霍爾元件AH44E

2023-02-14 08:45:02 字數 3944 閱讀 3848

霍爾感測器的處理電路(用來測圈數)。

圖1.這是它的處理電路,a、b是兩個霍爾開關(ah44e)的輸出端,t0,int1連線到微控制器的t0和int1

圖為四2輸入端與非門

圖3.這是兩個感測器的位置

如果你是高手或有做個類似的電路,那到這裡你可能知道它的原理了。如果不知道,別急,請往下看!

由它的處理電路輸出端接微控制器的t0和int1可以知道,t0口應該是用來計數的,這是我們正常思維。在破解這黑匣子時,就決定用t0口計電機正轉的圈數(在圖3它屬於順時針,這很關鍵)。為了方便選用了工作方式2,初值為0xff,中斷處理(mcu響應,溢位位tf0就能自動清零),中斷裡的程式就讓我的圈數變數x(全域性變數,假設為x)加1並在一位數碼管上重新整理顯示。

燒錄後插到電路板上測試。

結果不出所料,用手正轉一圈x+1,但反轉就沒反應了,當然我並沒有在程式中做個處理,讓x-1。但想過沒有,既然它正轉會產生乙個週期的方波,那反轉不就相反嗎,按道理也會產生乙個週期的方波。

既然反轉t0沒反應,我就猜想int1應該會有反應。理所當然,就對int1開啟了中斷,同樣為了方便採用邊沿觸發it0=1,讓硬體自動對ie0清零。中斷程式跟t0相反,對x減1,因為是乙個數碼管顯示,減1前我先用如下程式做了處理:

if(x==0)//or if(!x)

x=0;

else

x--;

意料之中但又不解的事發生了,逆時針轉時int1會觸發中斷,圈數x-1了。而且+1,-1好像是在同一位置變化的,正轉x一變化,馬上讓它反轉,x又馬上-1。為了看仔細點,我慢慢得轉動軸,同時觀察數碼管的顯示變化,結果發現那變化的位置在圖3的紅線位置。

當順時針轉,磁鋼一踏入紅線,圈數就+1;逆時針轉,磁鋼一出紅線,圈數就-1。

圈數要-1的話,中斷必須觸發,也就是int1在紅線位置必須從1跳到0,後來也是圍繞這點進行推導的,t0中斷的觸發也許也是從1到0。這也就是判斷方向的問題了。還是把上面的圖重新整理下吧,看能否得到思路

圖4.這是根據cd4011b分解出來的

進一步化簡,得到以下兩幅圖:

圖5.霍爾開關a、b與int1的關係

圖6.霍爾開關a、b與t0的關係(~a表示a非)

表1.與非門的真值表(x、y為輸入,z為輸出)

由圖5、6可以知道a、b與t0、int1的關係式:

從而得出真值表(a、b靠的很近,所以當磁鋼在ab中間時,a和b都為高電平):

表的狀態表

從關係式或狀態表可以推導出這個結論:只要b=0,那輸出肯定是高電平,也就是說只有當b=1時,輸出才能變化。我們再看看現實中的真值表(從t0狀態變化的前一狀態開始):

表3.順時針旋轉(假設t0從1跳到0,只有乙個狀態維持0,int1全部維持乙個狀態1)

表4.逆時針旋轉(int1肯定是從1跳到0,但假設只有乙個狀態維持0,t0全部維持乙個狀態1)

圖7.順時針的波形(逆時針從右到左)

看到這三個表,我傻了,呵呵,不知道你有沒有愣住。而且更驚奇的事不知道你有沒有發現,根據圖6把錶3中的a取反,b不變,那錶3、4的a與b就完全一樣了(表4反過來也一樣),順序也一樣,但為什麼結果不一樣?表4中的t0跟表3中的t0應該一樣的啊!?

不懂就要問,我就把所有的微控制器群全部開啟,乙個乙個發過去問「電容在數位電路中有什麼作用?」並截電路圖發到群裡叫大家幫我分析這原理,很多人都熱心幫助我,但遺憾的是並沒有幫我徹底解決問題。後來群主叫我加新勢力微控制器主群,乙個可以容下500人的超級群。

我加了三次,管理員曬漁網就拒絕我三次,最後語氣加重了,他也終於讓我進了。我鬱悶了,人家諸葛亮三顧茅廬就請出來了,而我卻要四次,也許是時代不同。不過最終還是要謝謝曬漁網讓我進去了。

這群果然活躍啊!問題一發出,很多高手都來討論,甚至爭得面紅耳赤(^_最終還是沒解決,但他們都提出了自己的觀點——用兩霍爾元件成一定的角度來判斷方向;用時間來判斷方向;用旋轉一圈所得到的真值表來判斷方向……。所以從中也學到了很多東西,在此要感謝他們的相助!

也正是由於這次討論我才敢進一步分析。

從現實真值表3、4中可以看出b=0時,輸出才可能變化。這與剛才從關係式和表2所推導的結論截然相反。但從圖3中可以得到確定的觀點:

磁鋼在a靠近b那邊變化時,狀態沒變,肯定是b起了決定性作用。第一反應就是我測繪的電路有問題,拿起萬用表重新檢測了一遍,但結果卻跟原來的一樣。因為推導的結論不可能有錯,所以肯定是現實狀態表有問題。

就那天晚上,整夜難眠啊,左思右想,最後也沒想出個啥來。第二天一大早就到實驗室了,本來想不管它,反正最終的結果都知道了,繼續按照這結果來寫程式就好了。可是根本寫不進去,開啟了keil也沒用,沒這心思寫。

心裡想這產品都出來了,原理不可能解決不了,老子就不罷休。拿出草稿紙go on……

既然我的電路沒測繪錯,那...可能是不是老天可憐我^_^給了我個靈感——難道是霍爾元件的問題?難道磁鋼在霍爾元件外時是高電平,在霍爾元件的垂直範圍內是低電平?

