【正文】 的帶動下旋轉，在轉盤的直線對稱部位貼上兩片反光片，將光電傳感器連支架固定在立柱上，光電光電傳感器 調理電路 數(shù)據(jù)采集卡 計算機 虛擬儀器軟件 圖 21 系統(tǒng)結構圖 江西理工大學 2020 屆本科生畢業(yè)設計 8 傳感器對準轉盤，距離約 2～ 3 mm。實驗平臺中選擇數(shù)據(jù)采集卡是用 NI 公司的 PCI－ 6221 型數(shù)據(jù)采集卡，它是一種基于計算機標準 PCI 總線的內置功能插卡，它支持單極性和雙極性兩種模擬信號的輸入，信號輸入范圍分別為－ 10～＋ 10 V 和 0～ 20 V。 (3) 系統(tǒng)軟件設計。 （ 4） 系統(tǒng)相容性強，應能攜掛不同類型的傳感器，能夠測量多種參數(shù)。 0~5V 連續(xù)可調直流穩(wěn)壓電源。實驗儀上備有各種常用的穩(wěn)壓電源，電壓、電流、照度等顯示表。 光電傳感器的測試系統(tǒng) CSY 傳感器系統(tǒng)綜合實驗臺介紹 CSY 傳感器綜合實驗臺是浙江大學研制開發(fā)的，在以往測試技術實驗中發(fā)揮了重要的作用。西歐各國的大型企業(yè)和公司也積極參與了光電傳感器的研發(fā)和市場競爭。 有鑒于此，本課題提出了基于虛擬儀器的光電傳感器 測試 系統(tǒng)設計。隨著科學技術的發(fā)展人們對測量精度有了更高的要求，這就促使光電傳感器不得不隨著時代的步伐而更新。t keep up with technology development, can improve the paradox of experiment teaching level. This paper expounds photoelectric sensor virtual instruments in the application of advantages and feasibility, discusses how to use the virtual instrument design photoelectric sensor experiment. According to traditional testing experiment platform of single function, plex operation, scalability, the aspects, and puts forward the problems in CSY sensor system on the basis of prehensive experimental platform, based on the development of the LabVIEW virtual instrument of photoelectric sensor experiment system. And a motor speed measurement for example, analyzed the measuring principle, given the photoelectric sensor based on virtual instrument experimental design scheme of the system, hardware configuration and test realization way. The results show that the experiment system simple operation, good humanmachine interface, high accuracy. Key word: LabVIEW。勝能價格比、可操作性等方面均具有明顯的技術優(yōu)勢，可以根據(jù)自己的需求進 行定義，這就解決了傳統(tǒng)儀器投入量大、滿足不了教學需求和功能跟不上技術發(fā)展等矛盾，可切實提高實驗教學的水平。 本文 闡述了虛擬儀器在光電傳感器實驗中應用的優(yōu)勢與可行性，討論了如何利用虛擬儀器設計光電傳感器實驗。 Virtual instrument。 隨著微型計算機和軟件技術的發(fā)展 ,虛擬儀器在智能化程序、處理能力、性能價格比、可操作性等方面與傳統(tǒng)儀器相比都具有明顯的技術優(yōu)勢 ,LabVIEW 語言是美國國家儀器 (NI)公司開發(fā)的一種基于圖形化語言 (G 語言 )的編程語言，利用該語言編寫的模塊化程序，具有良好的界面，簡單、直觀，且易于理解、調試和維護。 國內外研究現(xiàn)狀 由于光電傳感器的應用涉及的領域非常廣泛，其研究和開發(fā)在世界上引起了高度重視，各國更是競相研究開發(fā)并引起激烈的競爭，從最初的應用江西理工大學 2020 屆本科生畢業(yè)設計 2 于軍事逐漸發(fā)展到民事，而且與我們的生活息息相關，應該說現(xiàn)代化的生活離不開 光電傳感器的參與，如傳真機、復印機、掃描儀、打印機、車庫開門器、液晶顯示器、色度計、分光計、汽車和醫(yī)療診斷儀器等等不勝枚舉。 