【文章內(nèi)容簡介】 HB 的激勵電機分別與繞組 A 和 B 相連 ， 它們的霍爾電極串聯(lián)后作為傳感器的輸出。 圖 2 霍爾轉(zhuǎn)速傳感器的結(jié)構(gòu)原理圖 圖 3 方案 霍爾轉(zhuǎn)速傳感器的接線圖 缺點：采用霍爾傳感器在信號采樣的時候，會出現(xiàn)采樣不精確，因為它是靠磁性感應(yīng)才采集脈沖的，使用時間長了會出現(xiàn)磁性變小，影響脈沖的采樣精度。 光電傳感器測量方案 整個測量系統(tǒng)的組成框圖如圖 4 所示。從圖中可見 ， 轉(zhuǎn)子由一直流調(diào)速電機驅(qū)動 ， 可實現(xiàn)大轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)的無級調(diào)速。轉(zhuǎn)速信號由光電傳感器拾取 ，使用時應(yīng)先在轉(zhuǎn)子上做好光電標(biāo)記 ， 具體辦法 可以是 ： 將轉(zhuǎn)子表面擦干凈后用黑漆 (或黑色膠布 )全部涂黑 ， 再將一塊反光材料貼在其上作為光電標(biāo)記 ，然后將光電傳感器 (光電頭 )固定在正對光電標(biāo)記的某一適當(dāng)距離處。光電頭采用低功耗高亮度 LED， 光源為高可靠性可見紅光 ， 無論黑夜還是白天 ，或是背景光強有大范圍改變都不影響接收效果。光電頭包含有前置電路，輸出 0— 5V 的脈沖信號。接到單片機 89C51 的相應(yīng)管腳上，通過 89C51 內(nèi)部定時 /計時器 T0、 T1 及相應(yīng)的程序設(shè)計，組成一個數(shù)字式轉(zhuǎn)速測量系統(tǒng)。 圖 4 測量系統(tǒng)的組成框圖 優(yōu)點：這種方案使用光電轉(zhuǎn)速傳感器具有采樣精 確，采樣速度快，范圍廣的特點。 綜上所述，方案三使用光電傳感器為本設(shè)計的最佳選擇方案。 4 硬件系統(tǒng)設(shè)計 根據(jù)之前的分析，我們選擇了光電傳感器結(jié)合單片機的方案來設(shè)計測量轉(zhuǎn)速的電路。以下為我們的系統(tǒng)總電路圖： 圖 5 系統(tǒng)總電路圖 我們把整個電路分成四大模塊，模塊一為脈沖信號的產(chǎn)生模塊；模塊二為脈沖信號的處理模塊；模塊三為轉(zhuǎn)速的顯示模塊；模塊四為其他模塊，例如復(fù)位電路等。以下便是我們各大模塊的設(shè)計。 脈沖信號產(chǎn)生模塊 在設(shè)計中采用光電傳感器采集信號，這種傳感器是把旋轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)速變?yōu)橄鄳?yīng)頻率的脈沖，然后用 測量電路測出頻率，由頻率值就可知道所側(cè)轉(zhuǎn)素值。這種測量方法具有傳感器結(jié)構(gòu)簡單、可靠、測量精度高的特點。是目前常用的一種測量轉(zhuǎn)速的方法。 從光源發(fā)出的光通過測速齒盤上的齒槽照射到光電 元件上，使光電元件感光。測速齒盤上有 30 個齒槽，當(dāng)測速齒槽旋轉(zhuǎn)一周，光敏元件就能感受與開孔數(shù)相等次數(shù)的光次數(shù)。對于被測電機的轉(zhuǎn)速在 90— 1700r/min 的來說，每轉(zhuǎn)一周產(chǎn)生 30 個電脈沖信號，因此，傳感器輸出波形的頻率的大小為： 45Hz≤ f≤ 850Hz 測速齒盤裝在發(fā)射光源 (紅外線發(fā)光二極管 )與接收光源的裝置 (紅外線接收二極管 )之間，紅外線發(fā)光二極管 (規(guī)格 IR3401)負(fù)責(zé)發(fā)出光信號，紅外線接收三極管 (規(guī)格 3DU12)負(fù)責(zé)接收發(fā)出的光信號，產(chǎn)生電信號，每轉(zhuǎn)過一個齒，光的明暗變化經(jīng)歷了一個正弦周期，即產(chǎn)生了正弦脈沖電信號。 