轉速測量原理

　　轉速的測量方法很多，根據脈沖計數來實現轉速測量的方法主要有M法（測頻法）、T法（測周期法）和MPT法（頻率周期法），該系統采用了M法（測頻法）。由于轉速是以單位時間內轉數來衡量，在變換過程中多數是有規律的重復運動。根據霍爾效應原理，將一塊永久磁鋼固定在電機轉軸上的轉盤邊沿，轉盤隨測軸旋轉，磁鋼也將跟著同步旋轉，在轉盤下方安裝一個霍爾器件，轉盤隨軸旋轉時，受磁鋼所產生的磁場的影響，霍爾器件輸出脈沖信號，其頻率和轉速成正比。脈沖信號的周期與電機的轉速有以下關系：

　　式中：n為電機轉速；P為電機轉一圈的脈沖數；T為輸出方波信號周期根據公式即可計算出直流電機的轉速。

　　測量電機轉速的第一步就是要將電機的轉速表示為單片機可以識別的脈沖信號，從而進行脈沖計數。霍爾器件作為一種轉速測量系統的傳感器，它有結構牢固、體積小、重量輕、壽命長、安裝方便等優點，因此選用霍爾傳感器檢測脈沖信號，其基本的測量原理如圖所示，當電機轉動時，帶動傳感器運動，產生對應頻率的脈沖信號，經過信號處理后輸出到計數器或其他的脈沖計數裝置，進行轉速的測量。

　　霍爾傳感器測轉速方案

　　霍爾效應，是指磁場作用于載流金屬導體、半導體中的載流子時，產生橫向電位差的物理現象。當電流通過金屬箔片時，若在垂直于電流的方向施加磁場，則金屬箔片兩側面會出現橫向電位差。利用霍爾效應可以設計制成多種傳感器。霍爾電位差UH的基本關系為：

　　式中KH――霍爾系數；n――單位體積內載流子或自由電子的個數；q――電子電量；I――通過的電流；B――垂直于I的磁感應強度

　　利用霍爾效應表達式：UH=KHIB，當被測物體上裝上Ｎ只磁性體時，物體每轉一周磁場就變化N次，霍爾電勢相應變化N次，輸出電勢通過放大、整形和計數電路就可以測量被測旋轉物的轉速。

　　測量設備

　　本案例以實驗室霍爾元件測量圓盤轉速為例。

　　實驗設備：CSY2000系列傳感器與檢測技術實驗臺。

　　1、主控臺部分，提供高穩定的±15V、+5V、±2V～±10V可調、+2V～+24V可調四種直流穩壓電源；主控臺面板上還裝有電壓、頻率、轉速的3位半數顯表。

　　2、旋轉源0-2400轉/分（可調）需用器件與單元：霍爾傳感器、5V直流源、轉速調節裝置、轉動源單元、數顯單元的轉速顯示部分。

　　實驗方案

　　1.實驗裝置如下圖

　　2.將5v直流源加于霍爾元件電源輸入端。

　　3.將霍爾轉速傳感器輸出端（黃）插入數顯單元Fin端。

　　4.將轉速調節中的2V-24V轉速電源引入到臺面上轉動單元中轉動電源2-24VK插孔。

　　5.將數顯單元上的轉速／頻率表波段開關撥到轉速檔，此時數顯表指示轉速。

　　6.調節轉速調節電壓使轉動速度變化。觀察數顯表轉速顯示的變化。