【正文】 要標(biāo)志之一?；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。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。 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。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。考慮到上述因素 ,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]。 目前 ,技術(shù)先進(jìn)國家的冶金廠 ,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。針對(duì)傳統(tǒng)動(dòng)圈型磁電傳感器的缺點(diǎn) ,需要研究一種改進(jìn)的差動(dòng)動(dòng)磁鐵型磁電傳感器。磁電式振動(dòng)速度傳感器用于測(cè)量轉(zhuǎn)子的振動(dòng)量 ,是全自動(dòng)平衡機(jī)的關(guān)鍵部件 ,而全自動(dòng)平衡機(jī)是全天候長周期的工作設(shè)備 ,因此要求傳感器有很好 的穩(wěn)定性和可靠性。 常州大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 2 頁 共 36 頁 動(dòng) 平衡是中小型電機(jī)轉(zhuǎn)子生產(chǎn)和制造過程中必須解決的問題。一對(duì)易磁化軸相互垂直的磁電阻元件構(gòu)成二維磁場(chǎng)探頭，用它檢測(cè)鋼板上人工微裂縫附近的磁場(chǎng)分布。由于它是強(qiáng)磁性合金材料制成 ,物理化學(xué)性能穩(wěn)定 ,具有長壽命、高可靠、高靈敏度、溫度系數(shù)小、范圍 寬、線性度好等特點(diǎn) [1]。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。磁電式傳感器具有雙向轉(zhuǎn)換特性，利用其逆轉(zhuǎn)換效應(yīng)可構(gòu)成力 (矩 )發(fā)生器和電磁激振器等。 磁電傳感器的研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì) 磁電式 傳感器有時(shí)也稱作電動(dòng)式或感應(yīng)式傳感器，它只適合進(jìn)行動(dòng)態(tài)測(cè)量。本設(shè)計(jì)中，運(yùn)用單片機(jī)對(duì)磁電傳感器測(cè)量得到的脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)，再通過一定的計(jì)算公式，將轉(zhuǎn)速通過 LCD 顯示屏顯示出來。因?yàn)閱纹瑱C(jī)具有低功耗，小體積 ，大容量，高性能，低價(jià)格等特點(diǎn)，所以單片機(jī)廣泛存在于我們的生活中。它是 一種 微型計(jì)算機(jī) ，并 集成 了 中央處理器 (CPU)、輸入 /輸出端口 (I/0)、只讀存儲(chǔ)器 (ROM)、隨機(jī)存取存儲(chǔ)器 (RAM)等主要計(jì)算機(jī)功能部件在一塊集成電路芯片上。因此研究基于磁電傳感器的電機(jī)轉(zhuǎn)速的自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)有一定的實(shí)際意義。它不需要 外加 電源，就能 把被測(cè)對(duì)象的機(jī)械能 變 換成 便于 測(cè)量的電信號(hào)，是一種有源 的 傳感器。另一方面，在運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)中，轉(zhuǎn)速檢測(cè)也是電機(jī)速度或位置控制的基礎(chǔ)。在實(shí)際應(yīng)用中，選擇不同的轉(zhuǎn)速檢測(cè)設(shè)計(jì)方案，得到的效果也不盡相同。頻率測(cè)量的方法很多，不同的方法有各自適用的范圍。 32 常州大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 1 頁 共 36 頁 1 緒論 課題研究的意義 在工業(yè)生產(chǎn)和實(shí)驗(yàn)過程中，經(jīng)常會(huì)遇到各種轉(zhuǎn)速的測(cè)量和控制問題。 30 附錄 B 23 測(cè)速誤差 21 5 轉(zhuǎn)速測(cè)量系統(tǒng)的轉(zhuǎn)速分析 20 單片機(jī)轉(zhuǎn)速計(jì)算程序 19 單片機(jī)程序設(shè)計(jì)思路 18 硬件調(diào)試 17 報(bào)警電路 14 顯示電路 11 復(fù)位電路 11 STC12C5A60S2 單片機(jī)簡(jiǎn)介 9 二次電路原件 8 磁電傳感器結(jié)構(gòu) 7 磁電傳感器的簡(jiǎn)介 single chip microputer。