【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 的主要工作在于： (1)差動(dòng)動(dòng)磁鐵型磁電速度傳感器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) (2)有限元軟件分析 (3)傳感器結(jié)構(gòu)參數(shù)影響分析 (4)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證 [3]。 目前 ,技術(shù)先進(jìn)國(guó)家的冶金廠 ,在自動(dòng)化程度上的進(jìn)展很迅速 ,其中對(duì)檢測(cè)鋼管的在線速度所采用的裝置大都是壓輥接觸式的測(cè)速儀表 ,這種裝置有丟轉(zhuǎn)現(xiàn)象 ,造價(jià)較高 ,且壽命較短 ,現(xiàn)場(chǎng)維護(hù)不便。近年我國(guó)從日本、意大利引 進(jìn)的幾套機(jī)組就采用了這種測(cè)速裝置?？紤]到上述因素 ,我們?cè)囼?yàn)研制一種非接觸式 (磁電 )測(cè)速傳感器 ,同時(shí)采用了峰 —峰值電路 ,在二次儀表上可直觀地獲得鋼管的在線速度 ,為實(shí)現(xiàn)微機(jī)自動(dòng)控制提供可靠依據(jù) [4]。 電機(jī)轉(zhuǎn)速自動(dòng)檢測(cè)的研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì) 電機(jī) 在各行各業(yè)中發(fā)揮著重要的作用，而電機(jī)轉(zhuǎn)速是電機(jī)重要的性能指標(biāo)之一，因而需要測(cè)量電機(jī)轉(zhuǎn)速，使它滿足人們的各種需求。轉(zhuǎn)速是電機(jī) 運(yùn)轉(zhuǎn)的 一個(gè) 很 重要的狀態(tài)參數(shù) ,在運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)的 一般測(cè)量 中 ,大多 需要測(cè)量電機(jī)的轉(zhuǎn)速 ,然而 直接影響系統(tǒng)控制情況 的因素是轉(zhuǎn)速 測(cè)量的精度 ,它是 影響 測(cè)控 結(jié)果 的 一個(gè)因素。不論是交流調(diào)速系統(tǒng)還是直流調(diào)速系統(tǒng) ,只有高精度轉(zhuǎn)速的檢測(cè)才能得到高精度的 控制系統(tǒng) [5]。 隨著 微電子技術(shù)不斷的發(fā)展 ,尤其 是 出現(xiàn)了 高性價(jià)比 的新型 單片機(jī) ,為測(cè)量電機(jī) 的 轉(zhuǎn)速 提供 了廣闊的空間。 在 一般情況下 ,基于霍爾傳感器、光電傳感器的轉(zhuǎn)速測(cè)量系統(tǒng) 都可以 準(zhǔn)確的測(cè)量電機(jī) 的 轉(zhuǎn)速。但在機(jī)床側(cè)面、粉塵環(huán)境等惡劣 的情況 下 ,光電 傳感器 測(cè)量轉(zhuǎn)速 的 方法 存在 較大誤差。無(wú)線電機(jī)轉(zhuǎn)速測(cè)量方法 ,給出了各個(gè)單元模塊?；诩铀俣扔?jì)的電機(jī)轉(zhuǎn)速測(cè)量方法 ,給出了硬件電路的設(shè)計(jì)和測(cè)試原理。通過(guò)對(duì)比研究可以看出 ,本測(cè)試方法具有一定的 應(yīng)用價(jià)值 [6]。 電機(jī) 轉(zhuǎn)速是判斷電機(jī)運(yùn)行狀況的重要標(biāo)志之一。目前 ,實(shí)驗(yàn)室電機(jī)轉(zhuǎn)速一般通過(guò)轉(zhuǎn)速表來(lái)測(cè)量 ,通常采用測(cè)周法和測(cè)頻法。