【正文】 電源 +12V 供電 ,由于集射極截止 ,處于斷路狀態(tài) ,故輸出電壓 U0 為 V。如果直接采用 5V 的脈沖計(jì)數(shù) ,會(huì)增加電路的復(fù)雜性 ,故一般不直接使用 ,而是先進(jìn)行二次整形。 10 一次整形后的信號(hào)基本上為177。在整形電路的輸入端接一個(gè)電容 C7（ 103） ,起到的作用是阻止其他信號(hào)的干擾 ,并且將放大的信號(hào)進(jìn)行濾波 ,解耦。整形電路設(shè)計(jì)的是一種滯回電壓比較器 ,它具有慣性 ,起到抗干擾的作用。兩級(jí)運(yùn)放放大所采用的供電電 源均采用此接法。 TL084采用 12V 雙電源供電 ,由于電源的供電電壓在一定范圍內(nèi)有副值上的波動(dòng) ,形成干擾信號(hào)。信號(hào)放大裝置選用運(yùn)算放大器 TL084 作為放大電壓放大元件 ,采用兩級(jí)放大電路 ,每一級(jí)都采用反響比例運(yùn)算電路如圖 3000 倍。 9 1）輸出脈沖數(shù)： 60 脈沖（每一轉(zhuǎn)） 2) 輸出信號(hào)幅值： 50r/min 時(shí) 300mV 3) 測(cè)速范圍 :505000r/min 4) 使用時(shí)間 :可連續(xù)使用 ,使用中勿需加潤滑油 5) 工作環(huán)境 :溫度 10～ 40℃ ,相對(duì)濕度≤ 85%無腐蝕性氣體 轉(zhuǎn)速信號(hào)處理電路設(shè)計(jì) 轉(zhuǎn)速信號(hào)處理電路包括信號(hào)放大電路、整形及三極管整形電路。 當(dāng)葉片數(shù)較多時(shí) ,旋轉(zhuǎn)一周可以獲得多個(gè)脈沖信號(hào)。以透射式為例 ,如圖 所示 ,當(dāng)不透光的物體擋住發(fā)射與接收之間的間隙時(shí) ,開關(guān)管關(guān)斷 ,否則打開。設(shè)定中所選阻值為 430Ω（ Rmin≤ R≤ Rmax）。所選用的紅外二極管 IR3401,在正向工作電流為 20mA 時(shí) ,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。對(duì)于被測(cè)電機(jī)的轉(zhuǎn)速在 90— 1700r/min 的來說 ,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 (1) 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)。 從光源發(fā)出的光通過測(cè)速齒盤上的齒槽照射到光電元件上 ,使光電元件感光。這種測(cè)量方法具有傳感器結(jié)構(gòu)簡單、可靠、測(cè)量精度高的特點(diǎn)。對(duì)測(cè)量轉(zhuǎn)速系統(tǒng)的硬件和編程進(jìn)行研究 ,設(shè)計(jì)出一種以單片機(jī)為主的轉(zhuǎn)速測(cè)量系統(tǒng) ,保證了測(cè)量精度。 7 4 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 隨著超大規(guī)模集成電路技術(shù)提高 ,尤其是單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)以及功能強(qiáng)大 ,價(jià)格低廉的顯著特點(diǎn) ,使全數(shù)字化測(cè)量轉(zhuǎn)速系統(tǒng)得到廣泛應(yīng)用。 圖 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)。光電頭包含有前置電路 ,輸出 0— 5V 的脈沖信號(hào) 。轉(zhuǎn)速信號(hào)由光電傳感器拾取 ,使用時(shí)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(duì)光電標(biāo)記的某一適當(dāng)距離處。 方 案二： 光電傳感器 整個(gè)測(cè)量系統(tǒng)的組成框圖如圖 。 傳感器的定子上有 2 個(gè)互相垂直的繞組 A 和 B,在繞組的中心線上粘有霍爾片 HA和 HB,轉(zhuǎn)子為永久磁鋼 ,霍爾元件 HA 和 HB 的激勵(lì)電機(jī)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。本文介紹一種泵驅(qū)動(dòng)軸的轉(zhuǎn)速采用霍爾轉(zhuǎn)速傳感器測(cè)量。下面就看一下我們對(duì)兩套設(shè)計(jì)方案的簡要說明。 5 3 系統(tǒng)方案提出和論證 轉(zhuǎn)速測(cè)量的方案選擇 ,一般要考慮傳感器的結(jié)構(gòu)、安裝以及測(cè)速范圍與環(huán)境條件等方面的適用性 ； 再就是二次儀表的要求 ,除了顯示以外還 有控制、通訊和遠(yuǎn)傳方面的要求。 ②放大、整形電路：對(duì)傳感器送過來的信號(hào)進(jìn)行放大和整形 ,在送入單片機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)的處理轉(zhuǎn)換。而采用本文所提出的定時(shí)分時(shí)雙頻率采樣法 ,可在保證采樣精度的同時(shí) ,提高采樣速率 ,充分發(fā)揮微機(jī)智能測(cè) 速方法的優(yōu)越性及靈活性。通過增加測(cè)速碼盤的齒數(shù)可以提高精度 ,但是碼盤齒數(shù)的增加會(huì)受到加工工藝的限制 ,同時(shí)會(huì)使轉(zhuǎn)速測(cè)量脈沖的頻率增高 ,頻率的提升又會(huì)受到傳感器中光電器或磁敏器或磁電器件最高工作頻率的限制。 在對(duì)轉(zhuǎn)速波動(dòng)較快系統(tǒng)或要求動(dòng)態(tài)特性好而精度高的轉(zhuǎn)速測(cè)控系統(tǒng)中 ,調(diào)節(jié)周期一般很短 ,相應(yīng)的采樣周期需取得很小 ,使得脈沖當(dāng)量增高 ,從而 導(dǎo)致整個(gè)系統(tǒng)測(cè)量精度降低 ,難以滿足測(cè)控要求。即 : n=N/ (mT) (1) ◆ n ——— 轉(zhuǎn)速、單位 :轉(zhuǎn) / 分鐘； ◆ N ——— 采樣時(shí)間內(nèi)所計(jì)脈沖個(gè)數(shù)； ◆ T——— 采樣時(shí)間、單位 :分鐘； ◆ m ——— 每旋轉(zhuǎn)一周所產(chǎn)生的脈沖個(gè)數(shù) (通常指測(cè)速碼盤的齒數(shù) )。不論長期或臨時(shí)轉(zhuǎn)速測(cè)量 ,都可以在微處理器的參與下 ,通過測(cè)量轉(zhuǎn)軸上預(yù)留的一轉(zhuǎn)一齒的鑒相信號(hào)或光電信號(hào)的周期 ,換算出轉(zhuǎn)軸的頻率或轉(zhuǎn)速。 轉(zhuǎn)速測(cè)量原理 一般的 轉(zhuǎn)速長期測(cè)量系統(tǒng)是預(yù)先在軸上安裝一個(gè)有 60 齒的測(cè)速齒盤 ,用變磁阻式或電渦流式傳感器獲得一轉(zhuǎn) 60 倍轉(zhuǎn)速脈沖 ,再用測(cè)頻的辦法實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速測(cè)量。但隨著精度和頻率的提高 , 采樣周期將大大延長 ,并且判斷 m1 也要延長采樣周期 ,不適合實(shí)時(shí)測(cè)量。對(duì)于多周期測(cè)頻法 ,測(cè)量相對(duì)誤差為： Er3 = 測(cè)量誤差值 /實(shí)際測(cè)量值 100% = 1/( m1 fc m2 ) 100 % (4) 從上式可知 ,被測(cè)脈沖信號(hào)周期數(shù) m1 越大 , m2 就越大 ,則測(cè)量精度就越高。對(duì)于測(cè)頻率法 ,測(cè)量相對(duì)誤差為： Er1 = 測(cè)量誤差值 /實(shí)際測(cè)量值 100 % = 1/( N／ t ) 100 % (2) 由此可見 ,被測(cè)信號(hào)頻率越高 ,N 越大 ,Er1 就越小 ,所以測(cè)頻率法適用于高頻信號(hào)(高轉(zhuǎn)速信號(hào) )的測(cè)量。 1 誤差一個(gè)或兩個(gè)數(shù)量級(jí)時(shí) ,這時(shí)測(cè)量準(zhǔn)確度主要由量化177。 1 誤差。 ③多周期測(cè)頻法 ： 在被測(cè)信號(hào) m1 個(gè)周期內(nèi) ,計(jì)數(shù)時(shí)鐘脈沖數(shù) m2,從而得到被測(cè)信號(hào)頻率 fx,則 fx 可以表示為 fx = m1 fc m2,m1 由測(cè)量準(zhǔn)確度確定。 對(duì)轉(zhuǎn)速的測(cè)量實(shí)際上是對(duì)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)引起的周期脈沖信號(hào)的頻率進(jìn)行測(cè)量。計(jì)數(shù)測(cè)速法又可分為機(jī)械式定時(shí)計(jì)數(shù)法和電子式 定時(shí)計(jì)數(shù)法。 2 2 轉(zhuǎn)速測(cè)量系統(tǒng)的原理 轉(zhuǎn)速測(cè)量方法 轉(zhuǎn)速是指作圓周運(yùn)動(dòng)的物體在單位時(shí)間內(nèi)所轉(zhuǎn)過的圈數(shù) ,其大小及變化往往意味著機(jī)器設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)的正常與否 ,因此 ,轉(zhuǎn)速測(cè)量一直是工業(yè)領(lǐng)域的一個(gè)重要問題。