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一种依据霍尔传感器的车辆行程及速度丈量体系
【摘 要】 轿车已成为人们日产日子中必不可少的出行办法之一。车辆行进情况的丈量关系到行车本钱、安全等许多方面。本文依据89c51单片机、霍尔传感器和液晶显现器规划了一款车辆行程及速度丈量体系。体系顶用玩具车轮替代实践车轮,在其上设备磁性物质,如很小的磁铁,磁性物质每通过霍尔传感器一次就发生一个脉冲,通过对脉冲信号计数,则可核算出车辆行进旅程及车速,并显现在液晶显现器上。本体系原理简略牢靠,保护本钱较低,能够在实践中推行。
  【关键词】 霍尔传感器 脉冲计数 行程丈量 车速丈量 单片机
  1 导言
  小到当时各种智能车的操控,大到出产日子中各种车辆的运输本钱优化及安全确保,车辆行程及车速的丈量都发挥着很重要的效果。
  当时遍及运用光电编码器来丈量行程和车速,其原理是:将一圆盘与车轮同轴相连,圆盘上带有必定数量且按规则散布的孔洞,光源和接纳设备别离置于圆盘两边,作业时光源一向宣布直线光束,因为孔洞的移动,接纳设备按必定频率接纳到光信号,通过核算频率可得到车速等信息。可是因为尘土的影响或光源与接纳设备相对方位的改换很简略导致丈量成果的过错,乃至得不到成果。本文中的车辆行程及车速丈量体系在具有光电编码器悉数长处的前提下,一起克服了它的缺乏。磁信号的传输不受尘土的影响,相对方位的细小改变也不会导致过错的成果,具有较高的牢靠性和精确性,运用规模宽广。
  2 体系原理:
  2.1 霍尔传感器作业原理
  霍尔传感器是依据霍尔效应制造的一种磁场传感器。www.seunghunhome.com霍尔效应是磁电效应的一种。在半导体薄片两头通以操控电流,并在薄片的笔直方向施加磁感应强度为的匀强磁场,则在笔直于电流和磁场的方向上,将发生电势差为的霍尔电压。
  将霍尔效应与集成电路相结合,即可得到霍尔传感器。如图1左面所示,当霍尔传感器的磁触摸面邻近的磁感应强度达届时,传感器输出电压将由低电平转换为高电平;当磁感应强度回落届时,输出电压又由高电平转换为低电平。当磁感应强度改变较快时,传感器输出电压就相当于一个脉冲信号,如图1右边所示。
  2.2 脉冲计数原理
  在轮子的边缘处贴上磁性物质,将车轮转轴与霍尔传感器磁触摸面的相对方位固定,如图2所示。当车轮滚动时,磁性物质周期性地通过霍尔传感器的磁触摸面,传感器的输出电压信号就会呈现出如图1右边的脉冲信号。对这些脉冲信号进行计数,一起用单片机进行计时。车辆行进的旅程数便是单片机接纳到的脉冲数与车轮周长的乘积,车速便是行程与计时时刻的商。
  图2所示的体系中,车轮每转一周会发生一个脉冲。也能够在车轮上按必定的视点散布个磁性物质,这时车轮每转一圈发生个脉冲信号,得到的成果也就更精确。
  3 车辆行程及车速丈量算法
  假定车轮半径为,其上散布了个磁性物质,时刻内接纳到个脉冲信号。依据假定条件可知车轮周长为
  (1)
  因为车轮周边散布了个磁性物质,故每转一圈会发生个脉冲信号。为求得行车旅程,必须先求出车轮滚动的圈数,圈数与车轮周长的乘积便是行车旅程数,则有
  (2)
  这儿假定的时刻是指整个行车进程的总时刻,用它可求出整个进程的平均速度为
  (3)
  可是咱们常常更重视的是行车进程中的瞬时速度。此处能够运用单片机守时,取得该段时刻内的脉冲数,按照上述办法可得出瞬时速度。在车轮上只要一处磁性物质的条件下,当车轮没有完好滚动一圈时,传感器就会少发生一个脉冲信号,从而引起差错,此刻的最大差错为;车轮上有两处磁性物质时,最大差错为;车轮上有三处磁性物质时,最大差错为;以此类推,可得车轮上有个磁性物质时,行程丈量差错和速度差错别离为
  (4)
  4 体系硬件结构规划
  体系硬件主要由两部分组成,一是坐落车轮上的磁性物质以及与车轮相对方位坚持不变的霍尔传感器磁触摸面;二是用于数据处理的单片机和液晶显现器部分。体系结构图和实物图别离如图3所示。
  车轮滚动时,霍尔传感器磁触摸面感应到磁场的周期改变,输出脉冲信号。单片机对脉冲信号进行计数,算出单位时刻内的速度,整个行车进程中的平均速度,以及行车旅程。4*4的编码键盘用于一些简略的指令的输入,例如该体系的启停操作、数据清零或数据备份等等。
  5 结语
 

 本文介绍的车辆行程及速度丈量体系具有原理简略、作业安稳、成果精确、操作简练、保护便利等许多长处。从小的方面看,以“飞思卡尔”智能车竞赛为代表的许多智能车的操控需求速度反应,当时遍及选用的是光电编码的办法,实践上车辆行程及速度丈量体系彻底能够替代光电编码。从大的方面来说,咱们日常日子中的出租车计费体系也能够选用霍尔传感器的办法来进行计费。综上所述,本文介绍的车辆行程及速度丈量体系具有非常广泛的运用场景。
  参考文献:
  [1]黄勤.单片机原理及运用[m].北京:清华大学出版社,2005.
  [2]陈棣湘,潘孟春,罗飞路等.依据霍尔传感器的高精确度磁场丈量办法[j].传感器技能,2004,23(2):59—61.
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  •  更新时刻:2014-08-31 10:49:44  作者:佚名 [标签: 霍尔 传感器 行程 速度 丈量体系 ]
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