摘要：為了實現(xiàn)對電動機、機床主軸等旋轉(zhuǎn)設(shè)備的電機轉(zhuǎn)速檢測及其性能優(yōu)化，本文提出了基于霍爾傳感器的電機轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)系統(tǒng)，結(jié)合以MSP430單片機作為整個系統(tǒng)的主控制器，實現(xiàn)非接觸測量和LED顯示，并在電機超速時實現(xiàn)了系統(tǒng)報警的設(shè)計思路。通過將單片機與傳感器技術(shù)有效結(jié)合起來，之后進(jìn)行基于霍爾傳感器的電機測速電路設(shè)計及調(diào)試，結(jié)果表明經(jīng)過優(yōu)化所設(shè)計的硬件電路部分及其軟件程序是完全有效和可靠的，不僅滿足了整體設(shè)計要求，而且實現(xiàn)了對待測電機轉(zhuǎn)速的高精度、非接觸式測量和性能監(jiān)控。

1霍爾傳感器

根據(jù)霍爾效應(yīng)，人們用半導(dǎo)體材料制成的元件叫霍爾元件。它具有對磁場敏感、結(jié)構(gòu)簡單、體積小、頻率響應(yīng)寬、輸出電壓變化大和使用壽命長等優(yōu)點，因此，在測量、自動化、計算機和信息技術(shù)等領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。

霍爾傳感器都具有較強的抗外磁場干擾能力，但是，為了獲得較高的測量準(zhǔn)確度，當(dāng)有較強的磁場干擾時，要采取適當(dāng)?shù)拇胧﹣斫鉀Q。通常方法有：其一調(diào)整模塊方向，使外磁場對模塊的影響最小;其二在模塊上加罩一個抗磁場的金屬屏蔽罩。

2硬件電路設(shè)計

基于MSP430單片機為控制核心的整體結(jié)構(gòu)如下所示(圖2)。該設(shè)計系統(tǒng)包括霍爾傳感器轉(zhuǎn)速測量部分、信號放大濾波電路、MSP430單片機系統(tǒng)、LED顯示電路、報警電路、串口通訊電路、電機調(diào)速驅(qū)動電路和電源電路等。以上電路各部分協(xié)同實現(xiàn)來完成信號的采集、信號調(diào)理，以及信號單片機的輸入和單片機輸出等功能。

3系統(tǒng)軟件設(shè)計

系統(tǒng)軟件設(shè)計主要包括兩部分，即MSP430的下位機軟件設(shè)計和上位機軟件設(shè)計部分。其中，下位機軟件設(shè)計完成對霍爾傳感器采集電機轉(zhuǎn)速的脈沖信號個數(shù)統(tǒng)計，將所記數(shù)字經(jīng)過換算成標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)速值在LED上顯示，之后將溫度傳感器反饋的溫度信號經(jīng)模數(shù)轉(zhuǎn)換后輸入到單片機，單片機經(jīng)過串口通信RS485發(fā)送至上位機，，完成PID自動控制過程;上位機軟件的設(shè)計主要是根據(jù)下位機的要求而設(shè)計的，主要完成對下位機溫度數(shù)據(jù)、轉(zhuǎn)速數(shù)據(jù)的采集、數(shù)據(jù)分析和圖形顯示等過程，并且也實現(xiàn)了數(shù)據(jù)的保存與打開功能，對電機轉(zhuǎn)速的自動控制及超速報警的功能。在MATLAB GUI界面上完成設(shè)計，設(shè)計了GUI的串口屬性。

4霍爾傳感器產(chǎn)品介紹

霍爾電流傳感器主要適用于交流、直流、脈沖等復(fù)雜信號的隔離轉(zhuǎn)換，通過霍爾效應(yīng)原理使變換后的信號能夠直接被AD、DSP、PLC、二次儀表等各種采集裝置直接采集和接受，響應(yīng)時間快，電流測量范圍寬精度高，過載能力強，線性好，抗干擾能力強。適用于電流監(jiān)控及電池應(yīng)用、逆變電源及太陽能電源管理系統(tǒng)、直流屏及直流馬達(dá)驅(qū)動、電鍍、焊接應(yīng)用、變頻器，UPS伺服控制等系統(tǒng)電流信號采集和反饋控制。

霍爾傳感器可以測量任意波形的電流和電壓，如：直流、交流、脈沖波形等，甚至對瞬態(tài)峰值的測量。副邊電流忠實地反應(yīng)原邊電流的波形。而普通互感器則是無法與其比擬的，它一般只適用于測量50Hz正弦波。
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