國內研究現(xiàn)狀 我國對光電傳感器研究的起步時間欲國際相差不遠。它是集被測體、各種傳感器、信號激勵源、處理電路和顯示器于一體的綜合實驗平臺，它包含霍爾式傳感器、電容式傳感器、壓電式、磁電式傳感器、熱敏電阻、熱電偶傳感器、電感式傳感器、光纖式傳感器、濕敏傳感器、光電式傳感器等二十四種傳感器、十二個實驗模塊，能完成包括光、磁、電、溫度、位移、振動、轉速等內容的測試實驗。 （ 3） 可用于學生進行畢業(yè)設計和課題制作。 177。 （ 5） 系統(tǒng)通用性強，可推廣應用到類似的過程參數(shù)測量儀中。 采用模塊化編程的設計思路，每個功能的實現(xiàn)由一個模塊完成，由主控模塊調用各個子模塊，實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集、輸出、處理、記錄等功能。它提供 16 路 16 位的模擬輸入通道，最大采樣速率為 250 kS/s； 2 路 16 位的模擬輸出通道，最大輸出頻率為 833 kS/s， 24 線的 TTL 型數(shù)字 I/O 及 32 位定時計數(shù)器等多種功能。當轉盤轉動時，光電傳感器即可輸出正負交替的周期性脈沖信號。 （ 2）數(shù)據(jù)輸出及處理模塊 這部分包括波形輸出及數(shù)值的顯示，由于輸入信號應是脈沖信號，為了準確得到信號的頻率，首先由 LabVIEW Expree 中的 Filter 函數(shù)進行濾波。 所謂透射式是指被測物體放在光路中 ， 恒光源發(fā)出的光能量穿過被測物 ， 部份被吸收后 ， 透射光投射到光電元件上 ； 所謂漫反射式是指恒光源發(fā)出的光投射到被測物上 ， 再從被測物體表面反射后投射到光電元件上 ； 所謂遮光式是指當光源發(fā)出的光通量經被測物光遮其中一部份 ， 使投射剄光電元件上的光通量改變 ,改變的程度與 被測物體在光路位置有關 。光敏三級管的外型與一般三極管相差不大，一般光敏三極管只引出兩個極 —— 發(fā)射極和集電極，基極不引出，管殼同樣開窗口，以便光線射入。也可進行微小物體的檢測和高精度的位置檢測。光電傳感器是由紅外發(fā)射二極管、紅外接受管、達林頓輸出管及波形放大整理電路組成。 圖 32表示了數(shù)據(jù)采集的結構。 不使用 Buffer意味著對所采集的每一個數(shù)據(jù)你都必須及時處理 (圖形化、分析等 )，因為這里沒有一個場合可以保持你著手處理的數(shù)據(jù)之前的若干數(shù)據(jù)點。軟件觸發(fā)最容易，你可以直接用軟件，例如使用布爾面板 控制去啟動／停止數(shù)據(jù)采集。 （ 2） 用戶需要削減軟件開支。輸出信號受數(shù)模轉換器 (D／ A)的建立時間、轉換率、分辨率等因素影響。路數(shù)要能同控制對象配合，而且需要的電流要小于采集卡所能提供的驅動電流。計數(shù)器最重要的參數(shù)是分辨率和時鐘頻率，高分辨率意味著計數(shù)器可以計更多的數(shù)．時鐘頻率決定了計數(shù)的快慢，頻率越高，計數(shù)速度就越快。 對于要求更高速率和精確率的應用，您也可考慮具有 5倍的采樣速率的高速 M系列設備或具有 4倍分辨率的高精度 M系列設備。 （ 1） 放大 微弱信號都要進行放大以提高分辨率和降低噪聲，使調理后信號的電壓范圍和 A／ D的電壓范圍相匹配。某些高性能的數(shù)據(jù)采集卡自身帶有抗混疊濾波器。 圖 35為信號調理電路框圖 江西理工大學 2020 屆本科生畢業(yè)設計 18 圖 35 光電傳感器信號調理電路框圖 施密特觸發(fā)器電路 施密特觸發(fā)器也有兩個穩(wěn)定狀態(tài)，但與一般觸發(fā)器不同的是，施密特觸發(fā)器采用電位觸發(fā)方式，其狀態(tài)由輸入信號電位維持；對于負向遞減和正向遞增兩種不同變化方向的輸入信號，施密特觸發(fā)器有不同的閥值電壓。輸入的信號只要幅度大于 vt+，即可在施密特觸發(fā)器的輸出端得 到同等頻率的矩形脈沖信號。每個電路均為在兩輸入端具有斯密特觸發(fā)功能的 2輸入與非門。 幾個組件通過導線互相連接，形成“電路”，也可以稱為“網絡”。 保險絲是 1A，防止輸入電壓超過 40V 或電源板內部短路引起的大電流造成的危害。靈活高效的軟件能幫助您創(chuàng)建完全自定義的用戶界面，模塊化的硬件能方便地提供全方位的系統(tǒng)集成，標準的軟硬件平臺能滿足對同步和定時應用的需求。 (2)模塊化的 I／ O硬件 面對如今日益復雜的測試測量應用，已經提供了全方位的軟硬件的解決方案。此外，不斷發(fā)展的因特網和越來越快的計算機網絡使得虛擬儀器技術展現(xiàn)其更強大的優(yōu)勢。