基于霍爾傳感器的數(shù)字轉(zhuǎn)速表設(shè)計(jì)

王李孫

摘要：本文介紹了一種普通電機(jī)轉(zhuǎn)速信號的檢測方法，該方法以霍爾傳感器為基礎(chǔ)，通過對霍爾轉(zhuǎn)速傳感器信號進(jìn)行濾波和整形，使處理后的信號轉(zhuǎn)換成符合TTL電平標(biāo)準(zhǔn)的方波信號，通過計(jì)數(shù)器對此信號計(jì)數(shù)，同時(shí)通過555定時(shí)器定時(shí)，然后利用測出轉(zhuǎn)過圈數(shù)進(jìn)行計(jì)算從而得出轉(zhuǎn)速，該轉(zhuǎn)速測量方法能滿足一般普通電機(jī)的轉(zhuǎn)速標(biāo)準(zhǔn)要求，同時(shí)成本低，且便于廣泛使用。

關(guān)鍵詞：數(shù)字轉(zhuǎn)速表 霍爾傳感器 555定時(shí)器

引言

轉(zhuǎn)速是大部分控制系統(tǒng)重要的控制參數(shù)，轉(zhuǎn)速測量的精度和實(shí)時(shí)性影響到整個(gè)系統(tǒng)的快速性、穩(wěn)定性，因此轉(zhuǎn)速表是當(dāng)今社會(huì)上一個(gè)不可或缺的測量儀器。對此產(chǎn)生了很多針對具體應(yīng)用對象的測速方式，其中最為常用的是測速發(fā)電機(jī)和光電編碼器測速。這兩種測速方式在精度和反應(yīng)速度上都能很好地滿足要求，但它們的硬件成本偏高。因此研究一款簡單又不失精度的成品很有必要。

1方案設(shè)計(jì)

l.1轉(zhuǎn)速理論分析

速度的計(jì)算大抵由兩種計(jì)算方法：

第一種是頻率計(jì)算方式，即通過測出每秒鐘轉(zhuǎn)盤所轉(zhuǎn)過圈數(shù)由此得出速度;

第二種是周期計(jì)算方法，即通過測出轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)過一圈的時(shí)間來計(jì)算速度。

對于較多數(shù)情況而言而言，第一種方案，通過頻率來計(jì)算轉(zhuǎn)速已經(jīng)足夠使用?？紤]到簡單實(shí)用性，本設(shè)計(jì)最終思路采用頻率計(jì)算。

1.2方案設(shè)計(jì)

采用555定時(shí)器構(gòu)成多諧振蕩電路定時(shí)，由74HC160進(jìn)行計(jì)數(shù)，最后由數(shù)碼管進(jìn)行顯示轉(zhuǎn)速，為了是轉(zhuǎn)速表更加符合使用，又添加一個(gè)值輸入電路這里使用的是74HC147輸入閾值。結(jié)構(gòu)如圖1所示。

2系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

2.1定時(shí)電路設(shè)計(jì)

本設(shè)計(jì)中定時(shí)電路有555定時(shí)器構(gòu)成多諧振蕩器，由此產(chǎn)生固定周期的方波。555定時(shí)器具有成本低，性能可靠，只需要外接幾個(gè)電阻、電容，就可以實(shí)現(xiàn)多諧振蕩器、單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器及施密特觸發(fā)器等脈沖產(chǎn)生與變換電路。它也常作為定時(shí)器廣泛應(yīng)用于儀器儀表、家用電器、電子測量及自動(dòng)控制等方面。

2.2顯示電路設(shè)計(jì)

顯示電路是由74HC4511七段顯示譯碼，以及數(shù)碼管顯示轉(zhuǎn)速，74HC4511它將輸入BCD標(biāo)準(zhǔn)碼變換成驅(qū)動(dòng)七段數(shù)碼管所需的碼信號。它又稱四線 七段鎖存譯碼器，其中四線A-D為BCD碼輸入端，高電平有效，A為低位輸入端，D為高位端，七段a-g輸出高電平以驅(qū)動(dòng)共陰極數(shù)碼管發(fā)光。LE為鎖存控制端，高電平時(shí)能夠鎖存輸入的BCD碼。LT為燈測試反相控制端，BI為消隱反相控制端。

