霍尔电机的霍尔信号（转向+速度） |
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霍尔电机的霍尔信号（转向+速度）
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什么是霍尔效应？
霍尔效应是电磁效应的一种，这一现象是美国物理学家霍尔（E.H.Hall，1855—1938）于1879年在研究金属的导电机制时发现的。 当电流垂直于外磁场通过半导体时，载流子发生偏转，垂直于电流和磁场的方向会产生一附加电场，从而在半导体的两端产生电势差，这一现象就是霍尔效应，这个电势差也被称为霍尔电势差。霍尔效应使用左手定则判断 霍尔效应符合物理课本上面的左手定则，着手磁场垂直于手心，指尖是电流方向，大拇指就是安培力的方向，所以这个力拉扯电子形成电压差。 霍尔效应应用如下图
A点和B点就是产生点位差的地方， 如此可以产生一个电压。中间的铁板相当于一个霍尔传感器，电压就是相当于信号。所以有磁场就有霍尔信号。 动画详解霍尔效应原理_哔哩哔哩_bilibili 什么是霍尔电机？利用霍尔效应驱动的电机，下面是霍尔传感器的简图：本人是搞单片机的，非结构专业不保证图是对的。
以上有两个磁铁，所以必然有两个信号代表一圈；比如霍尔A得到两个脉冲电压代表转过一圈。 霍尔电机应用+制作：霍尔无刷电机是什么工作原理？用几块磁铁做一个，原来并不复杂_哔哩哔哩_bilibili 霍尔电机单磁极： 【有刷电机霍尔和无刷电机霍尔的科普 霍尔开关，霍尔传感器】https://www.bilibili.com/video/BV15G4y1D7ik?vd_source=4e683a72f3622d9cfc92780b0923b43a 有刷电机霍尔和无刷电机霍尔的科普 霍尔开关，霍尔传感器_哔哩哔哩_bilibili 霍尔电机单片机实践——读取霍尔信号测速+转向；首先我也没有电机的结构图；只有一个不知名霍尔电机，电机转速测速表； 电机转速测速表：uni-t ut373迷你型的电机转速表；使用方法略；使用反光纸，转一圈就反射一次； 霍尔电机有5个线的插头是霍尔信号的：判别U （黄） V（绿） W（蓝） 红黑是供电线5V这样；一般通用；不保证所有霍尔电机都是这样； 1、’使用示波器连接其中一个信号线；然后电机转速测速标测实际速度； 2、使用电机控制器霍尔线连接单片机再连接电机，控制器驱动高电压线连接电机 霍尔信号与转速表成倍数2的关系 得到结论：两个方波表一圈： 单片机利用霍尔信号的测速方案：1、利用外部中断；两个上升沿+定时器的时间*2=得到转速 2、利用捕获：上升沿捕获*2=转速 但是先上波形；霍尔信号的波形ps如下的波形频率85*60=5100r/min符合 测试表的转把PWM的20 。如下为判定。 1、排除掉里面的频率很高杂波，如果里面的不是杂波，那么频率应该达到15.3khz。 一、转速不符合实际转速，变大了几千倍15.3k*60=918k r/min。 二、或者，测转速表转速已经和脉冲成为了千倍关系，电机里面的磁极有几千个，才符合测速表的测量转速（电机的一个磁极转一圈一个脉冲）。 所以得出结论：80hz方波里面面的为杂波； 图霍尔信号的波形
图霍尔里面的杂波
ps:由杂波频率可以知道频率为15.3khz，为了保证有低于这个15.3频率一点点的杂波出现，应该选择低筒截止频率在10khz左右。因为非干扰波，最高频率只用到1khz 截止频率运算以上提到截止频率，怎么运算。怎么去滤波？ 采用LC RC低通滤波器，这里采用RC滤波器； 怎么选取参数，360R和33nf 附上公式链接： 参考别人的 RC低通滤波器截止频率公式推导_rc低通滤波电路_月光疾風的博客-CSDN博客 自己运算的： RC滤波分析计算——信号与系统_qq_36658033的博客-CSDN博客 如果采取光耦隔离：输入单片机的波形就要在光耦两边都用上；具体参数按照计算方法字节选取；为了方便硬件我选取了单电容滤波；这个弊端很大；波形会变得十分的差； 如下是滤除好的波，频率越高上升沿弯曲严重；但是勉强可用；
计算方法还是：将电容换成频域；（不保证对不对，瞎几把写的） c的频域为=1/jwc 假设截至频率也是2分之根号2=|1/jwc|模； 如截止频率运算 那么经过计算0.1的uf的大概频率截至在2.3M这样 所以经过计算和更换选用0.22uf的，其实可以选更大的选mf的试试（没试过）； 速度和转向程序； 测量原理：在霍尔信号处理好没有毛刺的输入单片机情况下；用定时器的us级别作为捕获，测量一个信号的周期；因为3个极对，一个极两个信号为转一圈；测量的周期x2就得到了转一圈的时间；即r/s 转向可以通过三个霍尔来标定；比如在A发送情况后B发生，正向；A发生后C发生就反向;(是例如哦) 底层驱动文件 #include "Drv_hall_capture.h" #include "public.h" #include "hk32f0xx.h" static uint32_t line10_counter_B = 0, line11_counter_C = 0 ,*p_get_TIM1_captrue1_counter; static char front_turn; void Drv_external_interrup_init() { GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct; EXTI_InitTypeDef EXTI_InitStruct; NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStruct; RCC_AHBPeriphClockCmd(RCC_AHBPeriph_GPIOA, ENABLE ); GPIO_InitStruct.GPIO_Pin = GPIO_Pin_10 |GPIO_Pin_11 ; GPIO_InitStruct.