這兩種方法的測(cè)量精度與記錄的脈沖個(gè)數(shù)有關(guān) ,隨著被測(cè)電機(jī)的轉(zhuǎn)速變化 ,在極端的情況下會(huì)產(chǎn)生 177。1 個(gè)字的誤差。針對(duì)傳統(tǒng)電機(jī)轉(zhuǎn)速檢測(cè)方法的不足 ,闡明了利用等精度測(cè)量方法對(duì)實(shí)驗(yàn)室電機(jī)轉(zhuǎn)速進(jìn)行測(cè)量和監(jiān)控報(bào)警的具體原理。以 FPGA（ Field－ Programmable Gate Array，即現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列）控制芯片為核心 ,設(shè)計(jì)了相應(yīng)的電路系統(tǒng) ,并通過(guò) MAX+PLUSH 進(jìn)行了仿真分析 [7]。 在異步 電機(jī)矢量控 制等電機(jī)控制的研制過(guò)程中，為了得到電機(jī)的運(yùn)行工況，更好地研究 異步 電機(jī)矢量控制方案和記錄、分析實(shí)際運(yùn)行效果，需要對(duì)異步電機(jī)的各種信號(hào)進(jìn)行采集、存儲(chǔ)、分析、顯示。為了達(dá)到上述目的，需要同步、長(zhǎng)時(shí)間地采集異步電機(jī)端部電壓信號(hào)、電流信號(hào)、電機(jī)轉(zhuǎn)速等多路信號(hào)，并對(duì)采得的信號(hào)進(jìn)行實(shí)時(shí)存儲(chǔ)、動(dòng)態(tài)回放和分析處理，采用傳統(tǒng)測(cè)量?jī)x器已經(jīng)不能滿足這些要求，采用數(shù)字存儲(chǔ)示波器記錄數(shù)據(jù)，存在存儲(chǔ)深度不夠及數(shù)據(jù)分析處理的問(wèn)題。如果采用計(jì)算機(jī)技術(shù)同儀器技術(shù)相結(jié)常州大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 3 頁(yè) 共 36 頁(yè) 合的虛擬儀器技術(shù)，可以更好地實(shí)現(xiàn)上述功能。針對(duì)異步電機(jī)控制系統(tǒng)的測(cè)試要求，需要 研制基于虛擬儀器技術(shù)的異步電機(jī)運(yùn)行工況測(cè)試系統(tǒng) [8]。 轉(zhuǎn)速測(cè)量主要內(nèi)容 ，對(duì)轉(zhuǎn)速的周期測(cè)量法 ―T‖法、頻率測(cè)量法 ―M‖法以及周期頻率 ―M/T‖測(cè)量法，三種具體測(cè)量方法的轉(zhuǎn)速計(jì)算、各自的測(cè)量精度和誤差進(jìn)行闡述。定性地比較三種方法所針對(duì)的轉(zhuǎn)速特征，分析高、中、低轉(zhuǎn)速情況下各自的適用狀況，從而，在保持一定的測(cè)量精度情況下，應(yīng)用 ―M‖法，說(shuō)明轉(zhuǎn)速測(cè)量原理。 ，構(gòu)建軟件系統(tǒng)，分別估計(jì)對(duì)硬件系統(tǒng)的配置，使其能夠 準(zhǔn)確的 測(cè)量轉(zhuǎn)速。同時(shí)分析電路 中的 接口 部分 ，顯示 轉(zhuǎn)速。 的 定時(shí) 器 /計(jì)數(shù)器進(jìn)行設(shè)置，設(shè)計(jì) 、 說(shuō)明定時(shí) 器 /計(jì)數(shù)器在 ―M‖法測(cè)量中的作用和使用方法， 并且 討論測(cè)量 轉(zhuǎn)速 的精度問(wèn)題。 的具體 要求設(shè)置控制字，用 匯編語(yǔ)言或 C 語(yǔ)言編制程序，包括主程序，轉(zhuǎn)速計(jì)算程序，中斷程序，同時(shí)并寫出其具體 的 程序。 2 轉(zhuǎn)速測(cè)量系統(tǒng)的總體方案 電機(jī)測(cè)速的方案 電機(jī)測(cè)速的系統(tǒng)框圖如圖 1 所示，它由測(cè)量臺(tái)、磁電傳感器、二次儀表電路、單片機(jī)以及顯示屏組成。