项目3 霍尔转数计数器制作

1、 电子与信息技术专业传感器技术项目三 霍尔转数计数器制作大连电子学校 DALIAN ELECTRONIC SCHOOL 任务1 项目任务书 在现代工农业生产和工程实践中，经常会遇到需要测量和显示转数的情况，以进行如发动机、电动机、机床主轴等旋转设备的转动控制。通常使用光电编码器、圆光栅、霍尔元件等传感单元获得脉冲信号。 使用霍尔和磁敏电阻等传感器可以检测磁信号。由于霍尔传感器价格便宜，使用方便，得到了广泛的应用。 本项目采用霍尔开关制作测量旋转物体转动圈数的计数器。3.1.1 项目描述 任务1 项目任务书 根据给定的元器件、印刷电路板和电路图，按照电子产品制作工艺，通过焊接、组装和调试，制作一

2、台霍尔转数计数器。3.1.2 项目任务 任务2 信息收集3.2.1霍尔式传感器1.霍尔效应 金属或者半导体薄片置于磁感应强度为B的磁场中，磁场方向垂直于薄片，当有电流I流过薄片时，在垂直于电流和磁场的方向上将产生电动势UH，这种现象称为霍尔效应。由此产生的电动势称为霍尔电动势，这种薄片称为霍尔元件。2.霍尔元件结构与基本电路 霍尔元件是四端元件，其中1-1电极用于加控制电流，称为控制电极，也叫激励电流端；2-2电极用于引出霍尔电动势，称为霍尔电动势输出极，也可简称为霍尔电极。在基片外面用金属或陶瓷、环氧树脂等封装作为外壳。 任务2 信息收集3.2.1霍尔式传感器3.霍尔元件的主要特性参数(1)

3、 输入电阻和输出电阻(2) 额定控制电流IC(3) 不等位电势U0和不等位电阻R0(4) 灵敏度系数KH(5) 霍尔电动势温度系数5.霍尔传感器的分类按构造分为：无铁心型、铁心型和测试用探针霍尔集成电路按引出线端子分为：三端子组件、四端子组件和五端子组件4.霍尔传感器的特点(1) 测量范围宽(2) 精度高(3) 线性度好(4) 动态性能好(5) 工作频带宽(6) 过载能力强 (7) 灵敏度高 (8) 可靠性高 (9) 抗外磁场干扰能力强(10) 霍尔传感器尺寸小，重量轻，易于安装，它在系统中不会带来任何损失。 任务2 信息收集3.2.2 霍尔式集成电路1.线性型霍尔集成电路 线性型霍尔集成电路

4、一般由霍尔元件、差分放大、射极跟随输出及稳压四部分组成，输出电压与外加磁场成线性比例关系。 线性型霍尔集成电路输出的是模拟量，测量精度高、线性度好。 任务2 信息收集3.2.2 霍尔式集成电路2.开关型霍尔集成电路 开关型霍尔集成电路是把霍尔元件的输出信号经过处理后转变为一个高电平或低电平的数字信号，应用十分广泛。 开关型霍尔集成电路由稳压电源、霍尔元件、差分放大器、施密特触发器和输出级组成。 任务2 信息收集3.2.3 霍尔传感器的应用1.霍尔特斯拉计 霍尔特斯拉计（也成为高斯计）可用于测量直流磁场、交流磁场的磁感应强度，以及永磁材料表面磁场、直流电机、扬声器、磁选机的工作磁场，也可应用于检