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN ; GPIO_InitStruct.GPIO_PuPd = GPIO_PuPd_DOWN ; GPIO_InitStruct.GPIO_Speed = GPIO_Speed_Level_3; GPIO_Init( GPIOA, &GPIO_InitStruct); EXTI_InitStruct.EXTI_Line = /* EXTI_Line9 |*/EXTI_Line10 | EXTI_Line11; EXTI_InitStruct.EXTI_Mode = EXTI_Mode_Interrupt ; EXTI_InitStruct.EXTI_Trigger= EXTI_Trigger_Falling ; EXTI_InitStruct.EXTI_LineCmd= ENABLE; EXTI_Init( &EXTI_InitStruct); NVIC_InitStruct.NVIC_IRQChannel = EXTI4_15_IRQn; NVIC_InitStruct.NVIC_IRQChannelPriority = 2; NVIC_InitStruct.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE; NVIC_Init( &NVIC_InitStruct); gx.hall_value.hall_V_B =& line10_counter_B; gx.hall_value.hall_W_C =& line11_counter_C; gx.hall_value.front_break_turn =& front_turn; } /* hall 外部中断处理 hall信号中断就标记，如果在捕获到A之后立即再判断一次外中断；如果外中断B就是正向，C就是反向； */ static uint32_t external_counter; void Drv_interruo_external_PA9_PA10_PA11(void) { bool A_to_next_B , A_to_next_C; if( EXTI_GetFlagStatus( EXTI_Line10)) { A_to_next_B = true; line10_counter_B++; } if( EXTI_GetFlagStatus( EXTI_Line11)) { A_to_next_C = true; line11_counter_C++; } if( external_counter != *p_get_TIM1_captrue1_counter ) { // if( *p_get_TIM1_captrue1_counter >= 60000 ) { *p_get_TIM1_captrue1_counter = 0; } //防止溢出处理 external_counter = *p_get_TIM1_captrue1_counter; if( A_to_next_B == true ) { front_turn = 0; } //负向 else if( A_to_next_C == true) { front_turn = 1; } //正 } EXTI_ClearFlag( EXTI_Line10|EXTI_Line11); } void EXTI4_15_IRQHandler() { Drv_interruo_external_PA9_PA10_PA11( ); } /**** 霍尔捕获，一个霍尔信号是方波 ***/ static uint32_t TIM1_captrue2; //捕获ic2 static uint32_t TIM1_period; //捕获信号的 周期 static uint32_t TIM1_captrue2_counter; // 捕获ic2 的计数 static uint32_t TIM1_update_counter; // 一个信号内的 更新计数累加 static uint32_t TIM1_captrue2_update_counter; // ic2捕获到了之后，记录当前更新计数； void Drv_time1_capture_init( uint16_t prescaler ,uint16_t reload ) { GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct; TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseInitStruct; TIM_ICInitTypeDef TIM_ICInitStruct; NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStruct; RCC_AHBPeriphClockCmd( RCC_AHBPeriph_GPIOA, ENABLE); RCC_APB2PeriphClockCmd( RCC_APB2Periph_TIM1, ENABLE ); GPIO_InitStruct.GPIO_Pin = GPIO_Pin_9 ; GPIO_InitStruct.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF ; GPIO_InitStruct.GPIO_OType = GPIO_OType_PP ; GPIO_InitStruct.GPIO_PuPd = GPIO_PuPd_DOWN ; GPIO_InitStruct.GPIO_Speed = GPIO_Speed_Level_3 ; GPIO_Init( GPIOA, & GPIO_InitStruct); GPIO_PinAFConfig(GPIOA, GPIO_PinSource9 , GPIO_AF_2 ); TIM_TimeBaseInitStruct.TIM_ClockDivision = TIM_CKD_DIV1; TIM_TimeBaseInitStruct.