欢迎您进入无锡华芯晟科技有限公司官网

热门关键词:   电机霍尔  微功耗霍尔  HX3144  49E  HX6571  HX6383

当前位置主页 > 新闻动态 > 行业动态 >

采用霍尔开关在旋翼频率采集设计中的应用

返回列表 来源:未知 浏览: 发布日期:2020-07-10 08:44:58【
航空工程领城,需要对发动机、旋翼以及机轮的转速进行检测,分时或连续测量并显示瞬时转速,已达到对飞机飞行的控制。老式离心式转速测量精度低,仅用于仪表观测,不能用于控制。而光电式传感器和磁感应式传感器则将转速量转换为电平信号,通过对电平信号的处理达到对转速的测量。光电式传感器和磁感应式传感器测量转速各有优缺点,较磁感应传感器,光电式传感器灵敏度高,但抗干扰能力差;而磁感应式传感器具有结构牢固、重量轻、体积小、功耗小、寿命长、安装方便、频率范围宽、可靠性高等优点。

在飞机旋翼转速的测量中,磁感应式传感器应用广泛,最为常见的就是霍尔转速传感器。


 

霍尔转速传感器
霍尔转速传感器是根据以霍尔效应为原理制成的一种磁传感器,根据霍尔效应,当霍尔元件处于磁场中,并在垂直于磁场的方向上通以电流时,霍尔元件上和电流与磁场垂直的方向会产生霍尔电势差。

当通过霍尔元件的电流恒定不变时,改变磁场的大小,能够改变霍尔电势差。霍尔转速传感器需要磁场和电流霍尔原件。在不改变被测物体转速的情况下在被测物体转轴上安装磁钢以提供磁场,霍尔开关固定在转盘外缘附近,如图1 所示。


旋翼转速
测量飞机旋翼转速时,将磁钢安装在飞机旋翼转轴上,霍尔开关固定在靠近磁钢转轴外侧,旋翼旋转时,霍尔开关开始切割磁钢区域磁场,没有磁钢时输出高电平,有磁钢时输出低电平[4],产生周期性的电平变换。如图2示,同图1安装示意,一个转轴上4个磁钢,则4个脉冲为一个周期。

 
假设转轴上安装一个磁钢 ,则旋翼旋转一周,产生一个周期脉冲。旋翼旋转一周的时间 T=1个脉冲周期;若转轴上安装N个磁钢,则旋翼旋转一周,产生N个周期脉冲,旋翼旋转一周的时间T=N个脉冲周期;旋翼转速安装磁钢应保证磁钢间均匀安装,以保证后续对周期计算的准确性[5。由于旋翼转速= 1/T,因此只要计算出旋翼旋转的周期T,即可知转速。对旋翼周期的计算就是对霍尔开关产生的周期性频率信号进行采集过程。

采集系统设计
霍尔开关产生的脉冲信号,需要经过处理产生TTL脉冲信号,通过对TTL频率信号的处理和采集,获取频率信号周期,进而获取旋翼转速。频率采集硬件回路设计如图3所示。


 
从图3可以看出对霍尔开关信号的处理包括了隔离、滤波、采集最后给处理器,处理器通过控制率计算控制伺服,进而控制旋翼转速。

隔离
由于传感器产生的信号的参考地同数字采集系统的参考地可能不一致,因此需要将传感器信号通过光电隔离器件处理为数字系统信号。如图4所示。


 
隔离的好处在于对数字系统的保护,防止由于外部大功率信号对数字系统的破坏。通常隔离采用光耦进行电路设计。

滤波
传感器产生的信号较易受到外界干扰,加之于旋翼旋转时可能产生毛刺,因此需要对传感器信号进行降噪处理,通常采用滤波去除外界干扰和毛刺。滤波的位置可以放在隔离电路之前,也可以在其之后。本文将滤波电路放在隔离电路的前端。滤波电路设计时需要保证滤除期望的毛刺,并且其截止频率应当大于正常霍尔开关产生的频率信号。滤波电路根据实际应用需要,选择合适的一阶或二阶滤波电路。