電工電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)-轉(zhuǎn)速測(cè)量顯示邏輯電路設(shè)計(jì)(編輯修改稿)
2025-07-04 03:40 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 生光能的一部分.(激光二極管除外,它與普通LED的原理相同,但能產(chǎn)生幾倍的光能,并能達(dá)到更遠(yuǎn)的檢測(cè)距離).LED能發(fā)射人眼看不到的紅外光,也能發(fā)射可見(jiàn)的綠光,黃光,紅光,藍(lán)光,.光電管是利用外光電效應(yīng)制成的光電元件,其外形和結(jié)構(gòu)如圖1所示,半圓筒形金屬片制成的陰極K和位于陰極軸心的金屬絲制成的陽(yáng)極A封裝在抽成真空的玻殼內(nèi),當(dāng)入射光照射在陰極上時(shí),單個(gè)光子就把它的全部能量傳遞給陰極材料中的一個(gè)自由電子,它就可以克服金屬表面束縛而逸出,光電子逸出金屬表面后的初始動(dòng)能為(1/2)m. 式中,m為電子質(zhì)量。,要使光電子逸出陰極表面的必要條件是h,因此對(duì)每一種陰極材料,入射光都有一個(gè)確定的頻率限,當(dāng)入射光的頻率低于此頻率限時(shí),不論光強(qiáng)多大,都不會(huì)產(chǎn)生光電子發(fā)射,此頻率限稱為紅限.相應(yīng)的波長(zhǎng)λK為式中,c為光速。,陽(yáng)極電位高于陰極,紅限的前提下,從陰極表面逸出的光電子被具有正電位的陽(yáng)極所吸引,在光電管內(nèi)形成空間電子流,轟擊陰極的光子數(shù)增多,單位時(shí)間內(nèi)發(fā)射的光電子數(shù)也就增多,電流IФ和電阻只RL上的電壓降U0就和光強(qiáng)成函數(shù)關(guān)系,從而實(shí)現(xiàn)光電轉(zhuǎn)換. 如圖117所示：遮斷式光電測(cè)量方案遮斷式光電測(cè)量方案如圖3 所示。 在遮光盤的同心圓上均勻分布若干個(gè)通光的孔或槽,槽形光電傳感器固定在遮光盤工作的位置上,遮光盤轉(zhuǎn)動(dòng)一周,光敏元件感光次數(shù)與盤的開(kāi)孔數(shù)目相等,因此產(chǎn)生相同數(shù)目的脈沖信號(hào)。這些脈沖信號(hào)通過(guò)單片機(jī)定時(shí)/ 計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù),定時(shí)器T0 定時(shí)。定時(shí)器T0 完成100 次溢出中斷的時(shí)間t 除以測(cè)得的脈沖數(shù)m , 經(jīng)過(guò)單位換算, 就可以算得直流電機(jī)旋轉(zhuǎn)的速度。 直流電機(jī)轉(zhuǎn)速計(jì)算公式: n = 60m/ ( N1tN) (r/ min)其中: n 為直流電機(jī)轉(zhuǎn)速, N 為遮光盤上的通光孔或槽的個(gè)數(shù), N1 為定時(shí)器T0 中斷次數(shù), m 為定時(shí)器T0 在規(guī)定時(shí)間內(nèi)測(cè)得的脈沖數(shù), t 為定時(shí)器T0定時(shí)溢出的時(shí)間。采用光電、霍爾轉(zhuǎn)速傳感器得到的電脈沖信號(hào),經(jīng)過(guò)放大整形后,獲得相同頻率的方波信號(hào),通過(guò)測(cè)量方波的頻率f 或周期T , 測(cè)得轉(zhuǎn)速的大小。測(cè)量電路的框圖如圖4 。1) 主門電路的控制端加有時(shí)基信號(hào)時(shí),被測(cè)信號(hào)才容許通過(guò)主門電路使計(jì)數(shù)電路工作?？刂贫藷o(wú)時(shí)基信號(hào)時(shí),主門電路關(guān)閉,被測(cè)信號(hào)不能進(jìn)入計(jì)數(shù)電路,使計(jì)數(shù)電路停止工作?！?) 時(shí)基信號(hào)由振蕩器和分頻器產(chǎn)生?！ ?) 主控電路和延時(shí)復(fù)位電路有以下作用: (1) 控制時(shí)基信號(hào)幅值頻率。 (2) 在每次計(jì)數(shù)結(jié)束后,產(chǎn)生一定時(shí)間的延時(shí),使計(jì)數(shù)器維持一定時(shí)間,便于顯示。(3) 每次顯示時(shí)間結(jié)束后,產(chǎn)生復(fù)零脈沖,將計(jì)數(shù)器和分頻器復(fù)位?！ ≈骺仉娐返墓ぷ髟砣鐖D5 所示?！ ?) 起始狀態(tài):控制雙穩(wěn)、閉鎖雙穩(wěn)都處于左管截止,右管導(dǎo)通,Q1 為低, (約0V) Q2 也為低, 計(jì)數(shù)門關(guān)閉?！ ?) t1 時(shí)刻:秒脈沖輸入到控制雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器,使控制雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器翻轉(zhuǎn), Q1 變成高電平( 約10V) ,計(jì)數(shù)門打開(kāi), 輸入脈沖經(jīng)計(jì)數(shù)門進(jìn)入計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)?！ ?) t2 時(shí)刻:第二個(gè)秒脈沖信號(hào)使控制雙穩(wěn)再翻轉(zhuǎn),Q1 又回到低電平,它產(chǎn)生三個(gè)作用: ( 1) 使閉鎖雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器翻轉(zhuǎn),Q2 變成高電平,使與門Y 關(guān)閉, 使以后的秒脈沖信號(hào)不能觸發(fā)控制雙穩(wěn)。 (2) 關(guān)閉計(jì)數(shù)門,使計(jì)數(shù)器停止計(jì)數(shù)?！ ?3) 使寄存控制電路輸出Q4 產(chǎn)生正跳變,打開(kāi)寄存器把計(jì)數(shù)器結(jié)果送入寄存器,通過(guò)譯碼顯示測(cè)量結(jié)果,Q2 還觸發(fā)顯示單穩(wěn)使單穩(wěn)輸出Q3 從低電平跳變?yōu)楦唠娖?經(jīng)過(guò)單穩(wěn)一段延時(shí)后到t3 時(shí)刻。 4) t3 時(shí)刻:Q3 變低, 從高到低產(chǎn)生跳變脈沖,推動(dòng)復(fù)位控制電路Q5 使之輸出有一個(gè)正變, 使計(jì)數(shù)器復(fù)位,同時(shí)使閉鎖雙穩(wěn)復(fù)位,Q2 又變?yōu)榈碗娖?使與門Y打開(kāi),控制雙穩(wěn)重新受秒脈沖控制?？傮w電路原理相關(guān)說(shuō)明.根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)和要求，要完成自動(dòng)計(jì)數(shù)和顯示過(guò)程，必須有一個(gè)正在轉(zhuǎn)動(dòng)的軸，通過(guò)一定的裝置，如在軸上裝一轉(zhuǎn)盤，在轉(zhuǎn)盤上開(kāi)一個(gè)小孔，通過(guò)光電轉(zhuǎn)換對(duì)管及其轉(zhuǎn)換電路產(chǎn)生脈沖信號(hào)。 （1） 晶體震蕩電路實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速測(cè)量的另一個(gè)必備環(huán)節(jié)是時(shí)基電路，通常采用石英晶體振蕩器來(lái)做成標(biāo)準(zhǔn)時(shí)基信號(hào)，要求頻率準(zhǔn)切，穩(wěn)定。（2） 控制電路利用所獲的時(shí)基信號(hào)去觸發(fā)控制電路，進(jìn)而得到一定寬度的匣門信號(hào)，用它去控制主控門的開(kāi)門時(shí)間即取樣時(shí)間。在取樣時(shí)間內(nèi)，主控門允許被測(cè)光電信號(hào)通往計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)?？刂齐娐返牧硪蛔饔檬窃诿看稳雍?，還要封鎖主控門和時(shí)基信號(hào)輸入，使計(jì)數(shù)器顯示的數(shù)字停留一段時(shí)間，以便觀測(cè)和讀取數(shù)據(jù)?？傊刂齐娐返娜蝿?wù)就是打開(kāi)主控門計(jì)數(shù)，關(guān)上主控門顯示，然后清零，此過(guò)程不斷重復(fù)。（3） 轉(zhuǎn)速測(cè)量顯示控制電路該控制電路可分兩種：一種是顯示一分鐘的測(cè)量結(jié)果，電路需要寄存器寄存顯示。另一種是顯示計(jì)數(shù)過(guò)程，到時(shí)間后把累計(jì)值保持一段時(shí)間，而后再重復(fù)的計(jì)數(shù)顯示。方案實(shí)現(xiàn)（1） 光電傳感轉(zhuǎn)換電路可用光耦合器來(lái)實(shí)現(xiàn)。電路如圖3—49所示 光耦合器實(shí)現(xiàn)光電轉(zhuǎn)換電路（2） 晶體震蕩電路為了獲得較穩(wěn)定的時(shí)基信號(hào)，以控制主控門的開(kāi)啟時(shí)間，可采用石英晶體多諧振蕩器來(lái)產(chǎn)生時(shí)基信號(hào)。電路如圖3—50所示
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