測(cè)量臺(tái)用于測(cè)量電機(jī)的轉(zhuǎn)速，把磁電傳感器采集到的電機(jī)轉(zhuǎn)速信號(hào)送入二次電路，因?yàn)榇烹妭鞲衅鞑杉?的正弦信號(hào)比較小，所以需要放大電路將采集到的正弦信號(hào)放大，再經(jīng)過(guò)施密特觸發(fā)器將正弦信號(hào)整形為方波，才可以送入單片機(jī)，單片機(jī)通過(guò)在一定時(shí)期內(nèi)計(jì)數(shù)脈沖的次數(shù)，再通過(guò)計(jì)算公式轉(zhuǎn)換為轉(zhuǎn)速并顯示。單片機(jī)上連接有LCD 數(shù)碼管和報(bào)警器。其中， LCD 數(shù)碼管用于顯示電機(jī)的轉(zhuǎn)速，當(dāng) 轉(zhuǎn)速比設(shè)定值高 時(shí)，蜂鳴器報(bào)警。 圖 1 電機(jī)轉(zhuǎn)速檢測(cè)的系統(tǒng)框圖 電機(jī)轉(zhuǎn)速測(cè)量臺(tái)裝置示意圖 磁電 傳感器測(cè)量電機(jī)轉(zhuǎn)速的安裝示意圖如圖 2 所示，被測(cè)電機(jī)主軸通過(guò)聯(lián)軸器連接LCD 顯示 報(bào)警器 單 片 機(jī) 電機(jī) 轉(zhuǎn)速信號(hào)采集 電機(jī) 二次電路 常州大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 4 頁(yè) 共 36 頁(yè) 一安裝 12 只磁鋼電機(jī)轉(zhuǎn)盤平臺(tái)，電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中，電機(jī)轉(zhuǎn)盤平臺(tái) 隨電機(jī)一起轉(zhuǎn)動(dòng)，電機(jī)旋轉(zhuǎn)一周有 12 次磁鋼與磁電傳感器測(cè)頭相對(duì)，根據(jù)磁電傳感器的工作原理，電機(jī)旋轉(zhuǎn)一周使磁電傳感器的輸出電壓變化 12 次，轉(zhuǎn)速和磁電傳感器輸出電壓變化頻率的關(guān)系是 n=60*f/12。 圖 2 磁電轉(zhuǎn)速傳感器安裝示意圖 電機(jī)轉(zhuǎn)盤平臺(tái)由電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)而運(yùn)轉(zhuǎn)，平臺(tái)上有 12 個(gè)磁鋼，如圖 3 所示。磁電傳感器的測(cè)頭通過(guò)對(duì) 12 個(gè)磁鋼的旋轉(zhuǎn)的測(cè)量，產(chǎn)生變化的電壓正弦信號(hào)。 圖 3 電機(jī)轉(zhuǎn)盤平臺(tái)和磁鋼 軟件設(shè)計(jì)思路 軟件需要解決的是定時(shí)器 0 的記數(shù)和外部中斷 0 的設(shè)定、由于測(cè)量的轉(zhuǎn)速范圍大，所以低速和高速都要考 慮在內(nèi)，關(guān)鍵在于一個(gè)四字節(jié)除三字節(jié)程序的實(shí)現(xiàn)。顯示部分、需要有一個(gè)二進(jìn)制到十進(jìn)制的轉(zhuǎn)化程序，以及轉(zhuǎn)換成非壓縮 BCD 的程序后、才能進(jìn)行調(diào)用查表程序送到顯示。 PC 機(jī)串口和單片機(jī)串行口的工作方式，包括串行口的通訊速率、奇偶校驗(yàn)位、停止位等均由通信部分的軟件部分實(shí)現(xiàn)。 軟件工作流程： 磁電傳感器利用磁電效應(yīng)產(chǎn)生一周期脈沖向單片機(jī)的外部中斷 0（ ）口發(fā)送一個(gè)中斷信號(hào)，定時(shí)器工作在內(nèi)部定時(shí)， TH0、 TL0 設(shè)定初值為 0，作為除數(shù)的低兩字節(jié)，利用軟件記數(shù)器、定時(shí)器 0 中斷的次數(shù)作為除數(shù)高字節(jié)。