霍尔流体速度传感器a

1、霍尔流体速度传感器,理学院创新中心 项目成员：肖龙 胡苏 杨深化 指导老师：左安友,www.NordriD,2020/7/18,2,现状分析,2020/7/18,3,目前普遍使用的流体速度传感器,2020/7/18,4,此图为常见的三杯风轮式流体测速器的实物图,2020/7/18,5,本图为螺旋桨式流体速度传感器,2020/7/18,6,本图为电子测风仪的实物图,2020/7/18,7,对以上传感器的分析,2020/7/18,8,本项目的初期设计,当液体从伸入液体内的翼形板上流过时，翼型板带动滑动变阻向下移动，从而改变电流大小并通过电流表读出流体流速。,2020/7/18,9,初期设计的缺陷,

2、如图红色区域内：由于制作工艺的问题可能导致使用滑动变阻器达不到预想的精度。,2020/7/18,10,修改后的方案图,其中：1.联接挂坠 2.翼形板3.刀口4.沉重板5.铜杠杆（顶端装有型95A型集成霍尔器件） 6.磁铁盒7.磁铁（N极相对放置）8.调节架。,2020/7/18,11,本设计的理论支撑,1.伯努利方程： p+gh+(1/2)*v2=常量 即流速高处压力低，流速低处压力高。 2.霍尔效应： 当电流垂直于外磁场通过导体时，在导体的垂直于磁场和电流方向的两个端面之间会出现电势差，这一现象便是霍尔效应。这个电势差也被叫做霍尔电势差。,2,主要研究内容：,自行添加标题,自行添加标题,自行

3、添加标题,一、原置原理设计与实验 （1）完成装置整体设计。 （2）选用合适材料作为承重板， 通过反复试验测出其杨氏模量。 （3）制作翼形板以及翼形板的固定滑槽。 （4）使用FD-HY-I杨氏模量实验仪模拟 整个装置进行测流体速度实验，测 量出不同流体速度下翼形板牵引沉 重板产生的位移。 二、单片机编程与电路设计 （1）完成霍尔器件、单片机、 显示数码管之间的电路。 （2）单片机编程。,2020/7/18,13,实施方案,如图当流体流过翼形板2时因为翼形板上表面面积小于下表面面积从而引起沉重板4向下弯曲。此时铜杠杆5也向下倒从而引起霍尔器件中的电位变化，通过单片机对信号进行处理使流体速度显示在数

4、码管上。,2020/7/18,14,原理详解1,此图为图1中（5）、（6）、（7）部分的原理图 磁铁间隙内中心截面柱的磁感应强度为零，霍尔元件处于该处时，输出的霍尔电势差为零，当霍尔元件偏离中心沿Z轴发生位移时，由于磁感应强度不再为零，霍尔元件也就产生相应的电势差输出，其大小可以用数字电压表测量。由此可以将霍尔电势差为零时元件所处的位置作为位移参考零点。 从而确定了霍尔电势差与位移之间一一对应的关系，当位移量小于2mm时，这一对应关系具有良好的线性。,2020/7/18,15,原理详解2,由以下方程可以测得翼型板所受重力与翼型板受液体作用力的合力Mg 。其中：d为两刀口之间的距离， a为承重板

5、的厚度，b为承重板的宽度，Z为承重板中心由于外力作用而下降的距离（由霍尔元件传出的电势差确定），Y为承重板的杨氏模量。,2020/7/18,16,原理详解3,通过实验室现有的硅压力传感器测出流体在不同速度下对翼型板的作用力，从而确定Mg与流速v之间的线性关系。 由此v、Mg、Z三个物理量已经统一起来，通过单片机对霍尔器件输出信号的处理，数码管显示数据与实际速度完全对应起来。,2020/7/18,17,预期成果,1.获取国家专利一项 2.制作出实物 3.研究总结报告一份,2020/7/18,18,项目可行性评估,1.本项目成员及指导老师有信心有能力完成本项目。 2.本项目的整体设计已经完成。 3.本项目所用实验设备均为理学院实验室现有设备：,FD-HY-I杨氏模量实验仪,2020/7/18,19,本项目可行性评估,4.项目成员有过参加电子设计大赛的经历，可以完成单片机编程及电路设计。 5.项目成员有过专利申请经历，对申请专利的流程比较了解，可以完成本项目的专利申请。,本图为硅压力传感器,2020/7/18,20,项目可行性评估,6.本项目准备参加