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up ; TIM_TimeBaseInitStruct.TIM_Prescaler = prescaler - 1; TIM_TimeBaseInitStruct.TIM_Period = reload -1; TIM_TimeBaseInit(TIM1, &TIM_TimeBaseInitStruct); TIM_ICInitStruct.TIM_Channel = TIM_Channel_2 ; TIM_ICInitStruct.TIM_ICPolarity = TIM_ICPolarity_Rising ; TIM_ICInitStruct.TIM_ICSelection = TIM_ICSelection_DirectTI ; TIM_ICInitStruct.TIM_ICPrescaler = TIM_ICPSC_DIV1 ; TIM_ICInitStruct.TIM_ICFilter = 1 ; TIM_ICInit(TIM1, &TIM_ICInitStruct); TIM_ARRPreloadConfig( TIM1, ENABLE); TIM_ITConfig( TIM1, TIM_IT_CC2 , ENABLE ); TIM_ITConfig( TIM1, TIM_IT_Update, ENABLE ); NVIC_InitStruct.NVIC_IRQChannel = TIM1_CC_IRQn ; NVIC_InitStruct.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE ; NVIC_InitStruct.NVIC_IRQChannelPriority = 1; NVIC_Init( & NVIC_InitStruct); NVIC_InitStruct.NVIC_IRQChannel = TIM1_BRK_UP_TRG_COM_IRQn ; NVIC_InitStruct.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE ; NVIC_InitStruct.NVIC_IRQChannelPriority = 1; NVIC_Init( & NVIC_InitStruct); TIM_Cmd( TIM1, ENABLE ); gx.TIM1_captrue.p_captrue2 = & TIM1_captrue2; gx.TIM1_captrue.p_captrue2_counter = &TIM1_captrue2_counter; p_get_TIM1_captrue1_counter = &TIM1_captrue2_counter; //提供给外部中断 gx.TIM1_captrue.p_period = & TIM1_period; } /* 更新 ic2 捕获 中断处理*/ void Drv_captrue2_interrup( void ); void TIM1_CC_IRQHandler() { if( TIM_GetITStatus( TIM1,TIM_IT_CC2 ) ) { Drv_captrue2_interrup( ); } TIM_ClearITPendingBit( TIM1, TIM_IT_CC2 ); } void TIM1_BRK_UP_TRG_COM_IRQHandler( ) { if( TIM_GetITStatus( TIM1, TIM_IT_Update ) ) { TIM1_update_counter++; led_off_open( ); } TIM_ClearITPendingBit( TIM1, TIM_IT_Update ); } /* 捕获ic2驱动： 跳过第一次捕获 每次捕获都记录当前更新中断的次数，并且清零更新中断 每次捕获完了都清除计数器； 每次捕获清除更新次数。 */ void Drv_captrue2_interrup( void ) { static uint8_t cnt1; if(cnt1 == 0) { cnt1 ++; //第一次的边沿读取，并且清零计数器； } else { TIM1_captrue2_counter++; // 第二次捕获之后才进行捕获计数； TIM1_captrue2 = TIM_GetCapture2( TIM1); TIM1_captrue2_update_counter = TIM1_update_counter; TIM1_period = TIM1_captrue2 +( TIM1_captrue2_update_counter * TIM1_CAPTRUE_RELOAD); } TIM_SetCounter( TIM1, 0); TIM1_update_counter = 0 ; //每次处理捕获1之后 都清了掉计数 } void Drv_speed_drectiong_hall( uint32_t **period ,char **direction ,uint32_t **update1) { *period =& TIM1_period ; *direction =& front_turn ; *update1 =& TIM1_captrue2_update_counter ; }链接文件 #include "link_speed_drection.h" #include "public.h" static uint32_t *period_cnt ,*p_update1,*p_revolution_s =& gx.motor_parameter.motor_revolution_s ; static char *direction_flag =& gx.motor_parameter.motor_direction; void Link_get_revolution_speed_and_direction( void ) { static uint8_t cnt; uint32_t T_us; if( cnt == 0 ) { cnt++; Drv_speed_drectiong_hall( &period_cnt , &direction_flag ,&p_update1); }else { T_us = (*period_cnt * 2 ); // 三个极对 ，两个周期算一圈； *p_revolution_s = 1000000 / T_us ; // f = 1 / T .现在T是us单位 } } |
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