中斷完畢讀取內(nèi)部記數(shù)值作為 除數(shù)，調(diào)用除法程序計(jì)算轉(zhuǎn)速，再對(duì)二進(jìn)制數(shù)進(jìn)行一系列變換后調(diào)用查表顯示程序，顯示在 LCD 上。 轉(zhuǎn)速部分軟件設(shè)計(jì)思路： STC12C5A60S2單片機(jī)的 。主要常州大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 5 頁(yè) 共 36 頁(yè) 編寫一個(gè)外部中斷服務(wù)程序 INT_0，讀取記數(shù)值的三個(gè)字節(jié)，并再次清 0記數(shù)初值以便下次的記數(shù)和計(jì)算。調(diào)用兩字節(jié)二進(jìn)制 三字節(jié)十進(jìn)制（ BCD）轉(zhuǎn)換子程序 BCD，再調(diào)用十進(jìn)制轉(zhuǎn)換成非壓縮 BCD程序 CBCD、最后調(diào)用查表程序送顯示。為了和 PC通信，系統(tǒng)要求單片機(jī)晶振 。軟件的具體設(shè)計(jì)我們將在下面的章節(jié)中作詳細(xì)介紹。 3 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 轉(zhuǎn)速測(cè)量原理 在實(shí)時(shí)控制中的應(yīng)用，數(shù)字測(cè)速方案必須在很短的檢測(cè)時(shí)間內(nèi)有高分辨率和高精度的特征。轉(zhuǎn)速的測(cè)量有三種方法，三種方法各有各的特點(diǎn)。其中，最常用的數(shù)字方法被稱為 T 法 , M 法 , 和 M/T 法 [9] 。 測(cè)頻法 “M法 ” 在一定測(cè)量時(shí)間 T 內(nèi)，測(cè)量脈沖發(fā)生器（替代輸入脈沖）產(chǎn)生的脈沖數(shù) m1來(lái)測(cè)量轉(zhuǎn)速，如圖 4―M‖法測(cè)量轉(zhuǎn)速脈沖所示，設(shè)在時(shí)間 T 內(nèi)，轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)過(guò)的弧度數(shù)為 Xτ，則轉(zhuǎn)速 n 可由下式表示： n= TX??260 (31) 轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)過(guò)的弧度數(shù) Xτ可用下式所示 m1 Xpm12??? (32) 圖 4 “M”法測(cè)量轉(zhuǎn)速脈沖 將（ 32）式代入（ 31）式得 轉(zhuǎn)速 n 的表達(dá)式為： n= TPm160 （ 33） P為轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)一周脈沖發(fā)生器產(chǎn)生的脈沖數(shù)； n轉(zhuǎn)速單位：（轉(zhuǎn) /分）； T定時(shí)時(shí)間單位：（秒）。 在該方法中，測(cè)量精度是由于定時(shí)時(shí)間 T 和脈沖不能保證嚴(yán)格同步，以及在 T 內(nèi)能否正好測(cè)量外部脈沖的完整的周期，可能產(chǎn)生的 1 個(gè)脈沖的量化誤差。因此，為了提高測(cè)量精度， T 要有足夠長(zhǎng)的時(shí)間。定時(shí)時(shí)間可根據(jù)測(cè)量對(duì)象情況預(yù)先設(shè)置。設(shè)置的時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，可以提高精度，但在轉(zhuǎn)速較快的情況下，所計(jì)的脈沖數(shù)增大（碼盤孔數(shù)已定情況下），限制了轉(zhuǎn)速測(cè)量的量程。