检测技术电机转速实验平台设计-2017年10月.docVIP

传感器原理与应用课程设计 专 业： 设计题目： 班级学生姓名： 学号：指导教师：分院：教研室主任： 摘要 在工程实践中，经常会遇到各种需要测量转速的场合，测量转速的方法分为模拟式和数字式两种。模拟式采用测速发电机为检测元件，得到的信号是模拟量。数字式通常采用光电传感器，霍尔元件等为检测元件，得到的信号是脉冲信号。随着微型计算机的广泛应用。 本设计主要用作为控制核心LED数码显示器、MAX232CPE电平转换、RS232构成。同时，专设数字频率对传感器输出的频率信号进行显示。充分发挥了的性能。第一章 绪论 1 1.1 本设计课题的目的和意义 1 1.2 数字式转速测量系统的发展背景 1 1.3转速测量方法概述 2 第二章 系统方案提出和论证 4 2.1 测量系统的构成 4 2.2 转速测量的方法 5 2.3 转速测量方案的选择 7 2.3.1霍尔传感器测量方案 8 2.3.2 光电传感器测量方案 9 2.3.3 涡流传感器测量方案 10 2.3.4传感器测转速方案的确定 11 第三章 系统硬件设计 13 3.1 光电传感器转速测量 13 3.2 霍尔传感器转速测量 15 总结与体会 17 参考文献 18 附录 19 第一章 绪论 1.1 本设计课题的目的和意义 转速是工程中应用非常广泛的一个参数，其测量方法较多，而模拟测量及模拟处理一直是转速测量的主要方法，这种测量方法已不能适应现代科技发展的要求，在测量范围和测量精度上，已不能满足大多数系统的使用。随着大规模及超大规模集成电路技术的发展，数字系统测量达到普遍应用，特别是单片机对脉冲数字信号的强大处理能力，使得全数字测量系统越来越普及，其转速测量系统也可以用全数字化处理。在测量范围和测量精度方面都有极大的提高，因此，本课题的目的：对各种测量转速的基本方法给予分析，针对不同的应用环境，利用80C51设计一种数字化测量系统，从提高测量精度的角度出发，分析讨论产生误差的原因，为今后的实际使用提供借鉴。 本次设计以传感器为中心，设计全数字化的测量转速系统，在工业控制和民用电器中都有较高的使用价值。如：数控机床的电机转速检测和控制、水泵流量控制、车辆里程表、车速表等。其次，该转速测量系统由于采用全数字化结构，因而可以很方便的和工业控制计算机进行连接，从而实现远程管理和控制，进一步提高现代化水平。 1.2 数字式转速测量系统的发展背景目前国内外测量电机转速的方法很多，按照不同的理论方法，先后产生过模拟测速法如离心式转速表、用电机转矩或者电机电枢电动势计算所得、同步测速法如机械式或闪光式频闪测速仪以及计数测速法。计数测速法又可分为机械式定时计数法和电子式定时计数法。传统的电机转速检测多采用测速发电机或光电数字脉冲编码器，也有采用电磁式利用电磁感应原理或可变磁阻的霍尔元件等、电容式对高频振荡进行幅值调制或频率高分辨率和高精度的优点加之激光源、光栅、光学码盘、CCD 器件、光导纤维等的相继出现和成功应用使得光电传感器在检测和控制领域得到了广泛的应用。而采用光电传感器的电机转速测量系统测量准确度高、采样速度快、测量范围宽和测量精度与被测转速无关等优点 可远距指示 测速发电机 电容式 利用电容充、放电与转速成正比的关系 中、高速 同步式 机械式 转动带槽的圆盘，观察旋转体的同步关系 中速 闪光式 用已知频率闪光测出旋转体同步的频率 中、高速 一般的转速测试可用机械式转速表、发电机式转速表以及频闪式测速表，但在有些情况下，其测量精度，瞬时稳定度不能满足更高的要求，因此，在测量方法和传感器的选择上显得尤为重要。常用的传感器种类有光电传感器、电磁式传感器、电容式传感器等，而测量方法上有测量转速期、转速频率等。就转速测量原理而言，大体可分为三大类，一是用单位时间内测得物体的旋转角度来计算速度，例如在单位时间内，累计转速传感器发出的N个脉冲，即为该单位时间内的速度。这种以测量频率来实现测量转速的方法，称测频法，即“M”法；另一类是在给定的角位移距离内，通过测量这一角位移的时间来进行测速的方法，称测周法，即“T”法，如给定的角位移Δθ，传感器便发出一个电脉冲周期，以晶体震荡频率而产生的标准脉冲来度量这一周期时间，再经换算可得转速。这两种测速方法各有缺点，“M”法一般用于高速测量，在转速较低时，测量误差较大，而且，检测装置对转速分辨能力也变差；而“T”法一般用于低速测量，速度越低测量精度越高，但在测量高转速时，误差较大；结合这两种测量方法就可以得出第三种测量方法，即“M/T”法结合这两种方法的优点，一方面象“M”法那样在对传感器发出的脉冲计数的同时，也象“T”法那样计取脉冲的时间，通过计算即可得出转速值。在实际测量中，还须设定定时时 间，兼顾高、低转速时的精度影响，适时调