磁电类/HALL传感器输出信号测试系统
一、 系统简介
1.1、 系统简介
磁电类/HALL传感器性能测试系统采用虚拟仪器测试技术进行开发设计，适用于不同的齿圈和不同外形的传感器，可以自动测量各种车轮转速传感器的静态和动态输出特性。硬件整体实物图如图1所示。
1.2 主要技术指标
l 使用电源：AC 220V
l 环境温度：－20～50℃
l 转速测量范围：10～4000 rpm
l 转速测量精度：高于1％
l 电阻测量精度:高于1％
l 电感测量精度:高于1％
l 电压测量精度:高于1％
l 16位ADC
1.3 测试项目
1) 磁电类
l 多转速下Vp-p峰峰值测试，（500r/min,1000r/min,2000r/min,3000r/min）
l Vp-p缺齿信号上升/下降沿判断功能。
l 静态的电阻，电感测试。
2) HALL类
l 多转速下高电平、低电平、上升时间、下降时间、频率、周期、低电平宽度、高电平宽度、占空比、电角度（500r/min,1000r/min,2000r/min,3000r/min）
l 缺齿信号高/低电平判断功能。
3) 输出型号范围
l 磁电类电压输出范围±60V，频率≤20KHZ，最小单位电压0.04V
l HALL类电压输出范围过压保护30V，工作电压≤15V，饱和电流≤0.1A
信号频率≤20KHZ，上升时间≤2μs，下降时间≤500ns
4) 软件满足的基本功能
l 2通道或4通道数据实时采集
l 单周期或多周期可调，图形实时显示
l 历史数据保存显示，
l 基本报警功能。
l 基本的报表生成，可自定义EXCEL表格。
l 用户权限管理功能
l 多转速下软件测试流程可选功能。
l 参数配置功能。
l 测试转速配置功能。
二、 实现方案
2.1 总体方案概述
传感器输出信号采集模块：给传感器供电，传感器输出正弦波或者方波。用示波器探头连接传感器输出端，通过USB口传送至工控主机。LabVIEW接收从示波器传过来的信号：波形、高电平、低电平、上升时间、下降时间、频率、周期、低电平宽度、高电平宽度、占空比、电角度等。
转速控制模块：上位机通过串口发送转速信号至单片机，单片机接收并进行转换为相应的PWM波，放大后给信号变频器，变频器驱动伺服电机，伺服电机转速可以通过光纤传感器采集回送至单片机，最终通过串口反馈至工控机，LabVIEW将输出与输入的转速信号对比，修正偏差，从而实现转速的精确控制。
2.2 传感器输出信号采集模块
传感器输出的方波或正弦波由示波器采集分析。
其主要性能指标如下：
100 MHz带宽型号、2条模拟通道、16条数字通道、所有通道上1 GS/s的采样率、所有通道上1 M点的记录长度、5000 wfm/s的最大波形捕获速率。
波形测量：自动测量29种,包括周期,频率,延迟,上升时间,下降时间,正占空比,负占空比,正脉宽,负脉宽,突发宽度,相位,正过冲,负过冲,峰峰值,幅度,高值m低值,最大值,最小值,平均值,周期平均值, RMS,周期RMS,面积和周期面积。
2.3 、转速信号控制模块
电机转速可控在300r/min—4000r/min。转速可通过主机界面设定，实现多转速下软件测试流程可选功能(500r/min,1000r/min,2000r/min,3000r/min)。/
2.4 、测试项目
1、磁电类
1） 多转速下Vp-p峰峰值测试，（500r/min,1000r/min,2000r/min,3000r/min）
2） Vp-p缺齿信号上升/下降沿判断功能。
通过程序识别运算得出：缺齿信号是一段平直信号，当固定时间内没有发生上升或下降沿就是了。
3） 静态的电阻、电感测试。
采用《全自动电容电感测试仪》实现。参数如下。
2、HALL类
1） 多转速下高电平、低电平、上升时间、下降时间、频率、周期、低电平宽度、高电平宽度、占空比、电角度（500r/min,1000r/min,2000r/min,3000r/min）
测试方法：由示波器直接读取或LabVIEW函数分析。
2） 缺齿信号高/低电平判断功能。
3、输出型号范围
1） 磁电类电压输出范围±60V，频率≤20KHZ，最小单位电压0.04V
2） HALL类电压输出范围过压保护30V，工作电压≤15V，饱和电流≤0.1A，信号频率≤20KHZ，上升时间≤2μs，下降时间≤500ns
三、 软件实现方案
3.1 主界面可实现如下功能：
2通道或4通道数据实时采集、单周期或多周期可调，图形实时显示、多转速下软件测试流程可选功能、参数配置功能、测试转速配置功能。
可以根据测试员要求单独对传感器的静态阻抗和某单个或多个转速值下的传感器输出电压值进行测试，显示测试数据。测试完毕后，可画出测试曲线并根据测试员要求判定结果。
3.2 历史数据保存显示及回放
对已经生成的报表提供了一系列的管理功能，包括查看，打印，删除等，可自定义EXCEL表格，并包括一些对所需生成报表的设置，如报表中是否加载曲线图等。
四、 机械设计
4.1 传感器安装台
传感器的安装如上图所示。电机垂直悬挂于箱体内，电机轴伸出箱体；传感器用夹具固定，夹具固定于箱体顶部。实验时，电机轴带动齿轮工作，传感器接收数据，它与电机、工控机形成闭环系统。