直流电机 霍尔传感器：无刷直流电机的工作原理(带霍尔传感器)

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无刷直流电机的工作原理
无刷直流电机的控制结构
无刷直流电机是同步电机的一种，也就是说电机转子的转速受电机定子旋转磁场的速度及转子极数(P)影响：N=120．f/P。在转子极数固定情况下，改变定子旋转磁场的频率就可以改变转子的转速。无刷直流电机即是将同步电机加上电子式控制(驱动器)，控制定子旋转磁场的频率并将电机转子的转速回授至控制中心反复校正，以期达到接近直流电机特性的方式。也就是说无刷直流电机能够在额定负载范围内当负载变化时仍可以控制电机转子维持一定的转速。无刷直流驱动器包括电源部及控制部如图(1)：电源部提供三相电源给电机，控制部则依需求转换输入电源频率。电源部可以直接以直流电输入(一般为24V)或以交流电输入(110V/220V)，如果输入是交流电就得先经转换器(converter)转成直流。不论是直流电输入或交流电输入要转入电机线圈前须先将直流电压由换流器(inverter)转成3相电压来驱动电机。换流器(inverter)一般由6个功率晶体管(Q1～Q6)分为上臂(Q1、Q3、Q5)/下臂(Q2、Q4、Q6)连接电机作为控制流经电机线圈的开关。控制部则提供PWM(脉冲宽度调制)决定功率晶体管开关频度及换流器(inverter)换相的时机。无刷直流电机一般希望使用在当负载变动时速度可以稳定于设定值而不会变动太大的速度控制，所以电机内部装有能感应磁场的霍尔传感器(hall-sensor)，做为速度之闭回路控制，同时也做为相序控制的依据。但这只是用来做为速度控

直流电机 霍尔传感器：无刷直流电机霍尔传感器的作用

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编码器的分类

从编码器检测原理上来分，还可以分为光学式、磁式、感应式、电容式。常见的是光电编码器和霍尔编码器。光电编码器是属于光学式编码器，而霍尔编码器则属于磁式编码器。

编码器的原理

1、光电编码器的原理解析

光电编码器是一种通过光电转换将输出轴上的机械几何位移量转换为脉冲数字量的传感器。由光电码盘和光电检测装置组成。光电码盘是在一定直径的圆板上等分地开通若干个长方形的小孔。由于光电码盘与电动机同轴，电动机旋转时，检测装置检测输出对应的脉冲信号，一般输出A,B两路具有一定相位差的方波信号，通过两路输出信号，可判断电机的转动方向。
2、霍尔编码器的原理解析

霍尔编码器则是一种通过磁电转换将输出轴上的机械几何位移量转换成脉冲或数字量的传感器。霍尔编码器由霍尔码盘和霍尔传感器组成。霍尔码盘在一定直径的圆板上等分地布置有不同的磁极。霍尔码盘与电机同轴，电机旋转时，霍尔元件检测输出对应的脉冲信号，一般输出A,B两路具有一定相位差的方波信号，通过两路输出信号，可判断电机的转动方向。

两种编码器的检测原理是一样的，都是通过输出A,B相的方波信号来检测。只不过光电式的编码器精度要比霍尔式编码器的精度高许多。

简单的检测原理示意图：
如何计算转速？

计算电机的转速都是通过检测输出脉冲的个数来进行计算的。其大概原理是：比如一个500线的电机（转一圈会输出500个脉冲），只要通过单片机定时器设定一个固定的检测时间，假如定时1S的时间，然后通过单片机的外部中断或者输入捕获等方式获得1S钟内的脉冲个数，假如1S内检测到1000个高电平（1000个脉冲），那么就代表了电机刚好转过两圈，这时就可以根据轮子的直径来算出其对应的转速了。

为了提高检测精度，你还可以通过同时检测AB相两路输出的高低电平，具体和检测一路的原理类似。
总结：在电机加装一个霍尔传感器无非就是为了测定电机的转速来使用的，一般传感器可以给控制器提供一个反馈的信号，根据反馈信号就可以进行信号的调制，形成一个闭环控制方式。

直流电机 霍尔传感器：霍尔传感器在无刷直流电动机中的应用解析

描述
无刷直流电动机是拆下电刷和换向器的电动机之一，它的特点是：
（1）永磁场型更换直流电机（定子侧）和电枢绕组（转子侧）的磁场永磁体，将永磁体放置在转子侧，电枢绕组放在定子侧。
（2）代替由于换向器位置的变化而使用电刷进行通电切换，使用霍尔开关来检测转子位置信号并反馈到逆变器以控制通电。
直流无刷电机使用永磁转子，在定子的适当位置放置所需数量的霍尔开关SS2712（该器件集成了一个电压调节器、带动态偏移消除系统的霍尔传感器、小信号放大器、施密特触发器和一个带内部上拉电阻的开漏输出驱动器，它可与双极型晶体管电路或CMOS逻辑电路器件协同工作。），它们的输出和相应的定子绕组的供电电路相连。当转子经过霍尔开关附近时，永磁转子的磁场令已通电的霍尔开关输出一个电压使定子绕组供电电路导通，给相应的定子绕组供电，产生和转子磁场极性相同的磁场，推斥转子继续转动。到下一位置，前一位置的霍尔开关停止工作，下位的霍尔开关导通，使下一绕组通电，产生推斥场使转子继续转动。如此循环，维持电机的工作。
在这里，霍尔开关起位置传感器的作用，检测转子磁极的位置，它的输出使定子绕组供电电路通断，又起开关作用，当转子磁极离去时，令上一个霍尔开关停止工作，下一个器件开始工作，使转子磁极总是面对推斥磁场，霍尔开关又起定子电流的换向作用。
无刷电机中的霍尔传感器，既可使用霍尔元件，也可使用霍尔开关。使用霍尔元件，一般要外接放大电路；使用霍尔开关，可直接驱动电机绕组，使线路大为简化，用SS2712霍尔开关锁定电路直接驱动电机，铁磁材料受到磁场激励时，因其导磁率高，磁阻小，磁力线都集中在材料内部。若材料均匀，磁力线分布也均匀。如果材料中有缺陷，如小孔、裂纹等，在缺陷处，磁力线会发生弯曲，使局部磁场发生畸变。用霍尔探头检出这种畸变，经过数据处理，可辨别出缺陷的位置，性质（孔或裂纹）和大小（如深度、宽度等）。
责任编辑；zl
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