其優(yōu)點(diǎn)是電路簡(jiǎn)單，軟件功能完善，具有測(cè)量速度快、精度高、控制可靠 、 性價(jià)比高等特點(diǎn)。最終， 編寫程序調(diào)試運(yùn)行，分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果 。 文中首先闡述了該 設(shè)計(jì) 的 總體方案 、 實(shí)驗(yàn)的步驟 ， 并討論合適的測(cè)量方法 。本文 開發(fā)了基于 單片機(jī)的 電機(jī) 轉(zhuǎn)速 自動(dòng)檢測(cè) 系統(tǒng) 。 學(xué)號(hào)： 10463330 常 州 大 學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì) （ 2020 屆） 題 目 基于磁電傳感器的電機(jī)轉(zhuǎn)速自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 學(xué) 生 虞錦培 學(xué) 院 懷德學(xué)院 專業(yè)班級(jí) 電氣 101 校內(nèi)指導(dǎo)教師 李云峰 專業(yè)技術(shù) 職務(wù) 講師 二 ○ 一三 年 六 月 I 基于磁電傳感器的電機(jī)轉(zhuǎn)速自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 摘 要： 在工程實(shí)踐中，經(jīng)常會(huì)遇到測(cè)量轉(zhuǎn)速的 情況。 因此，轉(zhuǎn)速的測(cè)量具有一定的 工程 意義。選用的 磁電傳感器 將 電機(jī)的轉(zhuǎn)速 信號(hào)轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào) ， 所設(shè)計(jì)的放大電路將磁電傳感器輸出的電壓信號(hào)放大，經(jīng)過整形電路將正弦信號(hào)轉(zhuǎn)換為方波， 由單片機(jī) 進(jìn)行脈沖計(jì)數(shù)，并且通過 LCD 顯示電機(jī)的轉(zhuǎn)速。其次，介紹選用的 單片機(jī)和 LCD 顯示 等 電子元件 ，并 分析電路圖 各部分 的 功能。 本設(shè)計(jì)主要用 單片機(jī) 作為控制核心，由磁電傳感器、 LCD 顯示 組 成。 關(guān)鍵詞： 轉(zhuǎn)速測(cè)量；磁電傳感器；單片機(jī)； LCD 顯示 II Design of automatic motor speed detection system based on magoelectricity sensor Abstract： In engineering practice, we often encounter the situation of speed measurement, therefore, speed measurement has a certain engineering significance. This paper has developed motor speed detection system based on single chip magoelectric sensor selected , the speed signal of motor into voltage designed amplifier circuit,will amplify the voltage signal of magoelectric sensor output, After shaping circuit， sine signal will be converted into square wave, pulse counting by single chip microputer,and through the LCD display of the motor speed. This paper first expounds the design of overall scheme, experiment steps, and discuss the appropriate measurement method. Secondly, this paper introduces the selection of single chip microputer and LCD displays and other electronic ponents, and analyzes the functions of the parts of the circuit the end,write programs debugging and running, analyze the results of experimental. This design mainly used singlechip microputer as control core, and consists of magoelectric sensor, LCD advantage is simple circuit, software function is perfect, measuring speed, high precision, reliable control,high cost performance,etc. Key words： Speed measurement； Magic sensors。 