全面了解單片機(jī)和信號(hào)放大的具體內(nèi)容。為了能精確地測(cè)量轉(zhuǎn)速外 ,還要保證測(cè)量的實(shí)時(shí)性 ,要求能測(cè)得瞬時(shí)轉(zhuǎn)速方法 ,因此轉(zhuǎn)速的測(cè)試具有重要的意義。要測(cè)速 ,首先要解決是采樣問題。而采用光電傳感器的電機(jī)轉(zhuǎn)速測(cè)量系統(tǒng)測(cè)量準(zhǔn)確度高、采樣速度快、測(cè)量范圍寬和測(cè)量精度與被測(cè)轉(zhuǎn)速無關(guān)等優(yōu)點(diǎn) ,具有廣闊的應(yīng)用前景。其中應(yīng)用最廣的是光電式 ,光電式測(cè)速系統(tǒng)具有低慣性、低噪聲、高分辨率和高精度的優(yōu)點(diǎn)。計(jì)數(shù)測(cè)速法又可分為機(jī)械式定時(shí)計(jì)數(shù)法和電子式定時(shí)計(jì)數(shù)法。 關(guān)鍵詞： 轉(zhuǎn)速測(cè)量；單片機(jī)；光電傳感器；電機(jī)；脈沖 II Abstract This paper introduces adopting photoelectric sensor measurement method for implementing the motor speed and the basic principle, pleted the design of the software and hardware of a motor based on AT89C51 platform speedometer . Hardware systems includs the pulse signal generation, pulse signal processing and display module, using C language programming,for this method is simple, high precision, stability good points . In engineering practice, often encounter a variety of situations need to measure speed, such as engines, motors, winches, machine tool spindles and other rotating equipment, testing, operation and control, often need timesharing or continuous measurement and display of their speed and instantaneous speed. To speed, we must first resolve the sampling problem. Production speed in the use tablemode technology, the methods used tachometer generator, the generator is about speed and sensed axle shaft connected to the generator speed reflects the speed high and low voltage level. In order to accurately measure speed, but also to ensure realtime measurement, requires instantaneous speed can be measured approach. Therefore, the measurement speed is significant . Keywords : speed measurement； SCM； Photoelectric sensors； Motor； pulse III 目 錄 摘 要 ........................................................................................................................................ I Abstract................................................................................................................................. II 1 概述 ..........................................................................