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速度傳感器信號采集：基于霍爾轉速傳感器的速度信號采集電路的研究與設計(1)

第27卷第20期2011年10月
甘肅科技
Gansu Science and Technology
Vol.27No.20
Oct.2011
基于霍爾轉速傳感器的速度
信號采集電路的研究與設計
徐敏
（江蘇財經職業技術學院，江蘇淮安）
摘要：介紹了一種基于霍爾轉速傳感器的速度信號采集電路，電路主要為汽車行駛狀態記錄儀提供轉速信號，通過對霍爾轉速傳感器信號進行放大整形，使處理后的信號轉換成標準的方波信號。實際功能驗證表明，該轉速信號完全能滿足汽車行駛狀態記錄儀的設計需要。
關鍵詞：速度采集電路；霍爾效應；轉速傳感器
中圖分類號：TP211
1引言
現代化交通的迅猛發展，在帶給人們極大便利的同時也導致了交通事故的增多，以及對事故責任的鑒定越來越困難。為了更加有效地監督駕駛人員的駕駛行為，遏制重大交通事故的發生，開發了一種用單片機實現的汽車黑匣子———汽車行駛狀態記錄儀。它能夠客觀、全面地將車輛行駛的各種狀態和司機的操作行為記錄在可移動的便捷信息存儲設備上，并通過所記錄的行駛信息數據進行分析，為判斷汽車行駛狀態和處理交通事故，提供真實、有效、客觀的科學依據。
該系統的主要功能包括：實時監測并記錄汽車行駛的各種狀態信息、為駕駛員提供單獨的可移動存儲卡式設備、方便靈活的操作界面、實時的信息顯示以及超速報警。而系統的首要任務是采集汽車的行駛狀態信息，包括速度、里程、超速度及時間、停車次數及時間等，這里面最重要的是速度信息，其他信息可由速度計算或分析得出。
2速度信號采集電路
汽車行駛過程中，輪子每轉一周，會通過車子內部的傳感器，單位時間內輸出一定數量的脈沖，通過放大整形和光耦隔離，然后送到可編程邏輯器件進行脈沖信號的計數，由單片機系統對結果進行相應的運算，可以得到速度、里程等狀態信息。
轉速傳感器類型很多，但汽車內傳感器的工作環境十分惡劣，因此對傳感器的要求也十分嚴格。這些傳感器必須要經受住極大的溫度變化，而且要求精度高、可靠性好、反應快、抗干擾和抗振動能力強，才能準確地實時檢測汽車運行的有關狀態。因霍爾傳感器具有靈敏度高，線性度好，穩定性高，體積小，耐高溫和適合于低轉速測量等特點，所以本系統選用霍爾轉速傳感器［1］。
3霍爾轉速傳感器
3.1霍爾轉速傳感器結構與原理
霍爾轉速傳感器［2］是利用霍爾元件制成的，利用霍爾效應原理工作的：一個金屬或半導體薄片置于磁場中，磁場垂直于薄片，當薄片通以電流Ie時，在薄片的兩側面上就會產生一個微量的霍爾電壓UH，如果改變磁場上的強度，霍爾電壓的大小亦隨之改變，當磁場消失時，霍爾電壓變為零。
霍爾轉速傳感器結構原理如圖1所示。它實際上是利用霍爾開關測轉速。待測物上粘貼一對或多對小磁鋼，小磁鋼愈多分辨率愈高。霍爾開關固定在小磁鋼附近。待測物體以角速度ω旋轉時，每當一個小磁鋼轉過霍爾開關集成電路，霍爾開關便產生一個相應的脈沖。檢測出單位時間的脈沖數，即可測定待測物的轉速。
圖1霍爾轉速傳感器結構原理
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速度傳感器信號采集：驚天大求助！用NI PIC6221采集卡采集加速度傳感器信號

答案對人有幫助，有參考價值

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有一款GT800信號采集分析軟件，適合于美國NI數據采集卡，
GT800優勢：1、不限總線、不限接口——與美國NI、研華、凌華等知名品牌任何通信接口數據采集卡無縫兼容；
2、不限信號——同時采集聲發射、振動、溫度、壓力、轉速、電流、繼電器、激勵源等信號；
3、驚艷的研究范——通參數表“參數”功能模塊之間關聯操作，加速您研究的步伐；
4、易學、易用、易操作——操作簡潔度能windows系統媲美的信號分析軟件；
5、超強的功能擴展性——目前已完善了聲發射、振動研究的專用功能模塊，根據研究需要選配功能模塊，如需高級功能模塊，可以在基礎軟件上升級軟件；
6、虛擬輸出功能——為深度信號識別分析，強勢助力研究；
7、"獨樹一幟"的才能——可將研究成果從"通用"模塊轉換為"專業"應用模塊。
GT800特點：1、 基于Windows平臺，唯一設備管理視圖、唯一存儲管理視圖；
2、在一個頁面中添加多個功能模塊，模塊之間通過虛擬通道模塊關聯；
3、引入“數據流”概念，數據（包括波形、參數等）可在功能模塊之間傳遞。用戶使用鼠標在屏幕上點擊參數或事件，可查看更多信息，如參數或事件的波形、頻譜、時頻等。

