基于光電傳感器的直流電機(jī)轉(zhuǎn)速測(cè)量系統(tǒng)設(shè)計(jì)-課設(shè)報(bào)告(編輯修改稿)
2025-06-27 12:00 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 絕），所以它可以在許多場(chǎng)合得到應(yīng)用。光電傳感器具有線性度好、分辨率高、噪音小和精度高、無(wú)觸點(diǎn)、無(wú)機(jī)械碰撞、響應(yīng)快、控制精度高，而且能識(shí)別色標(biāo)等優(yōu)點(diǎn)，在此我們選擇光電轉(zhuǎn)速傳感器來(lái)進(jìn)行轉(zhuǎn)速的檢測(cè)。本課題中使用的光電開關(guān)是根據(jù)光敏二極管工作原理制造的一種感應(yīng)接收光強(qiáng)度變化的器件，當(dāng)它發(fā)出的光被目標(biāo)反射或阻斷時(shí)，則接收器感應(yīng)出相應(yīng)的電信號(hào)。它包含調(diào)制光源，由光敏元件等組成的光學(xué)系統(tǒng)、放大器、開關(guān)或模擬量輸出裝置，所示。光電式傳感器由獨(dú)立且相對(duì)放置的光發(fā)射器和收光器組成。當(dāng)目標(biāo)通過光發(fā)射器和收光器之間并阻斷光線時(shí)，傳感器輸出信號(hào)。它是效率最高、最可靠的檢測(cè)裝置。槽形（U形）光電開關(guān)是對(duì)射式的變形，其優(yōu)點(diǎn)是無(wú)須調(diào)整光軸。光電開關(guān)的分類（1）漫反射式光電開關(guān)：它是一種集發(fā)射器和接收器于一體的傳感器，當(dāng)有被檢測(cè)物體經(jīng)過時(shí)，物體將光電開關(guān)發(fā)射器發(fā)射的足夠量的光線反射到接收器，于是光電開關(guān)就產(chǎn)生了開關(guān)信號(hào)。當(dāng)被檢測(cè)物體的表面光亮或其反光率極高時(shí)，漫反射式的光電開關(guān)是首選的檢測(cè)模式（2）鏡反射式光電開關(guān)：它亦集發(fā)射器與接收器于一體，光電開關(guān)發(fā)射器發(fā)出的光線經(jīng)過反射鏡反射回接收器，當(dāng)被檢測(cè)物體經(jīng)過且完全阻斷光線時(shí)，光電開關(guān)就產(chǎn)生了檢測(cè)開關(guān)信號(hào)。（3）對(duì)射式光電開關(guān)：它包含了在結(jié)構(gòu)上相互分離且光軸相對(duì)放置的發(fā)射器和接收器，發(fā)射器發(fā)出的光線直接進(jìn)入接收器，當(dāng)被檢測(cè)物體經(jīng)過發(fā)射器和接收器之間且阻斷光線時(shí)，光電開關(guān)就產(chǎn)生了開關(guān)信號(hào)。當(dāng)檢測(cè)物體為不透明時(shí)，對(duì)射式光電開關(guān)是最合適的檢測(cè)裝置（4）槽式光電開關(guān)：它通常采用標(biāo)準(zhǔn)的U字型結(jié)構(gòu)，其發(fā)射器和接收器分別位于U型槽的兩邊，并形成一光軸，當(dāng)被檢測(cè)物體經(jīng)過U型槽且阻斷光軸時(shí)，光電開關(guān)就產(chǎn)生了開關(guān)量信號(hào)。槽式光電開關(guān)比較適合檢測(cè)高速運(yùn)動(dòng)的物體，并且它能分辨透明與半透明物體,使用安全可靠（5）光纖式光電開關(guān)：它采用塑料或玻璃光纖傳感器來(lái)引導(dǎo)光線，可以對(duì)距離遠(yuǎn)的被檢測(cè)物體進(jìn)行檢測(cè)。通常光纖傳感器分為對(duì)射式和漫反射式。光電開關(guān)的特點(diǎn)MGK系列光電開關(guān)是現(xiàn)代微電子技術(shù)發(fā)展的產(chǎn)物，是HGK系列紅外光電開關(guān)的升級(jí)換代產(chǎn)品。與以往的光電開關(guān)相比具有自己顯著的特點(diǎn)：（1） 具有自診斷穩(wěn)定工作區(qū)指示功能，可及時(shí)告知工作狀態(tài)是否可靠；（2） 對(duì)射式、反射式、鏡面反射式光電開關(guān)都有防止相互干擾功能，安裝方便；（3）對(duì)ES外同步（外診斷）控制端的進(jìn)行設(shè)置可在運(yùn)行前預(yù)檢光電開關(guān)是否正常工作。并可隨時(shí)接受計(jì)算機(jī)或可編程控制器的中斷或檢測(cè)指令，外診斷與自診斷的適當(dāng)組合可使光電開關(guān)智能化；（4）響應(yīng)速度快，每分鐘可進(jìn)行30萬(wàn)次檢測(cè)操作，能檢出高速移動(dòng)的微小物體；（5）采用專用集成電路和先進(jìn)的SMT表面安裝工藝，具有很高的可靠性；（6）體積小（最小僅203112mm）、重量輕，安裝調(diào)試簡(jiǎn)單，并具有短路保護(hù)功能。LED數(shù)碼有共陽(yáng)和共陰兩種，把這些LED發(fā)光二極管的正極接到一塊(一般是拼成一個(gè)8字加一個(gè)小數(shù)點(diǎn))而作為一個(gè)引腳，就叫共陽(yáng)的，相反的，就叫共陰的，那么應(yīng)用時(shí)這個(gè)腳就分別的接VCC和GND。再把多個(gè)這樣的8字裝在一起就成了多位的數(shù)碼管了。實(shí)物如下圖所示： 數(shù)碼管共陽(yáng)型()就是八個(gè)發(fā)光管的正極都連在一起，作為一條引線A~G段用于顯示數(shù)字，字符的筆畫，(dp顯示小數(shù)點(diǎn))，每一段控制A~G~dp的亮與來(lái)。 