VHDL基于FPGA的电机测速系统设计+文献综述(3)
1.6 转速传感器的应用现状
先进转数传感器普遍使用的是可变磁阻式和霍尔效应式，包括曲轴和凸轮轴旋转点火正时控制、燃油喷射正时控制、发动机转速测量、变速器输入/输出轴转速检测电控换挡。这两种传感器的另一个重要应用时在车辆稳定性控制系统中检测车轮转速。
1.6.1 可变磁阻式传感器
可变磁阻式（Variable Reluctance）传感器也称为电磁感应式传感器，会产生磁脉冲信号，该信号是由信号转子的旋转运动使磁通量发生变化而在感应线圈中产生的感应电动势e。可变磁阻式传感器的优点是价格低、尺寸小、自发交流信号无需外电源、具有良好的温度稳定性；缺点是信号转子在零转速时无信号输出，信号变化的幅度取决于信号转子的转速，需要专门的信号处理电路，可变磁阻式传感器内空气间隙要求小于2mm。
1.6.2 霍尔效应式传感器
霍尔效应式（Hall Effect）传感器产生的电压信号，是由信号转子的旋转运动使磁通量发生改变。信号转子通过霍尔元件和永久磁铁，磁通的变化与可变磁阻式传感器相似，但与可变磁阻式不同的是霍尔元件探测的是磁感应强度大小而非磁通变化率。霍尔元件是半导体材料制成的，需要偏置电流。该传感器输出电压信号与作用在霍尔元件上磁场的磁感应强度成正比。霍尔传感器采用双极半导体技术，将放大、温度补偿、信号处理都集成在一块芯片上。霍尔传感器的优点是：价格低、尺寸小、可测量零转速、良好的线性；缺点是：适应的最高温度为175℃，传感器的空气间隙小于2.5mm，并对外部压力非常敏感。
电控发动机中，转速不仅仅是发动机的一个简单的工作参数，而且是电子控制系统其它参数计算的依据和控制喷射正确时的基准，转速信号是通过转速传感器测量而得的，如果传感器不能稳定地工作，电控系统也就无法正确地控制发动机正常工作。所以，传感器的性能直接关系到电控系统的性能。转速传感器的类型很多，因霍尔传感器具有无触点、长寿命、高可靠性、无火花、无自激振荡、温度性能好、抗污染能力强、构造简单、坚固、体积小、耐冲击等优点，所以选用霍尔效应接近式传感器作为汽油机转速传感器。该传感器是开关元件，直接输出为脉冲频率信号，但是由于存在电磁噪声干扰，必须对信号进行滤波和整形，提高采集准确度和抗干扰能力。处理后的信号转换成标准的方波信号，通过单片机的输入捕捉功能可以精确得到其脉冲产生时间，为控制单元运算和控制提供了转速和上止点基准信号。采用霍尔器件制作的速度传感器, 在整个车速范围内信号幅值恒定, 即使速度为 0 , 信号幅值仍保持不变。而且, 还可用这些输出信号去做许多需做的其它工作, 例如牵引控制、速度表、里程表、导航系统以及作发动机和变速器的管理等。霍尔速度传感器的优点还有:信号输出电压较高, 使因端子腐蚀及电磁干扰等产生的问题较少；空气隙灵敏度降低,减少了质量和空间等【 】。
1.7 课题研究的意义
传统的点子系统设计采用的是手工设计方法，手工设计要从底层开始，先要选择具体的元器件，用所选择的元器件组成各功能模块的逻辑电路，手工画出一张张的电路原理图，再根据原理图制作印刷电路。每个功能模块都调试通过后，再把每个模块连接起来进行系统的调试。对整个系统的仿真、调试只能在完成硬件设计后才能进行，也因此系统设计中的问题在调试的后期才会发现。如果出现设计中没有考虑到的问题，就要从底层从新设计，所以周期比较长【 】。
EDA 代表了当今电子设计技术发展的方向,设计人员可以按照“自顶向下”的设计方法,对整个系统进行方案设计和功能划分,系统的关键电路用一片或几片专用集成电路(ASIC)实现,然后采用硬件描述语言(VHDL)完成系统设计,最后通过综合器和适配器生成最终的目标器件. 这样的设计方法被称为高层次的电子设计方法。这种方法具有周期短，结果明显，还可以降低实验的成本。而此次研究正是应用这种方法，对电机的转速，这一重要的性能指标进行测量【 】。