圖 6 所示為轉(zhuǎn)速傳感器電路，由于紅外光不可見，無法用肉眼識別發(fā)光信號是否在工作，故將紅外線的輸出回路串接了一個普通光電二極管作為判別光源發(fā)生回路是否為通路。所選用的紅外二極管 IR3401，在正向工作電流為 20mA時，其導(dǎo)通電壓為 — ，所選用的發(fā)光二極管的正向壓降一般為 — ，電流為 10— 20mA。 轉(zhuǎn)速傳感器輸出電壓幅度在 0— 呈正弦波變化，由此可見，紅外線接收三極管的光信號轉(zhuǎn)化為電信號的電壓 Uo 很微弱 (一般為 mV 量級 )，需要進(jìn)行信號處理。 圖 6 轉(zhuǎn)速傳感器電路圖 脈沖信號的處理模塊 轉(zhuǎn)速信號處理電路為一個放大電路，因為產(chǎn)生的電壓信號很小，所以需要進(jìn)行放大處理，一般至少要放大 1000 倍，然后再進(jìn)行信號處理工作。信號放大裝置選用運算放大器 TL084 作為放大電壓放大原件，其電路圖為下圖所示： 圖 7 脈沖信號的放大電路圖 轉(zhuǎn)速的顯示模塊 許多電子產(chǎn)品上都有跳動的數(shù)碼來指示電器的工作狀態(tài)，其實數(shù)碼管顯示的數(shù)碼均是由八個發(fā)光二極管構(gòu)成的。每段上加上合適的電壓，該段就點亮。 我們應(yīng)用了一個四位八段數(shù)碼管，并使用了一些電阻，起到對數(shù)碼管的保護作用。其電路圖如下圖所示： 圖 8 顯示模塊 其他模塊 （ 1）復(fù)位電路 單片機復(fù)位電路 是指 單片機的初始化操作。單片機啟運運行時，都需要先復(fù)位，其作用是使 CPU 和系統(tǒng)中其他部件處于一個確定的初始狀態(tài)，并從這個狀態(tài)開始工作。因而，復(fù)位是 一個很重要的操作方式。但單片機本身是不能自動進(jìn)行復(fù)位的，必須配合相應(yīng)的外部電路才能實現(xiàn)。 復(fù)位電路的基本功能是：系統(tǒng)上電時提供復(fù)位信號，直至系統(tǒng)電源穩(wěn)定后，撤銷復(fù)位信號。為可靠起見，電源穩(wěn)定后還要經(jīng)一定的延時才撤銷復(fù)位信號，以防電源開關(guān)或電源插頭分 — 合過程中引起的抖動而影響復(fù)位。 以下便是復(fù)位電路圖： 圖 9 復(fù)位電路 （ 2）晶振電路 晶振是晶體振蕩器的簡稱，在電氣上它可以等效成一個電容和一個電阻并聯(lián)再串聯(lián)一個電容的二端網(wǎng)絡(luò)，電工學(xué)上這個網(wǎng)絡(luò)有兩個諧振點，以頻率的高低分其中較低的頻率是串聯(lián)諧振，較高的頻 率是并聯(lián)諧振。 AT89S52 單片機內(nèi)部有一個用于構(gòu)成振蕩器的高增益反相放大器。引腳XTAL1 和 XTAL2 分別是此放大器的輸入端和輸出端。這個放大器與作為反饋元件的片外晶體諧振器一起構(gòu)成一個自激振蕩器。外接晶體諧振器以及電容 C1 和 C2 構(gòu)成并聯(lián)諧振電路，接在放大器的反饋回路中。對外接電容的值雖然沒有嚴(yán)格的要求，但電容的大小會影響震蕩器頻率的高低、震蕩器的穩(wěn)定性、起振的快速性和溫度的穩(wěn)定性。因此，此系統(tǒng)電路的晶體振蕩器的值為 12MHz，電容應(yīng)盡可能的選擇陶瓷電容，電容值約為 30μF。在焊接刷電路板