|
霍爾傳感器是利用霍爾效應工作的半導體元件。由于霍爾元件轉換效率高、響應速度快、動態范圍寬、頻率特性好、低噪音等特點，使霍爾傳感器在電機檢測、磁場強計、轉速控制器、位置檢測與自動控制等方面得到廣泛的應用。在許多場合，需要了解霍爾傳感器的各種性能，本測試系統應用Visual Basic可視化程序設計語言和單片機與計算機之間的RS-232串行通信，實現霍爾傳感器參數的自動測量與記錄、分析。 1 測試系統結構 1．1系統硬件結構與原理 霍爾傳感器性能測試系統的硬件結構如圖1所示。信號處理電路板一方面接收霍爾傳感器的測量信號，并處理成標準信號傳送給單片機，另一方面根據單片機傳送的數據，產生相應的控制信號，使霍爾傳感器在規定的條件下進行工作。單片機通過RS-232串行通信口，向計算機傳送測量信號，并接收控制信號。計算機用于霍爾傳感器性能測試數據的顯示、分析和存儲。 圖1 測試系統硬件結構 1．2信號處理原理 本系統有霍爾傳感器的靈敏度KH和霍爾電勢溫度系數α二個測試參數。信號的處理如圖2所示。 圖2 信號處理原理圖 X1—控制信號，調節電阻R，控制磁場強度 X2—控制信號，調節霍爾傳感器的激勵電流 X3--控制信號，控制電源開關 X4—控制信號，調節加熱器電壓來控制溫度 Y1—測試信號，測量霍爾傳感器的輸出電壓 Y2—測試信號，測量測試系統的環境溫度 在輸出控制信號X3、X1和X2時，使霍爾傳感器工作在某一固定磁場強度和不同的激勵電流的條件下，或者在某一固定激勵電流和不同的磁場強度條件下，傳感器會輸出一系列的空載霍爾電勢，通過計算機的運算，計算出不同條件下的靈敏度KH。在某一固定的磁場強度和激勵電流條件下，通過控制信號X4，改變電加熱器的電壓和測量測試系統的環境溫度信號Y2，來測量傳感器的霍爾電勢溫度系數α。 2．RS-232串行通信實現 2．1 串行通信的實現 單片機和計算機之間的數據傳送是通過RS-232串行口實現的。計算機向單片機傳送控制命令和數據，由單片機把信號傳輸到信號處理電路板上，然后再測量信號處理電路板的輸出信號，通過串行口回傳給計算機。串行口數據通信協議是：數據傳輸速率為 9600bps，1位開始位，8位數據位，1位停止位，無奇偶校驗位。由于僅僅是單片機與計算機相互傳送信息，所以RS-232串行口只需要接收、發射和地三根導線。單片機采用AT89C52芯片，它的邏輯電平與計算機的RS-232的接口電平不一致，需要在單片機和計算機的RS-232串行口之間，設計一個MAX232芯片，該芯片可以實現把單片機的0V、+5V電壓轉換成RS232接口的邏輯“1”電平（-3 -- -15V）和邏輯“0”電平（+3 ---+15V）。如圖3所示，圖中C1 – C5均為1μF。 圖3 MAX232芯片的應用 2．2 VB的應用 VB（Visual Basic）是計算機系統中主要的開發語言，它具有高效、簡單易學和強大的圖形功能，支持面向對象的程序設計，具有結構化的事件驅動編程模式和良好的人機界面，提供了功能強大的通訊控件MSCOMM。因此，應用VB語言可以方便地設計需要大量圖形顯示的應用程序。利用MSCOMM控件可以設置串行通信的數據發送和接收，對串口狀態及串口通訊的信息格式和協議進行設置。MSCOMM控件是一個標準的十位串行口通訊，在發送和接收數據過程中觸發OnComm事件，訪問CommEvent屬性來了解通訊事件的類型。 2．3 VB通訊控件的程序設計 Private Sub Form_Lopad() ;串行口初始化程序 Comm1.CommPort=1 ;設置串行口1 Comm1.Settings=”9600,n,8,1” ;設置波特率、奇偶校驗、數據位和停止位 Comm1.InputLen=0 ;讀接收緩沖區的數據 Comm1.InBufferSize=255 ;設置接收緩沖區的大小 Comm1.OutBufferSize=255 ;設置發送緩沖區的大小 Comm1.PortOpen=True ;打開串行口1 Comm1.Sthreshold=1 ;緩沖區空觸發 Comm1.Rthreshold=1 ;數據進入接收緩沖區觸發接收事件 End Sub ；程序結束 以上是VB的串行口的初始化程序，還有數據發送和接收程序，數據發送程序是計算機向單片機發送控制命令和數據，接收程序是接收單片機檢測的數據。 2．4 單片機串行通訊程序設計 單片機與計算機進行串行通訊，需要對AT89C52的串行口控制器SCON設置，使SCON=50H，工作在串行方式1的10位異步通訊方式，使AT89C52的中斷允許寄存器IE的中斷位EA=1，允許串行口中斷。串行口的初始化程序如下： CXK： MOV TH1，#0FDH ；設置波特率 MOV TL1，#00H ； MOV TMOD，#20H ；設置定時器2的工作方式為2 MOV TCON，#40H ；定時器啟動 SETB ES ；串行口允許中斷 MOV SCON，#50H ；設置串行口工作方式為1 RET 3．需要注意的幾個方面 3．1磁場強度的產生與調節 在圖2中，電源E應該保持穩定，調節磁場強度的電位器采用數字式電位器，可以精確地調節場強。在使用前，用高一級精度的場強儀來測量數字電位器不同阻值下的磁場強度，把二者相對應的數據存儲在計算機中，作為調節磁場強度的依據。 3．2溫度的測量與控制 用熱敏電阻作為溫度傳感器，熱敏電阻的靈敏度高，熱慣性小，可以快速正確地測量到溫度值。電加熱器使用電阻絲通220V交流電供熱，為了減少加熱器的熱慣性和便于溫度控制，將電阻絲繞在一個平面上，并用一個小風扇，使測試系統中的溫度分布均勻和使霍爾傳感器的溫度比較快地達到穩定狀態，采用單回路閉環控制系統。由于霍爾電勢溫度系數α是指溫度變化1℃時的變化情況，所以系統溫度的測量和控制有比較高的要求。 4．結束語 在霍爾傳感器性能測試系統的設計中，充分發揮了單片機和計算機的作用，充分發揮了VB的圖形功能，使測試系統具有相當友好的用戶界面。 本文作者創新點: 由于使用了計算機，能夠根據測試的要求，在不改變硬件結構的條件下，設計多種試驗方案，可以存儲、記錄大量的測試數據，可以十分方便地進行測量數據的分析，通過VB的程序設計，可以使測試過程實現全自動化，這是單純使用單片機所不能達到的。 |