2.3輸入上限值電路設(shè)計(jì)

輸入一個(gè)預(yù)置值設(shè)計(jì)是利用74LS147（即10線4線優(yōu)先編碼器），對每一個(gè)開關(guān)進(jìn)行編碼，這樣就能夠達(dá)到將每一個(gè)按鍵賦值。如74LS147的引腳圖4，其中第9腳NC為空。74LS147優(yōu)先編碼器有9個(gè)輸入端和4個(gè)輸出端。某個(gè)輸入端為O，代表輸入某個(gè)十進(jìn)制數(shù)。當(dāng)9個(gè)輸入端全為l時(shí)，代表輸入的是十進(jìn)制數(shù)0.4個(gè)輸出端反映輸入十進(jìn)制數(shù)的BCD碼編碼輸出。74LS147優(yōu)先編碼器的輸入端和輸出端都是低電平有效，即當(dāng)某一個(gè)輸入端低電平O時(shí)，4個(gè)輸出端就以低電平O的輸出其對應(yīng)的842IBCD編碼。當(dāng)9個(gè)輸入全為1時(shí)，4個(gè)輸入出也全為1，代表輸人十進(jìn)制數(shù)0的842IBCD編碼輸出。

3硬件焊接步驟

（l）準(zhǔn)備施焊。準(zhǔn)備好焊錫絲和烙鐵。此時(shí)特別強(qiáng)調(diào)的是烙鐵頭部要保持干凈，即可以沾上焊錫。

（2）加熱焊件。將烙鐵接觸焊接點(diǎn)，注意首先要保持烙鐵加熱焊件各部分，例如印制板上引線和焊盤使之受熱，其次要注意讓烙鐵頭的扁平部分（較大部分）接觸熱容量較大的焊件，烙鐵頭的側(cè)面或邊緣部分接觸熱容量較小的焊件，以保持焊件均勻受熱。

（3）熔化焊料。當(dāng)焊件加熱到能熔化焊料的溫度后將焊絲置于焊點(diǎn)，焊料開始熔化并潤濕焊點(diǎn)。

（4）移開焊錫。當(dāng)熔化一定量的焊錫后將焊錫絲移開。

（5）移開烙鐵。當(dāng)焊錫完全潤濕焊點(diǎn)后移開烙鐵，注意移開烙鐵的方向應(yīng)該是大致45。的方向。

上述過程，對一般焊點(diǎn)而言大約二，三秒鐘。對于熱容量較小的焊點(diǎn)，例如印制電路板上的小焊盤，有時(shí)用三步法概括操作方法，即將上述步驟2，3合為一步，4，5合為一步。實(shí)際上細(xì)微區(qū)分還是五步，所以五步法有普遍性，是掌握手工烙鐵焊接的基本方法。特別是各步驟之間停留的時(shí)間，對保證焊接質(zhì)量至關(guān)重要，只有通過實(shí)踐才能逐步掌握。

4結(jié)論

轉(zhuǎn)速是大部分控制系統(tǒng)重要的控制參數(shù)，轉(zhuǎn)速測量的精度和實(shí)時(shí)性影響到整個(gè)系統(tǒng)的快速性、穩(wěn)定性。因此產(chǎn)生了很多針對具體應(yīng)用對象的測速方式，其中最為常用的是測速發(fā)電機(jī)和光電編碼器測速。這兩種測速方式在精度和反應(yīng)速度上都能很好地滿足要求，但它們的硬件成本偏高。本文主要設(shè)計(jì)了具有一定頻率的脈沖計(jì)數(shù)并通過三位數(shù)碼管顯示的電路，測試霍爾傳感器的輸出脈沖在4s內(nèi)被電路檢測到的脈沖個(gè)數(shù)，技術(shù)指標(biāo)能夠達(dá)到設(shè)計(jì)要求。

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