2015-11-28 15:43:23

評論
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譚工

速度傳感器信號采集：求助如何對加速度傳感器采集的信號進行濾波？

小白，現在有一套加速度傳感器設備用于測量機械加工振動，采集卡保存了加工過程中的加速度(g)、速度(mm/s)和位移（mm），供應商那邊說這套設備沒有濾波功能，讓我自己濾波。搜論文、相關書籍看了好幾天，濾波方法很多，但是沒看懂要處理加速度還是速度，還是位移？也不知道我如何處理這些數據，請大佬指點。
就我現有的這些數據，我應該如何做才能讓這些數據可以使用？
先不管你的物理量是什么，這里只是對你的數據進行濾波，Python里面有很多濾波方法，下面舉幾個例子。你先導出自己的數據，可參考如下方式進行濾波操作。
import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt
from obspy import read
from scipy.signal import savgol_filter as sgolay
from scipy import signal
tr=read()[0]
# 原始信號 s1, 及對應的時間t
s1=tr.data; t=np.arange(len(s1)) * tr.stats.delta
# 相同權重卷積平均
s2=np.convolve(s1, np.ones(50)/50, mode='same')
# Savitsky-Golay 平滑濾波
s3=sgolay(s1, 91, 3)
# 低通濾波
fs=1 / (t[1]-t[0]) # 采樣率 (赫茲)
fc=2 # 截止頻率 （赫茲）
b, a=signal.butter(4, 2.0*fc/fs, 'lowpass')
s4=signal.filtfilt(b, a, s1)
# 高通濾波
fs=1 / (t[1]-t[0]) # 采樣率 (赫茲)
fc=1 # 截止頻率 （赫茲）
b, a=signal.butter(4, 2.0*fc/fs, 'highpass')
s5=signal.filtfilt(b, a, s1)
# 帶通濾波
fs=1 / (t[1]-t[0]) # 采樣率 (赫茲)
f1=.1; f2=2 # 通帶的兩個截止頻率 （赫茲）
b, a=signal.butter(4,[2.0*f1/fs, 2.0*f2/fs], 'bandpass')
s6=signal.filtfilt(b, a, s1)
# # 帶阻濾波
fs=1 / (t[1]-t[0]) # 采樣率 (赫茲)
f1=.5; f2=5 # 阻帶的兩個截止頻率
b, a=signal.butter(4,[2.0*f1/fs, 2.0*f2/fs], 'bandstop')
s7=signal.filtfilt(b, a, s1)
# 畫圖對比
l=6
plt.figure(figsize=(15, 20))
plt.subplot(l, 1, 1)
plt.plot(t, s1, label='Original signal')
plt.plot(t, s2, label='Convolved&filtered')
plt.legend(fontsize=15)
plt.subplot(l, 1, 2)
plt.plot(t, s1, label='Original signal')
plt.plot(t, s3, label='Savitzky-Golay&filtered')
plt.legend(fontsize=15)
plt.subplot(l, 1, 3)
plt.plot(t, s1, label='Original signal')
plt.plot(t, s4, label='Lowpass filtered')
plt.legend(fontsize=15)
plt.subplot(l, 1, 4)
plt.plot(t, s1, label='Original signal')
plt.plot(t, s5, label='Highpass filtered')
plt.legend(fontsize=15)
plt.subplot(l, 1, 5)
plt.plot(t, s1, label='Original signal')
plt.plot(t, s6, label='Bandpass filtered')
plt.legend(fontsize=15)
plt.subplot(l, 1, 6)
plt.plot(t, s1, label='Original signal')
plt.plot(t, s7, label='Bandstop filtered')
plt.legend(fontsize=15)
plt.show()
下面展示這些濾波方法的結果：

速度傳感器信號采集：轉速傳感器信號傳輸是以什么形式的？

1、一般的傳感器都是采集的模擬信號，數據采集卡的作用就是把模擬信號數字信號，就是A/D轉換。據我所知，一般的轉速傳感器還是輸出模擬信號的。
2、轉速傳感器是將旋轉物體的轉速轉換為電量輸出的傳感器。轉速傳感器屬于間接式測量裝置，可用機械、電氣、磁、光和混合式等方法制造。按信號形式的不同，轉速傳感器可分為模擬式和數字式兩種。
3、轉速傳感器由磁敏電阻作感應元件，是新型的轉速傳感器。核心部件是采用磁敏電阻作為檢測的元件，再經過全新的信號處理電路令噪聲降低,功能更完善。通過與其它類型齒轉速傳感器的輸出波形對比，所測到轉速的誤差極小以及線性特性具有很好的一致性.感應對象為磁性材料或導磁材料，如磁鋼、鐵和電工鋼等。當被測體上帶有凸起（或凹陷）的磁性或導磁材料，隨著被測物體轉動時，傳感器輸出與旋轉頻率相關的脈沖信號，達到測速或位移檢測的發訊目的。

一般的傳感器都是采集的模擬信號，數據采集卡的作用就是把模擬信號數字信號，就是A/D轉換。據我所知，一般的轉速傳感器還是輸出模擬信號的。

分離式傳輸模擬信號
謝謝