大家好，我是张飞实战电子的赵云老师，今天给大家分享没有隔离探头如何确定霍尔信号与反电动势的关系？

一、简介

在有霍尔传感器方波控制策略中，我们通常都必须要知道霍尔信号与绕组通电相序的关系，这样才能根据霍尔信号的状态变化，来给相应的绕组通电。而很多开发者都无法或者不好找到一个准确确定霍尔信号与绕组通电相序对应关系的方法。

那么，我们本篇文章，根据相反电动势与相电压波形同向的原理，通过测量及推导得出霍尔信号与相反电动势关系，从而得到霍尔信号与相电压的关系，最终准确确定出霍尔信号与绕组的通电相序。这样的方法，可以保证我们给出的霍尔状态与绕组通电相序在我们编写的程序第一次运行时，就能够成功让电机正常转动起来。

在《干货：实际测量三相直流无刷电机反电动势波形》这篇文章中，作为铺垫，我们讲了如何通过示波器测量电机的相反电动势及线反电动势的波形，但是这种方法，如果要再测量霍尔信号与反电动势的波形，就需要用到隔离探头了，而考虑到大多数人手中没有隔离探头，所以我们希望找到一种不用隔离探头的方法，也能准确的确定出霍尔信号与反电动势的关系。

接下来，我们就一起来看下不用隔离探头去测量霍尔信号与反电动势波形关系的方法该怎么实现？

二、不用隔离探头测量霍尔信号与线反电动势波形关系
1、准备工作

准备好待测电机、给待测电机霍尔传感器供电的开发板、示波器等，如下图一所示：

图一：测试霍尔信号与反电动势信号需准备的工具

本次测量，我们不再用其它拖动电机来拖动待测电机，而是使用手来转动待测电机轴然后利用示波器的触发功能来捕捉测量信号。

2、动手测量

在正式测量之前，先明确测量步骤，这样可以指导我们顺利的完成测量工作。具体测试步骤如下：

第一步：示波器通道一连接三相电机相线A与GND(g)的信号，通道二连接三相电机相线B与GND(g)的信号，通道三测量霍尔信号A与GND(g)的信号。顺时针转动电机测量相关波形，这一步测量完成后，得到Eag，Ebg，HALLA三个波形。然后，利用示波器的Math功能，让示波器的通道一减去通道二(Eag - Ebg = Eab)，就可以得到线反电动势Eab的波形，此时可以找出Eab跟HALLA的关系。若HALLA的上升沿跟下降沿不能对应上Eab的过零点，则通道三更换HALLB，若HALLB的上升沿跟下降沿还是不能对应上Eab的过零点，则通道三更换HALLC。最终，我们可以得出Eab与其中一个霍尔信号的对应关系。第一步测试结束。该步测试波形如下几幅图所示：

图二：测试得到的Eab与HALLA的波形关系

图二中，HALLA信号的沿跳变处没有跟Eab的过零点对应，所以通道三需要更换为HALLB，更换后，测试波形如下图三所示：

图三：测试得到的Eab与HALLB的波形关系

从图三来看，HALLB的沿跳变已经跟Eab的过零点对应上了，所以第一步测试，可以得出Eab跟HALLB的波形关系。

第二步测试：示波器通道一连接三相电机相线A与GND(g)的信号，通道二连接三相电机相线C与GND(g)的信号，通道三测量霍尔信号A与GND(g)的信号。顺时针转动电机测量相关波形，这一步测量完成后，得到Eag，Ecg，HALLA三个波形。

与第一步一致，用示波器的Math功能，得出通道一减去通道二的波形，即可确定Eac与HALLA的波形关系。测试如下几幅图所示：

图四：测试得到的Eac与HALLA的波形关系

如上图四，我们可以看出，Eac的过零点能够对应上HALLA的沿跳变，但是Eac的上升过零点对应的是HALLA的下降沿，Eac的下降过零点对应的是HALLA的上升沿，为了便于分析，我们把两者统一，也即是让上升过零点对应HALLA的上升沿，下降过零点对应HALLA的下降沿。因此我们把Math减法通道更换一下，让通道二减去通道一，得出Eca与HALLA的波形关系，如下图五所示：

图五：测试得到的Eca与HALLA的波形关系

至此，通过第二步测量，得到了Eca与HALLA的波形关系。

第三步测试：示波器通道一连接三相电机相线B与GND(g)的信号，通道二连接三相电机相线C与GND(g)的信号，通道三测量霍尔信号C与GND(g)的信号。顺时针转动电机测量相关波形，这一步测量完成后，得到Ebg，Ecg，HALLC三个波形。

与第一步一致，用示波器的Math功能，得出通道一减去通道二的波形，即可确定Ebc与HALLC的波形关系。测试如下图六所示：

图六：测试得到的Ebc与HALLC的波形关系

通过第三步测试，可以确定出Ebc与HALLC的波形关系。

到目前为止，根据三个步骤的测量，成功得出了Eab,Eca,Ebc与HALLB,HALLA,HALLC的波形关系。也就是我们成功利用不用隔离探头确定出了霍尔信号与线反电动势的关系。下一步，需要根据矢量合成图确定线反电动势与相反电动势的关系，从而得出霍尔信号与相反电动势的关系。

三、根据矢量合成图确定线反电动势与相反电动势的关系

前面写过一篇文章《电机控制中矢量图的作用》，在这篇文章中我们画出了下图七所示的基于顺时针建立的三相坐标系中线反电动势与相反电动势的关系。

图七：全坐标系内反电动势矢量及其矢量合成示意图

从图中我们知道，如果电机是顺时针转动，则Eab是超前Ea 30度电角度的，Eca是超前Ec 30度电角度的，Ebc是超前Eb 30度电角度的。根据这个线反电动势与相反转动势的相位关系，可以画出相反电动势与霍尔信号的波形。为了方便分析，下图八绘制出来三路霍尔信号与三路线反电动势的波形关系：

图八：霍尔信号与线反电动势的关系

然后根据从矢量图中得到的相反电动势与线反电动势的相位关系，绘制出如下图九所示的线反电动势跟相反电动势的波形。

图九：线反电动势跟相反电动势波形关系

四、霍尔信号与相反电动势的关系及换相顺序表

最后，把霍尔信号跟相反电动势画在一张图上，可以得出三路霍尔信号与三路三反电动势的波形关系，如下图十所示：

图十：霍尔信号跟相反电动势波形关系

最终，通过相反电动势与相电压波形同向的原理，则就能确定出霍尔信号与绕组通电的准确相序，它们的关系通过下表一列出：

表一：霍尔状态与三相绕组通电相序

五、总结
通过以上方法，配合示波器，我们成功的在没有隔离探头的参与下，确定出了霍尔信号与三相反电动势的波形关系，并确定出三路霍尔信号与绕组的通电顺序表，后面，我们在编写程序的时候，直接按照这个表的通电顺序，当对应的霍尔信号出现时，就给表中对应的通电相序，即可成功将电机转动起来。

后续，会编写程序，利用这个表的关系，去驱动电机，并给提供相关演示。更多电机驱动相关的内容，欢迎大家继续关注张飞实战电子！