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正文內(nèi)容

測(cè)轉(zhuǎn)速的光電感器器課程設(shè)計(jì)論文(編輯修改稿)

2025-07-16 19:23 本頁(yè)面
 

【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 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(hào)。接到單片機(jī)89C51的相應(yīng)管腳上,通過(guò)89C51內(nèi)部定時(shí)/計(jì)時(shí)器T0、T1及相應(yīng)的程序設(shè)計(jì),組成一個(gè)數(shù)字式轉(zhuǎn)速測(cè)量系統(tǒng)。圖4 測(cè)量系統(tǒng)的組成框圖優(yōu)點(diǎn):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(diǎn)。綜上所述,方案三使用光電傳感器為本設(shè)計(jì)的最佳選擇方案。4硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)根據(jù)之前的分析,我們選擇了光電傳感器結(jié)合單片機(jī)的方案來(lái)設(shè)計(jì)測(cè)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(gè)電路分成四大模塊,模塊一為脈沖信號(hào)的產(chǎn)生模塊;模塊二為脈沖信號(hào)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(jì)。在設(shè)計(jì)中采用光電傳感器采集信號(hào),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(cè)量電路測(cè)出頻率,由頻率值就可知道所側(cè)轉(zhuǎn)素值。這種測(cè)量方法具有傳感器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、可靠、測(cè)量精度高的特點(diǎn)。是目前常用的一種測(cè)量轉(zhuǎn)速的方法。從光源發(fā)出的光通過(guò)測(cè)速齒盤上的齒槽照射到光電元件上,使光電元件感光。測(cè)速齒盤上有30個(gè)齒槽,當(dāng)測(cè)速齒槽旋轉(zhuǎn)一周,光敏元件就能感受與開(kāi)孔數(shù)相等次數(shù)的光次數(shù)。對(duì)于被測(cè)電機(jī)的轉(zhuǎn)速在90—1700r/min的來(lái)說(shuō),每轉(zhuǎn)一周產(chǎn)生30個(gè)電脈沖信號(hào),因此,傳感器輸出波形的頻率的大小為: 45Hz≤f≤850Hz測(cè)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(hào),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(hào),產(chǎn)生電信號(hào),每轉(zhuǎn)過(guò)一個(gè)齒,光的明暗變化經(jīng)歷了一個(gè)正弦周期,即產(chǎn)生了正弦脈沖電信號(hào)。圖6所示為轉(zhuǎn)速傳感器電路,由于紅外光不可見(jiàn),無(wú)法用肉眼識(shí)別發(fā)光信號(hào)是否在工作,故將紅外線的輸出回路串接了一個(gè)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(shí),—,—,電流為10—20mA。轉(zhuǎn)速傳感器輸出電壓幅度在0—,由此可見(jiàn),紅外線接收三極管的光信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)的電壓Uo很微弱(一般為mV量級(jí)),需要進(jìn)行信號(hào)處理。圖6 轉(zhuǎn)速傳感器電路圖轉(zhuǎn)速信號(hào)處理電路為一個(gè)放大電路,因?yàn)楫a(chǎn)生的電壓信號(hào)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(hào)處理工作。信號(hào)放大裝置選用運(yùn)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(hào)的放大電路圖許多電子產(chǎn)品上都有跳動(dòng)的數(shù)碼來(lái)指示電器的工作狀態(tài),其實(shí)數(shù)碼管顯示的數(shù)碼均是由八個(gè)發(fā)光二極管構(gòu)成的。每段上加上合適的電壓,該段就點(diǎn)亮。我們應(yīng)用了一個(gè)四位八段數(shù)碼管,并使用了一些電阻,起到對(duì)數(shù)碼管的保護(hù)作用。其電路圖如下圖所示:圖8 顯示模塊(1)復(fù)位電路單片機(jī)復(fù)位電路是指單片機(jī)的初始化操作。單片機(jī)啟運(yùn)運(yùn)行時(shí),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(gè)確定的初始狀態(tài),并從這個(gè)狀態(tài)開(kāi)始工作。因而,復(fù)位是一個(gè)很重要的操作方式。但單片機(jī)本身是不能自動(dòng)進(jìn)行復(fù)位的,必須配合相應(yīng)的外部電路才能實(shí)現(xiàn)。復(fù)位電路的基本功能是:系統(tǒng)上電時(shí)提供復(fù)位信號(hào),直至系統(tǒng)電源穩(wěn)定后,撤銷復(fù)位信號(hào)。為可靠起見(jiàn),電源穩(wěn)定后還要經(jīng)一定的延時(shí)才撤銷復(fù)位信號(hào),以防電源開(kāi)關(guān)或電源插頭分—合過(guò)程中引起的抖動(dòng)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(jiǎn)稱,在電氣上它可以等效成一個(gè)電容和一個(gè)電阻并聯(lián)再串聯(lián)一個(gè)電容的二端網(wǎng)絡(luò),電工學(xué)上這個(gè)網(wǎng)絡(luò)有兩個(gè)諧振點(diǎn),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(jī)內(nèi)部有一個(gè)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(gè)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(gè)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(duì)外接電容的值雖然沒(méi)有嚴(yán)格的要求,但電容的大小會(huì)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。在焊接刷電路板時(shí),晶體振蕩器和電容應(yīng)盡可能安裝得與單片機(jī)芯片靠近,以減少寄生電容,更好地保證震蕩器穩(wěn)定和可靠地工作。晶體振蕩電路如圖10:晶振有一個(gè)重要的參數(shù),那就是負(fù)載電容值,選擇與負(fù)載電容值相等的并聯(lián)電容,就可以得到晶振標(biāo)稱的諧振頻率。圖10 晶振電路5相關(guān)器件的介紹光電傳感器是應(yīng)用非常廣泛的一種器件,有各種各樣的形式,如透射式、反射式等,基本的原理就是當(dāng)發(fā)射管光照射到接收管時(shí),接收管導(dǎo)通,反之關(guān)斷。圖11 光電傳感器的原理圖以透射式為例,當(dāng)不透光的物體擋住發(fā)射與接收之
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