(找資料的時候沒找到ah44e的datasheet,一般情況也都是在垂直範圍內是高電平,外是低電平)

管它,想想又不犯法,就按著這個來分析下。也就得到了新的現實狀態表

表5.順時針

表6.逆時針

哈哈,現在感覺好多了。從上面看在b=1時,輸出端才改變,b=0時就控制了輸出端一定為高電平,這跟一開始推導的結論完全吻合。為了直觀點,根據圖5、6我對錶5、6做了如下補充:

表7.表5的補充(~a為a非),順時針

表8.表6的補充,逆時針

對照表7、8與圖5、6(其實圖5和圖6是一樣的,就乙個輸入端的電平反了下)發現順時針與逆時針變化的過程完全一樣(這跟剛才一樣),最重要的一點就是輸出端的變化跟電平的變化有關係,也就是上公升沿還是下降沿,直接決定著輸出端的變化。拿錶7來說,當b=1時,輸出端可以變化(這已經說過幾遍了的),變化的輸出端t0是在輸入端~a從低電平跳到高電平時發生了狀態變化,而這時作為輸入端a從高電平跳到低電平卻沒有對輸出端int1產生影響。

這結論同樣也適合表8。對一開始的那個問題「電容在數位電路中有什麼作用?」有點眉目了,一定是那電容在這電路中起了作用。根據與非門的關係,我對這部分電路產生了興趣:

圖8.巧妙之處

現在就圖8拿int1來討論,根據與非門的關係,當b=1時,若c=0,int1=1;若c=1,int1=0。int1要觸發中斷的話,c應該從低電平跳到高電平,即從0到1,這樣int1才會等於0。而根據狀態表我們發現a也是從0到1。

也許到這裡你會說拿掉電容不就好了,反正a和c的變化都一樣的。但想過t0沒有:t0的輸入端~a是從1到0,輸出端t0為什麼不從0變到1呢?

因此到這裡我敢肯定這電容大有文章,並不是他們所說的簡單地隔直通交。對圖8也可初步下結論:若a從0到1,c也將從0變為1;若a從1到0,c將不發生變化。

之後看了時間,剛好下了課,我馬上發簡訊給我的指導老師周老師,問他在不在辦公室,很快簡訊回覆過來,乙個字「在」。拿著圖迅速向周老師辦公室走去,一過去我直接說我對上次那個霍爾開關的電路圖還沒理解到,它的原理還不懂。他也馬上說電容是起隔直通交的作用,在這樣的電路中還能起到濾波的作用。

但我馬上打斷了他,問他有沒有霍爾開關是這樣的:當磁鋼在霍爾元件的前方時,輸出端為低電平,不在前方時是高電平(^_我心裡暗爽,終於被我猜中了)。馬上我又指著電路問他:

(比如圖8)a從低到高和從高到低,c有什麼變化。老師一下子就反應過來了(真不愧是浙大畢業的),給我解釋了一番:

當a從0跳變到1時,馬上給電容充電,充完電後,因為兩電阻間接地了,所以又馬上放電,c端也就變回低電平了。整個過程c變了兩次(見圖9):0→1→0,產生了乙個很小的方波。

當然c保持高電平必須在乙個機器週期以上,它的時間由充放電時間決定,也就是由電容本身和旁邊的電阻決定。這樣a從0跳變到1的過程,int1的狀態也隨c變了兩次:從高電平變為低電平,從低電平又變回高電平。

圖的變化

當a從1變為0時,從上面可知c端本來就為0了,因此沒變化,繼續保持0。

他一說完,我豁然開朗,太興奮了,馬上說:「這樣的話,原理就是這樣了,只有這樣才符合邏輯。哇!

這電路設計的太巧妙了!!」後來我們到實驗室檢測磁鋼的位置對霍爾元件ah44e輸出端的影響,結果不出所料。

到此問題也就得到了圓滿解決。為了跟大家分享一下,我花了一天時間寫這篇博文,同時也重新整理了一下思路。我覺得……值!

霍爾元件磁場檢測

霍爾感測器是一種磁感測器。用它可以檢測磁場及其變化,可在各種與磁場有關的場合中使用。霍爾感測器以霍爾效應為其工作基礎,是由霍爾元件和它的附屬電路組成的整合感測器。霍爾感測器在工業生產 交通運輸和日常生活中有著非常廣泛的應用。一 霍爾效應霍爾元件霍爾感測器 一 霍爾效應 如圖1所示,在半導體薄片兩端通...

41F無刷電機霍爾元件

雙極鎖存霍爾 霍爾測速 41f相關介紹 41f的特點 1 微型封裝 3.0mmx4.0mm,速度和轉速rpm感測2 工作電壓範圍 3.8v to 28v,使用溫度 40 c to 150 c3 低功耗 5ma max at 4.5vdc 4 高靈敏度適用環形n s交變磁場 5 高工作頻率 0khz ...

霍爾液壓傳動

實驗七霍爾式感測器的直流 交流激勵特性 一 實驗目的 1 了解霍爾式感測器的結構 工作原理,學會用霍爾感測器做靜態為移測試 2 了解霍爾感測器在交流訊號激勵下的特性。二 實驗原理 霍爾式感測器是由兩個環形磁鋼組成梯度磁場和位於梯度磁場中的霍爾元件組成。當霍爾元件通以恆定電流時,霍爾元件就有電勢輸出。...