如何用磁敏电阻测量直流电动机转速

一、任务目标

通过本任务的学习，帮助学生掌握磁敏传感器的基本原理，熟悉磁敏传感器的基本特性，了解磁敏传感器常见的应用场合，会利用磁敏传感器完成测量直流电动机转速的实验。

二、任务分析

练习

（1）当金属或半导体置于磁场中，其电阻值会随磁场而变化的这种现象称为________效应。为增大磁阻，磁敏电阻大多做成________结构。

（2）半导体磁阻元件的温度特性不好，元件的电阻值在不大的温度变化范围内减小得很快。因此，在应用时，一般都要设计________电路。

（3）磁敏电阻测量转速时，转动源上用于测量转速的圆盘在圆周上平均分布6 只磁钢，圆盘上的磁钢依次经过两个磁敏电阻的下方，输出信号为正弦波，一个磁钢对应一个正弦波，将输出的正弦波送入频率表，测得频率为30 Hz，则转轴转速为________r／min。

思考

请查阅资料，举例说明新型磁敏电阻在交通领域的具体应用。

三、任务实施

1.认识实验台中的磁敏电阻

任务中所用的磁敏电阻如图4-50所示，为一种N 型的InSb 半导体材料做成的差分磁敏电阻，应变传感器实验模块如图4-51所示。本任务中除了磁敏电阻外，还需要用到直流稳压电源、转动源。

图4-50　磁敏电阻

图4-51　应变传感器实验模块

2.磁敏电阻测量转速的工作原理

磁敏电阻其实是一种N 型的InSb 半导体材料做成的差分磁敏电阻，在其背面加了一个偏置磁场，以提高灵敏度。当被检测铁磁性物质或磁钢经过其检测区域时，MR1 和MR2 处的磁场先后增大，从而导致MR1 和MR2 的阻值先后增大，如图4-52所示，如在①、③两端加电压±VCC，则②端输出一个正弦波。为了克服其温度特性不好的缺陷，采用两个磁阻器件串联以抵消其温度影响。

图4-52　磁敏电阻测量转速的原理图

转动源上用于测量转速的圆盘在圆周上平均分布6 只磁钢，所以圆盘上的磁钢依次经过两个磁敏电阻的下方，②端就依次输出正弦波，一个磁钢对应一个正弦波，将输出的正弦波送入频率表，根据公式n＝计算出转速。(www.xing528.com)

3.任务实验步骤

1）安装磁敏电阻。将磁敏传感器安装在传感器支架上，使传感器探头底部距离转盘1～2 mm（目测）。

2）差分放大电路调零。将±15 V 直流稳压电源接入应变传感器实验模块，短接差动放大器的输入端Ui，Uo2接直流电压表，直流电压表量程选择2 V 挡，将RW3 调节到最小，调节RW4使Uo2输出为0，取下短接线，关闭实验台电源。

3）磁敏电阻测量转速电路接线。按图4-53所示完成接线，磁阻传感器的三根引线中红色引线接1，蓝色引线接2，黑色引线接3，MR1、MR2 与R6、R7 构成一个电桥，电桥输出接差动放大电路输入端Ui，打开实验台电源开关，调节RW1，使模块输出Uo2输出为正，且最小（若输出最小值始终为负，可调换MR1 和MR2 的位置）；输出Uo2接频率／转速表，关闭实验台电源开关。

图4-53　磁敏电阻测量转速电路接线图

4）磁敏电阻测量转速。打开实验台电源开关，将直流电源选择开关拨至＋4 V、＋6 V、＋8 V、＋10 V、12 V（ ±6 V）、16 V（ ±8 V）、20 V（ ±10 V）、24 V，待直流电动机转速稳定之后，观察频率／转速计的读数并填入表4-11，同时可通过示波器观察测量电桥的输出波形。

表4-11　不同驱动电压对应的直流电动机转速

5）操作内容描述实验结束后，关闭实验台电源，整理好实验设备。

4.数据分析

根据表4-11数据，绘制驱动电压与转速关系曲线（U-n 曲线），如图4-54所示。

图4-54　磁敏电阻U-n 曲线

5.任务内容和评分标准

任务内容和评分标准见表4-12。

表4-12　磁敏电阻转速测量评分表

四、任务拓展

磁敏电阻除了用于位置和角度测量，还广泛用于磁传感、磁力计、电子罗盘等传感器用于磁场强度和方向的测量，请利用小磁钢和磁敏电阻尝试验证磁敏电阻是否能测量磁场？