虛擬儀器軟件平臺為所有的 I／ O設備提供了標準的接口，幫助用戶輕松地將多個測量設備集成到單個系統(tǒng)，減少了任務的復雜性。利用它可以方便地建立自己的虛擬儀器，其圖形化的界面使得編程及使用過程都生動有趣。它充分利用計算機系統(tǒng)強大 的數(shù)據(jù)處理能力、在基本硬件的支持下，利用軟件完成數(shù)據(jù)的采集、控制、數(shù)據(jù)分析和處理、測試結果的顯示，通過軟硬件的配合來實現(xiàn)傳統(tǒng)儀器的各種功能。如圖所示虛擬頻譜分析儀，可將測試信號的時間歷程通過傅里葉變換變到頻域進行分析處理， 如圖 4圖 42所示 是目前最主要的信號分析法。使用這種語言編程時，基本上不寫程序代碼，取而代之的是流程圖或框圖。它具有圖形化的編程方式，使用圖標、連線來編寫程序，代替?zhèn)鹘y(tǒng)編程語言的文本語句，非常形象直觀，它提供各種旋鈕、儀表盤、波形圖等控制元件，用在計算機屏幕上創(chuàng)建虛擬儀器的軟面板，代替?zhèn)鹘y(tǒng)儀器的硬面板；特別是它內置的各個函數(shù)，幾乎江西理工大學 2020 屆本科生畢業(yè)設計 27 可以完成經典的測試信號處理的全部功能。這得益于 NI軟件的靈活性，只需更新計算機或測量硬件，就能以最少的硬件投資和極少的、甚至無需軟件上的升級即可改進整個系統(tǒng)。高性能的硬件產品結合靈活的開發(fā)軟件，可以為負責測試和設計工作的工程師們創(chuàng)建完全自定義的測量系統(tǒng)，滿足各種獨特的應用要求。只有同時擁有高效的軟件、模塊化 I／ O硬件和用于集成的軟硬件平臺這三大組成部分，才能充分發(fā)揮虛擬儀器技術性能高、擴展性強、開發(fā)時間少，以及出色的集成這四大優(yōu)勢。 3300uF 的電容起儲能和電源濾波的作用，在電池組供電時主要起儲能作用，電容接在高壓端更利于儲能，因為如果電源暫時斷電，穩(wěn)壓電路前面的電壓逐漸下降不會影響輸出電壓。“支路”是電路的一部分，每一個組件都有它獨屬的支路。上升電壓 (V P)T 和下降電壓 (V N)之差定義為滯后電壓 (△ V T)。 從傳感器得到的矩形脈沖經傳輸后往往發(fā)生波形畸變。施密特觸發(fā)器是一種特殊的門電路，與普通的門電路不同，施密特觸發(fā)器有兩個閾值電壓，分別稱為正向閾值電壓和負向閾值電壓。很多信號調理模塊都提 供電流源和電壓源以便給傳感器提供激勵。 （ 2） 隔離 隔離是指使用變壓器、光或電容耦合等方法在被測系統(tǒng)和測試系統(tǒng)之間傳遞信號，避免直接的電連接。同時 NIPGIA 2 技術可實現(xiàn)快速精確的多通道掃描。 NI公司還提供了一個數(shù)據(jù)采集卡的配置工具軟件 Measurement＆ Automation Explorer，它可以配置 NI公司的軟件和硬件，比如執(zhí)行系統(tǒng)測試和診斷、增加新通道和虛擬通道、設置測量系統(tǒng)的方式、察看所連接的設備等。數(shù)字 I／ O常見的應用是在計算機和外設如打印機、數(shù)據(jù)記錄儀等之間傳送數(shù)據(jù)。建立時間短、轉換率高的 D／ A可以提供一個較高頻率的信號。 后面可以看到怎樣使用采集的 VI程序設置有 Buffer及無 Buffer的 I／ O操作，以及設置觸發(fā)的類型。硬件觸發(fā)可進一步分為外部觸發(fā)和內部觸發(fā)。 （ 2） 需要連續(xù)采集或產生 AC數(shù)據(jù) (10樣本／秒 )，并且要同時分析或顯 示某些數(shù)據(jù)。需要注意的兩個問題是：是否使用 Buffer?是否使用外觸發(fā)啟動、停止或同步一個操作。不斷旋轉 CD4093 便輸出脈沖序列。因此，傳感器能長期使用。工作時集電結反偏，發(fā)射結正偏。光敏二極管的外型與一般二極管一樣，只是它的管殼上開有一個嵌著玻璃的窗口，以便于光線射入 ， 為增加受光面積 ， PN結的面積做得較大 ， 光敏二極管工作在反向偏置的工作狀態(tài)下 ， 并與負載電阻相串聯(lián) ， 當無光照時 ， 它與普通二極管一樣，反向電流很?。ǎ?amp。為了縮放比例，將 r/min除以 1000，記為 kr/min。計算公式如下： N＝ 60f／ Z f＝ 1／ T 式中： N 為被測件的轉速， r／ min； Z 為被測件上粘貼的反射標簽； T 為測量脈沖周期， s。 基于虛擬儀器的光電傳感器 測試 系統(tǒng) 設計與 實現(xiàn) 根據(jù)虛擬儀器的組成原理，以電機測速為例，研究分析如何利用虛擬儀器設計傳感器實驗平臺 。 介紹了 CSY 光電傳感器。 （ 7） 系統(tǒng)操作方便，性能價格比高。 AC12V 交流電源 0~20mA 連續(xù)可調恒流源 （ 2） 顯示表： 電流