5、测机械加工后物品残留磁性、检测磁极分布、产品退磁后剩余磁场、检测电磁场的漏磁等。 任务2 信息收集3.2.3 霍尔传感器的应用2.霍尔转速表 在被测转速的转轴上安装一个齿盘，也可选取机械系统中的一个齿轮，将线性型霍尔传感器及磁路系统靠近齿盘。齿盘的转动使磁路的磁阻随气隙的改变而周期性地变化，霍尔传感器输出的微小脉冲信号经隔直、放大、整形后可以测定物体的转速。 任务2 信息收集3.2.3 霍尔传感器的应用3.霍尔无刷电动机 霍尔无刷电动机取消了换向器和电刷，而采用霍尔元件来检测转子和定子之间的相对位置，其输出信号经放大、整形后送至控制电路，从而控制电枢电流的换向，维持电动机的正常运转。 任务2

6、信息收集3.2.3 霍尔传感器的应用4.霍尔接近开关 磁极的轴线与霍尔接近开关的轴线在同一直线上。当磁铁随运动部件移动到距霍尔接近开关几毫米时，霍尔接近开关的输出由高电平变为低电平，经驱动电路使继电器吸合或释放，控制运动部件停止移动（否则将撞坏霍尔接近开关），从而起到限位的作用。 任务2 信息收集3.2.3 霍尔传感器的应用4.霍尔电流变送器 将被测电流的导线穿过霍尔电流传感器的检测孔。当有电流通过导线时，在导线周围将产生磁场，磁力线集中在铁心内，并在铁心的缺口处穿过霍尔元件，从而产生与电流成正比的霍尔电压。典型应用为霍尔钳形电流表。 任务3 项目实施3.3.1 框图 霍尔转数计数器由计数脉冲

7、产生电路、计数器、数码管驱动、以及转数显示四部分电路组成。 任务3 项目实施3.3.2 44E型霍尔传感器1. 44E型霍尔传感器结构 44E型霍尔传感器是一个霍尔开关集成电路，其内部由稳压器器、霍尔电势发生器、施密特触发器和集电极开路输出级构成。其输入为磁感应强度，输出是一个数字电压信号。 任务3 项目实施3.3.2 44E型霍尔传感器2. 主要参数 任务3 项目实施3.3.3 电路原理图 电路由计数脉冲产生电路、计数器电路、数码管驱动电路和数码显示电路路组成。 任务3 项目实施3.3.3 电路原理图(1) 计数脉冲产生电路计数脉冲产生电路由44E型霍尔开关集成电路及其外围电路组成。计数脉冲

8、由霍尔开关的引脚3输出。(2) 计数器电路 计数器电路部分采用了CD4518集成电路。CD4518是一个双BCD同步加法计数器，由两个相同的同步4级计数器组成。 任务3 项目实施3.3.3 电路原理图(3) 数码管驱动电路数码管驱动电路由两片七段显示译码器CD4511组成。CD4511是CMOS集成电路，用来驱动共阴极LED数码管。 任务3 项目实施3.3.3 电路原理图(4) 数码管显示电路数码管显示由2个数码管组成分别显示计数的高位和低位。数码显示器件是用来显示数字、文字或符号的器件，有多种不同的规格和类型，广泛应用于各种数字设备中。七段数码管每段都是一个LED发光二极管。 任务3 项目实

9、施3.3.4 霍尔转数计数器制作1设备及元器件设备及元器件要求如表3-4、3-5所示。2. 元器件识别与检测（1）根据元器件清单，清点组件；（2）识别44E型霍尔开关、计数器CD4518以及七段显示译码器CD4511的引脚；（3）识别数码管引脚，检测电容、三极管性能；（4）使用万用表对电阻器进行检测，并记录色环电阻的阻值。 任务3 项目实施3.3.4 霍尔转数计数器制作3焊接组装 任务3 项目实施3.3.4 霍尔转数计数器制作4电路调试（1）调试准备电路焊接完成后，再次检查各元件焊接位置是否正确、有无虚焊和连焊等。将计数器CD4518和七段显示译码器CD4511按标志方向插入集成电路插座。将两根6cm导线一端焊接到印刷电路板电源正、负端。把稳压电源输出电压调整为5V，将印刷电路板上的电源线接至稳压电源正、负端。再次检查连接是否正确，接通5V电源