內(nèi)部結(jié)構(gòu)： 共陽(yáng)型LCD共陰型()就是七個(gè)發(fā)光管的負(fù)極都連在一起 ，作為一條引線。A~G段用于顯示數(shù)字，字符的筆畫，(dp顯示小數(shù)點(diǎn))，每一段控制A~G~dp的亮與來(lái).內(nèi)部結(jié)構(gòu)： 共陰型LCD數(shù)碼管要正常顯示，就要用驅(qū)動(dòng)電路來(lái)驅(qū)動(dòng)數(shù)碼管的各個(gè)段碼，從而顯示出我們要的數(shù)字，因此根據(jù)數(shù)碼管的驅(qū)動(dòng)方式的不同，可以分為靜態(tài)式和動(dòng)態(tài)式兩類。靜態(tài)顯示驅(qū)動(dòng)：靜態(tài)驅(qū)動(dòng)也稱直流驅(qū)動(dòng)。靜態(tài)驅(qū)動(dòng)是指每個(gè)數(shù)碼管的每一個(gè)段碼都由一個(gè)單片機(jī)的I/O端口進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，或者使用如BCD碼二十進(jìn)制譯碼器譯碼進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。靜態(tài)驅(qū)動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)是編程簡(jiǎn)單，顯示亮度高，缺點(diǎn)是占用I/O端口多，如驅(qū)動(dòng)5個(gè)數(shù)碼管靜態(tài)顯示則需要58＝40根I/O端口來(lái)驅(qū)動(dòng)，要知道一個(gè)89S51單片機(jī)可用的I/O端口才32個(gè)，實(shí)際應(yīng)用時(shí)必須增加譯碼驅(qū)動(dòng)器進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，增加了硬件電路的復(fù)雜性。動(dòng)態(tài)顯示驅(qū)動(dòng)：數(shù)碼管動(dòng)態(tài)顯示接口是單片機(jī)中應(yīng)用最為廣泛的一種顯示方式之一，動(dòng)態(tài)驅(qū)動(dòng)是將所有數(shù)碼管的8個(gè)顯示筆劃a，b，c，d，e，f，g，dp的同名端連在一起，另外為每個(gè)數(shù)碼管的公共極COM增加位選通控制電路，位選通由各自獨(dú)立的I/O線控制，當(dāng)單片機(jī)輸出字形碼時(shí)，所有數(shù)碼管都接收到相同的字形碼，但究竟是那個(gè)數(shù)碼管會(huì)顯示出字形，取決于單片機(jī)對(duì)位選通COM端電路的控制，所以我們只要將需要顯示的數(shù)碼管的選通控制打開，該位就顯示出字形，沒有選通的數(shù)碼管就不會(huì)亮。通過分時(shí)輪流控制各個(gè)數(shù)碼管的的COM端，就使各個(gè)數(shù)碼管輪流受控顯示，這就是動(dòng)態(tài)驅(qū)動(dòng)。在輪流顯示過程中，每位數(shù)碼管的點(diǎn)亮?xí)r間為1～2ms，由于人的視覺暫留現(xiàn)象及發(fā)光二極管的余輝效應(yīng)，盡管實(shí)際上各位數(shù)碼管并非同時(shí)點(diǎn)亮，但只要掃描的速度足夠快，給人的印象就是一組穩(wěn)定的顯示數(shù)據(jù)，不會(huì)有閃爍感，動(dòng)態(tài)顯示的效果和靜態(tài)顯示是一樣的，能夠節(jié)省大量的I/O端口，而且功耗更低。LED段碼表如下表所示：顯示字符共陰極段選碼共陽(yáng)極段選碼顯示字符共陰極段選碼共陽(yáng)極段選碼012343FH06H5BH4FH66HC0HF9HA4HB0H99H567896DH7DH07H7BH6FH92H82HF8H80H90H表1 LED段碼表第3章 硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)（本部分由本組成員吳輝負(fù)責(zé)）根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求本系統(tǒng)分為PWM直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊，測(cè)速信號(hào)采集與處理模塊，單片機(jī)模塊以及顯示模塊四大部分。 （b）測(cè)量電機(jī)轉(zhuǎn)速。(a)所示，安裝在電機(jī)轉(zhuǎn)軸上， 圖：（a） 圖：（b）檢測(cè)裝置安裝此檢測(cè)裝置按照發(fā)動(dòng)機(jī)上傳感器的實(shí)際安裝位置進(jìn)行安裝。，將碼盤固定在電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸上，光電轉(zhuǎn)速傳感器正對(duì)著碼盤。光電轉(zhuǎn)速傳感器接有3根導(dǎo)線，紅線接+5V，黑線連接GND，藍(lán)線為脈沖信號(hào)輸出口。圖：?jiǎn)纹瑱C(jī)處理電路設(shè)計(jì)如下圖所示，9口為復(fù)位接口，通過開關(guān)控制。：時(shí)鐘電路單片機(jī)各功能部件的運(yùn)行都是以時(shí)鐘控制信號(hào)為基準(zhǔn)，有條不紊地一拍一拍地工作。因此，時(shí)鐘頻率直接影響單片機(jī)的速度，時(shí)鐘電路的質(zhì)量也直接影響單片機(jī)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。
公司管理相關(guān)推薦
鄂ICP備17016276號(hào)-1