圈流过电流的时候,线圈受到电磁力的作用,产生旋转。根据左手定则可知,当流过线圈中电流改变方向时,线圈的受力方向也将改变,因此通过改变线圈电流的方向实现改变电机的方向。


霍尔元件:

霍尔传感器是基于霍尔效应的一种磁敏式传感器。霍尔效应1897年首次被美国物理学家霍尔在金属材料中发现,但由于霍尔效应在金属材料中太微弱而没有得到人们的重视及较好的应用。直到20世纪50年代,随着半导体技术的发展,利用半导体材料做成的霍尔元件的霍尔效应比较显著,从而霍尔效应被人们所重视和充分利用,霍尔式传感器得到了快速的应用和发展。目前霍尔传感器已经广泛的应用于电磁、电流、水位、速度、振动等的测量领域。由于霍尔元件产生的电势差很小,故通常将霍尔元件与放大器电路、温度补偿电路及稳压电源电路等集成在一个芯片上,称之为霍尔传感器。

霍尔元件是磁敏元件,要想用来测转速,就必须在被测的旋转体上装一个版磁体,旋转时,每当磁体经过霍尔元件,霍尔元件就发出一个信号,经放大整形得到脉冲信号,也有的霍尔元件可以直接输出脉冲信号,送运算,两个脉冲的间隔时间就是周期,由周期可以换算出转速,也可计数单位时间内的脉冲数,再换算出转速。


主要系统搭建方案:

该项目主要由单片机最小系统和LCD1602显示模块以及电机驱动模块构成,电机驱动方案选择H桥驱动。


# 原理图方案:

因为EDA自带元器件库比较方便,所以嘛,


# PCB方案:
# 文章最后:

直流电机前面是霍尔元件3144.。

这个板子因为色环电阻封装搞错了,但幸好不影响使用,后面我对板子又进行重新修正都放在压缩包里面了。

另外我也是初学习单片机,若是原理图和其他地方有错误的地方请各位大佬批评指正,最后附上我做这个项目的仿真文件和工程项目文件、Gerber制版文件,希望能够帮助到一些同学。

链接:/s/1XxHnViiKh_9gtfpO4xGwsA

提取码:at90


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