而設(shè)置的時(shí)間過(guò)短，測(cè)量精度會(huì)受到一定的影 響。 常州大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 6 頁(yè) 共 36 頁(yè) 測(cè)周期法 “T 法 ” 轉(zhuǎn)速可以用兩脈沖產(chǎn)生的間隔寬度 TP 來(lái)決定。用以采集數(shù)據(jù)的碼盤，可以是單孔或多孔，對(duì)于單孔碼盤測(cè)量?jī)纱蚊}沖間的時(shí)間，就可測(cè)出轉(zhuǎn)述數(shù)據(jù)， TP也可以用時(shí)鐘脈沖數(shù)來(lái)表示。對(duì)于多孔碼盤，其測(cè)量的時(shí)間只是每轉(zhuǎn)的 1/N， N 為碼盤孔數(shù)。如圖 5―T‖法 的 脈寬測(cè)量所示。 TP由 定時(shí)器 測(cè)量得到 。 定時(shí)器對(duì)頻率為 fc 的時(shí) 基脈沖計(jì)數(shù) 并 定時(shí)，在 Tp 時(shí)期 內(nèi)計(jì)數(shù)值若為 m2， 那么 計(jì)算公式為： n=PPT60 （ 34） 即： 260Pmfn c? （ 35） Fc為硬件基準(zhǔn)時(shí)鐘 的 脈沖頻率：?jiǎn)挝唬?Hz）； n轉(zhuǎn)速單位：（轉(zhuǎn) /分）； m2時(shí)基脈沖。 圖 5 “T”法脈寬測(cè)量 由 ―T‖法脈寬測(cè)量可知 ， ―T‖法測(cè)量 的 精度誤差主要有兩個(gè)方面，一是 由于 兩脈沖上升 沿 的 觸發(fā)時(shí)間 不同 而產(chǎn)生的；二是計(jì)數(shù) 、 定時(shí) 的 起始和關(guān) 停 不 同 而產(chǎn)生的。因此要求脈沖的上升沿（或下降沿）陡峭和計(jì)數(shù)和定時(shí)嚴(yán)格同步。測(cè)周法在低轉(zhuǎn)速時(shí)精度較高，但隨著轉(zhuǎn)速的增加，精度變差，有小于一個(gè)脈沖的誤差存在。 測(cè)頻測(cè)周法 “M/T 法 ” 測(cè)頻測(cè)周法， 就 是 結(jié)合 了 ―T‖法和 ―M‖法分別對(duì)高、低轉(zhuǎn)速具有不同的精度，利用各自的優(yōu)點(diǎn)而 結(jié)合 的方法， 測(cè)量的 精度 在 兩者之間，如圖 6―M/T‖法定時(shí) /計(jì)數(shù)測(cè)量所示。 ―M/T‖法采用三個(gè)定時(shí) /計(jì)數(shù)器，同時(shí)對(duì)輸入脈沖、高頻脈沖（由振蕩器產(chǎn)生） 和 預(yù)設(shè)的定時(shí)時(shí)間進(jìn)行定時(shí)和計(jì)數(shù)， m1 對(duì)應(yīng) 轉(zhuǎn)角， m2 對(duì)應(yīng) 測(cè)速的準(zhǔn)確時(shí)間，通過(guò)計(jì)算可 知轉(zhuǎn)速值 n。 此 法在高速 和 低速時(shí)都具有 比 較高的精度。測(cè)速時(shí)間 Td 由脈沖發(fā)生器脈沖來(lái)同步，即 Td 等于 m1 個(gè)脈沖周期。由圖可 知 ，從 a 點(diǎn)開始，計(jì)數(shù)器對(duì) m m2計(jì)數(shù)，到達(dá) b 點(diǎn)，預(yù)定的測(cè)速時(shí)間時(shí)，單片機(jī)發(fā)出指令停止計(jì)數(shù)，因?yàn)?Tc 不一定等于整數(shù)個(gè)脈沖發(fā)生器 的 脈沖周期，所以計(jì)數(shù)器 繼續(xù) 對(duì)高頻脈沖繼續(xù)計(jì)數(shù)， 當(dāng) 到達(dá) c 點(diǎn)，脈沖發(fā)生器的脈沖上升沿使計(jì)數(shù)器停止， 如此 ， m2就代表了 m1個(gè)脈沖周期的時(shí)間。 ―M/T‖法 結(jié)合 了 ―T‖法 和 ―M‖法，轉(zhuǎn)速計(jì)算如下： 常州大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 7 頁(yè) 共 36 頁(yè) 設(shè)高頻脈沖的頻率為 fc，脈沖發(fā)生 器每轉(zhuǎn)發(fā)出 P 個(gè)脈沖，由式（ 32）和（ 35）可得 M/T 法轉(zhuǎn)速計(jì)算公式為： 2160Pmmfn c? (36) n轉(zhuǎn)速值。單位：（轉(zhuǎn) /分）； fc晶體震蕩頻率：?jiǎn)挝唬?Hz）； m1輸入脈沖數(shù)，反映轉(zhuǎn)角； m2時(shí)基脈沖數(shù)。 圖 6 “M/T”法定時(shí) /計(jì)數(shù)測(cè)量 轉(zhuǎn)速測(cè)量系統(tǒng)中應(yīng)用的方法 T 法。電機(jī)的速度是通過(guò)連續(xù)兩個(gè)脈沖編碼器之間時(shí)間的倒數(shù)測(cè)量的。解決這個(gè)高分 辨率要在較低的速度范圍，但代價(jià)是檢測(cè)時(shí)間長(zhǎng)；然而，隨著速度的增加，分辨率會(huì)降低。 M 方法。速度通過(guò)計(jì)數(shù)脈沖編碼器在一個(gè)固定的時(shí)間間隔來(lái)測(cè)定；計(jì)數(shù)器的值和速度是成正比的。因此，需要足夠長(zhǎng)的檢測(cè)時(shí)間計(jì)數(shù)足夠數(shù)量的編碼器脈沖來(lái)獲得高精度，尤其是在低轉(zhuǎn)速范圍。由于上述限制而難以實(shí)現(xiàn)高精度和快速響應(yīng)。 M/T 方法。這種方法是結(jié)合 M 和 T 方法的優(yōu)勢(shì)；高頻時(shí)鐘在速度檢測(cè)周期用于實(shí)現(xiàn)數(shù)字化脈沖編碼器。這個(gè)階段，就是檢測(cè)的時(shí)間，由同步的第一脈沖編碼器之后的規(guī)定時(shí)間確定。在比較與 T 和 M 方法，檢測(cè)時(shí)間與法 M/T 中具有不同的特點(diǎn)。 如果在規(guī)定的期限被指定，那么，速度檢測(cè)時(shí)間由實(shí)際速度決定。在低轉(zhuǎn)速范圍，它比 T 方法具有較長(zhǎng)的時(shí)間。數(shù)字回路系統(tǒng)往往需要等速采樣率；然而，這種方法由于變量檢測(cè)時(shí)間有實(shí)際的限制。 為此，基于 M 法測(cè)量速度，電路和程序均較為簡(jiǎn)單，且可以在一定的條件下滿足精度的要求，所以本設(shè)計(jì)中采用 M 法進(jìn)行測(cè)量。 磁電傳感器的簡(jiǎn)介 常州大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 8 頁(yè) 共 36 頁(yè) 圖 7 磁電傳感器示意圖 本次設(shè)計(jì)所用的磁電傳感器為實(shí)驗(yàn)室原有的磁電傳感器，如圖 7 所示。實(shí)驗(yàn)臺(tái)輸入的電壓時(shí) 520V，本磁電傳感器相對(duì) 12 個(gè)磁鋼顯示的電壓是 。 磁電感應(yīng) 磁電感應(yīng)式傳感器也稱為電動(dòng)式傳感器，它是 通過(guò) 導(dǎo)體和磁場(chǎng)發(fā)生相對(duì) 的 運(yùn)動(dòng)而在導(dǎo)體兩端輸出感應(yīng)電勢(shì)。因此它是一種機(jī) —電能量變換型傳感器，不需要 外加 電源，電路簡(jiǎn)單，性能穩(wěn)定，輸出阻抗 很 小， 而且 具有一定的頻率響應(yīng)范圍（一般為 10Hz~200Hz），適用于轉(zhuǎn)速、振動(dòng)、扭矩等測(cè)量 [10] 。 