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专利号: 2018112331003
申请人: 西南大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-06-16
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种利用霍尔效应和电磁感应规律测量步行速度的方法,其特征在于该测量步行速度的方法具体实施步骤包括:

1、设置测量装置:

该测量装置的结构设为三个部分:

第一部分由指南针和高斯计,即霍尔器件电路系统组成;第二部分由切割磁力线的导体和测量感应电动势的电路系统组成;第三部分是STM32控制模块;

所述第一部分是为测量出行走方向与地磁场的夹角以及地磁场的磁感应强度,并把数据输入给STM32控制模块;其中利用不封闭圆形镍铬电阻丝轨道,在前进方向处为断点,在不封闭圆形镍铬电阻丝轨道两端加1.5伏电压,用毫伏表测量测出前进方向处与指南针位置间的电压大小u1,数据输入给STM32控制模块;另霍尔器件垂直于指南针连接,保证霍尔器件始终垂直于地磁场;霍尔器件中通过的电流由霍尔器件电路系统的电源3伏,提供测量电流,霍尔器件上产生的电流与电动势由毫安表与微伏表测量,从而给出电流I与电动势u大小并把数据输入给STM32控制模块;

所述第二部分中在垂直于前进方向固定导体,在行走时该导体切割地磁场的磁力线,产生动生感应电动势,通过动生感应电动势电路系统的毫安表或微伏表给出感应电动势U的大小,并把数据输入给STM32控制模块;

所述第三部分的STM32控制模块接收以上数据后通过内嵌的计算公式给出行走速度的大小,并输出到LED显示屏上显示;

2、运用实验原理操作步骤:

本发明设计原理主要是利用霍尔效应和电磁感应现象的规律,即利用感应电动势或感应电流来测量速度;具体为:(1)通过指南针指示出北方向,并给出前进方向,前进方向在表盘表面标出,行走时使标示方向与行走方向一致,与地磁场的磁力线方向(即北方向)之间的夹角(θ);

(2)通过霍尔器件电路系统给出地磁场的大小(B);

(3)通过动生感应电动势电路系统给出感应电动势的大小(U);

(4)根据动生电动势及切割磁力线的导体尺寸(L)计算出移动速度(V);

测量指南针与前进方向夹角公式为:

θ=240u1                        式1;

u1为前进标志处与指南针位置间的电压;

测量原理依据的理论公式为:当霍尔器件与磁场垂直时,B=ud/I                          式2;

d为霍尔板尺寸(厚度),

u为霍尔电动势的大小,

I为霍尔器件中的电流强度;

当切割磁力线的导体(其上产生感应电动势)方向与磁场方向成夹角(θ)运动时有:V=U/(BLSinθ)                    式3;

V即为行走速度,

L为导体长度,

U为感应电动势。

2.根据权利要求1所述的利用霍尔效应和电磁感应规律测量步行速度的方法,其特征在于所述测量装置是单独制造为一个健身行走速度指示器,或与包括步数、路程、时间的指示器组装在一起,或集成在手机中方便人们使用。