LCD display III 摘要Ⅰ 目次Ⅲ 1 緒論 1 課題研究的目的和意義 1 磁電傳感器的研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì) 1 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) 2 轉(zhuǎn)速測(cè)量主要內(nèi)容 3 2 轉(zhuǎn)速測(cè)量系統(tǒng)的總體方案 3 電機(jī)測(cè)速的方案 3 電機(jī)轉(zhuǎn)速測(cè)量臺(tái)裝置示意圖 3 軟件設(shè)計(jì)思路 4 3 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 5 轉(zhuǎn)速測(cè)量原理 5 測(cè)頻法“ M 法” 5 測(cè)周期法“ T 法” 6 測(cè)頻測(cè)周法“ M/T 法” 6 轉(zhuǎn)速測(cè)量系統(tǒng)中應(yīng)用的方法 7 磁電感應(yīng) 8 磁電傳感器的應(yīng)用 9 單片機(jī)及其接口的設(shè)計(jì) 14 時(shí)鐘電路 15 按鍵電路 17 4 硬件 調(diào)試 和軟件 設(shè)計(jì) 18 單片機(jī)轉(zhuǎn)速程序設(shè)計(jì)思路及過程 19 子程序的設(shè)計(jì) 20 二 十進(jìn)制轉(zhuǎn)換程序 20 顯示程序 23 測(cè)速范圍 24 IV 測(cè)速分析 25 故障分析與解決方案 26 參考文獻(xiàn) 28 致謝 29 附錄 A 31 附錄 C在這種情況下，我們可 以通過磁電的方法，將轉(zhuǎn)速測(cè)量轉(zhuǎn)變?yōu)轭l率測(cè)量。近年來隨著電子技術(shù)的迅速發(fā)展，工業(yè)測(cè)控設(shè)備的不斷更新，頻率測(cè)量的方法和設(shè)備也有新的進(jìn)展。電機(jī)在運(yùn)行的過程中，需要對(duì)其運(yùn)行的平穩(wěn)性進(jìn)行監(jiān)測(cè)，適時(shí)對(duì)轉(zhuǎn)速進(jìn)行測(cè)量可以有效地反應(yīng)電機(jī)的狀況。磁電式傳感器 主要 是 通過 電磁感應(yīng) 的 原理，將輸入運(yùn)動(dòng)速度變換成感應(yīng) 的 電勢(shì)輸出的 一種 傳感器。它廣泛的用于建筑工業(yè)等領(lǐng)域中振動(dòng)、速度、加速度，轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)數(shù)等非電量的測(cè)量。 單片機(jī) ,也可以 稱單片微型計(jì)算機(jī)或單片微電腦。單片機(jī)誕生于 20 世紀(jì) 70 年代末，經(jīng)歷了三個(gè)階段，即 SCM、 MCU、 SoC。在我們的現(xiàn)實(shí)生活中，單片機(jī)的應(yīng)用無時(shí)無刻不在改變我們的生活，小到手機(jī)、水表、遙控，大到導(dǎo)彈導(dǎo)航、飛機(jī)控制，單片機(jī)的應(yīng)用都在影響著我們身邊的一切。以此來實(shí)現(xiàn)，對(duì)電機(jī)轉(zhuǎn)速的測(cè)量。由于它有較大的輸出功率，故配用電路較簡(jiǎn)單；零位及性能穩(wěn) 定；工作頻帶一般為10～ 1000Hz。 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。 磁電阻傳感元件是利用磁性材料的磁電阻效應(yīng) ,采用半導(dǎo)體工藝制成 ,還可進(jìn)一步和半導(dǎo)體電路集成在一塊芯片上 ,做成專用性器件?，F(xiàn)在有一種 81NiFe/Cr 多層膜制作的磁電阻式傳感器的新應(yīng)用 [2]。磁電阻元件與永磁塊組合構(gòu)成力矩傳感器，用于人體重心搖擺檢測(cè)。隨著全自動(dòng)動(dòng)平衡修正研究技術(shù)的發(fā)展 ,全自動(dòng)平衡機(jī)成為高品質(zhì)電機(jī)轉(zhuǎn)子生產(chǎn)的必要設(shè)備。傳統(tǒng)的動(dòng)圈型磁電傳感器由于其固有的結(jié)構(gòu)缺陷 ,經(jīng)常產(chǎn)生斷線故障 ,嚴(yán)重影響了設(shè)備的日常使用。我們的主要工作在于： (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]。近年我國從日本、意大利引 進(jìn)的幾套機(jī)組就采用了這種測(cè)速裝置。 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。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]。 在 一般情況下