根據(jù)電磁感應(yīng)定律 , 當(dāng) w 匝線圈在恒定磁場(chǎng)內(nèi)運(yùn)動(dòng)時(shí) , 設(shè)穿過(guò)線圈的磁通為 Φ, 則線圈內(nèi)的感應(yīng)電勢(shì) E 與磁通變化率 dΦ/dt 有如下關(guān)系 : E=w(dΦ/dt) 。 磁電傳感器的結(jié)構(gòu) 常見的磁電傳感器有變磁通式和恒磁通式兩種， 如圖 圖 9 所示： 圖 8 變磁通式磁電傳感器結(jié)構(gòu)圖 常州大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 9 頁(yè) 共 36 頁(yè) 圖 9 恒磁通式磁電傳感器結(jié)構(gòu)圖 磁電傳感器的應(yīng)用 磁電式轉(zhuǎn)速傳感器的工作方式?jīng)Q定了它有很強(qiáng)的抗干擾性，能夠在煙霧、油氣、水汽等環(huán)境中工作。磁電式轉(zhuǎn)速傳感器輸出的信號(hào)強(qiáng)，測(cè)量范圍廣，齒輪、曲軸、輪輻等部件，及表面有縫隙的轉(zhuǎn)動(dòng)體都可測(cè)量。磁電式轉(zhuǎn)速傳感器的工作維護(hù)成本較低，運(yùn)行過(guò)程無(wú)需供電，完全是靠磁電感應(yīng)來(lái)實(shí)現(xiàn)測(cè)量，同時(shí)磁電式轉(zhuǎn)速傳感器的運(yùn)轉(zhuǎn)也不需要機(jī)械動(dòng)作，無(wú)需潤(rùn)滑。磁電式轉(zhuǎn)速傳感器的結(jié)構(gòu)緊湊、體積小巧、安裝使用方便，可以和各種二次儀表 搭配使用。磁電式傳感器直接輸出感應(yīng)電勢(shì)，且傳感器通常具有較高的靈敏度，所以一般不需要高增益放大器。但磁電式傳感器是速度傳感器，若要獲取被測(cè)位移或加速度信號(hào)，則需要配用積分或微分電路。 實(shí)驗(yàn)室所用的磁電傳感器輸出的信號(hào)偏小，不足以讓單片機(jī)準(zhǔn)確的讀取。因此需要二次電路對(duì)磁電傳感器采集的信號(hào)進(jìn)行放大、整形。如下圖 10 所示，磁電傳感器采集的信號(hào)首先傳入放大電路，經(jīng)過(guò) 9013 的 NPN 型三極管，將磁電傳感器采集的正弦信號(hào)進(jìn)行放大。因?yàn)榇烹妭鞲衅鞒鰜?lái)的是正弦信號(hào)，因此需要施密特觸發(fā)器對(duì)放大的正弦信號(hào)進(jìn)行整形 再送入單片機(jī)進(jìn) 行計(jì)數(shù)。 圖 10 二次電路的系統(tǒng)方框圖 二次電路元件 NPN 三極管 [11] 9013 型三極管如圖 11 所示，此三極管的最大消耗功率是 ，最大集電極電流是 ，集電極 基極擊穿電流是 45V。 采集的信號(hào) 放大電路 整形電路 單片機(jī) 常州大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 10 頁(yè) 共 36 頁(yè) 圖 11 9013 三極管示意圖 9013 三極管的其他參數(shù)如圖 12 所示： 圖 12 9013 三極管參數(shù) 二次電路中通過(guò)運(yùn)用元器件 74LS00 與非門搭建了一個(gè)施密特觸發(fā)器，用于對(duì)放大的正弦信號(hào)整形為方波，再由單片機(jī)對(duì)脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)。 74LS00 的引腳如圖 13 所示： 常州大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 11 頁(yè) 共 36 頁(yè) 圖 13 74LS00 引腳 單片機(jī)及其接口