電機轉速測量系統的設計附單片機源碼與詳細講解

ID:306308 · 發表于 2018-5-6 21:57

電機課程設計

題目：電機轉速測量系統
院（系）：機電工程學院
專業：電氣工程及其自動化
目錄：
1、摘要3
2、系統結構3
3、獲取脈沖信號的方法4
3、1霍爾傳感器4
3、2 光電傳感器5
3．3光電編碼器6
4、硬件連接圖及原理6
5、實驗程序及分析8
6．仿真15
7、PROTEL  DXP原理圖16
8、PCB圖16
9、硬件調試結果與分析17
10、謝詞17
11、參考文獻18

1.摘要

測速是工農業生產中經常遇到的問題，學會使用單片機技術設計測速儀表具有很重要的意義。
要測速，首先要解決是采樣的問題。在使用模擬技術制作測速表時，常用測速發電機的方法，即將測速發電機的轉軸與待測軸相連，測速發電機的電壓高低反映了轉速的高低。使用單片機進行測速，可以使用簡單的脈沖計數法。只要轉軸每旋轉一周，產生一個或固定的多個脈沖，并將脈沖送入單片機中進行計數，即可獲得轉速的信息。

2.系統結構

本文主要針對電機的轉速進行測量，然后用數碼管把電機的轉速顯示出來！

本裝置主要有兩部分構成。1光電測速部分。2測得的脈沖處理處理和顯示部分！

光電測速部分主要由光電傳感器構成！脈沖處理部分主要經施密特觸發器對接收到的脈沖進行波形校正，由單片機的T1口輸入，經80C51處理后顯示輸出電機的轉速

下面我們來了解一下光電測速部分！

。

3、脈沖信號的獲得
可以有多種方式來獲得脈沖信號，這些方法有各自的應用場合。下面逐一進行分析。

3．1霍爾傳感器
霍爾傳感器是對磁敏感的傳感元件，常用于開關信號采集的有CS3020、CS3040等，這種傳感器是一個3端器件，外形與三極管相似，只要接上電源、地，即可工作，輸出通常是集電極開路（OC）門輸出，工作電壓范圍寬，使用非常方便。如圖1所示是CS3020的外形圖，將有字面對準自己，三根引腳從左向右分別是Vcc，地，輸出。

圖1 CS3020外形圖
使用霍爾傳感器獲得脈沖信號，其機械結構也可以做得較為簡單，只要在轉軸的圓周上粘上一粒磁鋼，讓霍爾開關靠近磁鋼，就有信號輸出，轉軸旋轉時，就會不斷地產生脈沖信號輸出。如果在圓周上粘上多粒磁鋼，可以實現旋轉一周，獲得多個脈沖輸出。在粘磁鋼時要注意，霍爾傳感器對磁場方向敏感，粘之前可以先手動接近一下傳感器，如果沒有信號輸出，可以換一個方向再試。這種傳感器不怕灰塵、油污，在工業現場應用廣泛。

3.2．光電傳感器
光電傳感器是應用非常廣泛的一種器件，有各種各樣的形式，如透射式、反射式等，基本的原理就是當發射管光照射到接收管時，接收管導通，反之關斷。以透射式為例，如圖2所示，當不透光的物體擋住發射與接收之間的間隙時，開關管關斷，否則打開。為此，可以制作一個遮光葉片如圖3所示，安裝在轉軸上，當扇葉經過時，產生脈沖信號。當葉片數較多時，旋轉一周可以獲得多個脈沖信號。

圖2光電傳感器的原理圖

圖3遮光葉片

3.3．光電編碼器
光電編碼器的工作原理與光電傳感器一樣，不過它已將光電傳感器、電子電路、碼盤等做成一個整體，只要用連軸器將光電傳感器的軸與轉軸相連，就能獲得多種輸出信號。它廣泛應用于數控機床、回轉臺、伺服傳動、機器人、雷達、軍事目標測定等需要檢測角度的裝置和設備中。如圖4所示，是某光電編碼器的外形。

圖4 成品光電編碼器

這次課設我選的是光電傳感器，采用穿透法測量電機轉速。光電傳感器的原理上面有詳細的介紹。

當不透光的物體擋住發射與接收之間的間隙時，開關管關斷，否則打開。為此，可以制作一個遮光葉片如圖3所示，安裝在轉軸上，當扇葉經過時，產生脈沖信號。當葉片數較多時，旋轉一周可以獲得多個脈沖信號。這里我們才用轉10個孔的方式！在一分鐘的時間內，假如產生了10000脈沖，則電機的轉速就為1000r/min.

4、硬件連接
   測速的方法決定了測速信號的硬件連接，測速實際上就是測頻，因此，頻率測量的一些原則同樣適用于測速。
   通常，可以用計數法、測脈寬法和等精度法來進行測試。所謂計數法，就是給定一個閘門時間，在閘門時間內計數輸入的脈沖個數；測脈寬法是利用待測信號的脈寬來控制計數門，對一個高精度的高頻計數信號進行計數。由于閘門與被測信號不能同步，因此，這兩種方法都存在±1誤差的問題，第一種方法適用于信號頻率高時使用，第二種方法則在信號頻率低時使用。等精度法則對高、低頻信號都有很好的適應性。
   這里為簡化討論，僅采用計數法來進行測試。