毕业设计---转速测量系统设计

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1、转速测量系统设计一、题目确定在各种工业生产领域里都活跃着各式各样的旋转机械，如何正确地测量这些旋转机械的转速，并加以控制，这对利用旋转机械，获得输出动力的用户来说，是一项不可缺少的工作。二、方法选择转速的测量方法多种多样，利用传感器来测量是现今最通用的路径。广泛应用的传感器有光电传感器、电磁传感器、集成电路传感器等。把一个光发射器和一个接收器面对面地装在一个槽的两侧的是槽形光电。发光器能发出红外光或可见光，在无阻情况下光接收器能收到光。但当被检测物体从槽中通过时，光被遮挡，光电开关便动作。输出一个开关控制信号，切断或接

2、通负载电流，从而完成一次控制动作。槽形开关的检测距离因为受整体结构的限制一般只有几厘米。因此我们选用光电感应式传感器来完成。三、设计流程图马达齿轮转速传感器数显放大电路图1设计流程图四、实现功能由光电转速传感器采集数字信号经由放大电路后，输入数显电路板，显示被测量齿轮的转速。五、光电式转速传感器的工作原理光电式转速传感器工作在脉冲状态下，它是将轴的转速变换成相应频率的脉冲，然后测出脉冲频率就测得转速的数值。这种测速方法具有传感器结构简单、可靠、测量精度高等优点。8图2直射式光电转速传感器的结构原理图上图所示即为直射式光

3、电转速传感器的结构原理。它是由装在输入轴上的开孔盘、光源、光敏元件以及缝隙板所组成，输入轴与被测轴相连接。从光源发射的光，通过开孔盘和缝隙照射到光敏元件上，使光敏元件感光。开孔盘上开有一定数量的小孔，当开孔盘转动一周，光敏元件感光的次数与盘的开孔数相等，因此产生相应数量的电脉冲信号。这种结构的传感器由于开孔盘尺寸的限制，其开孔数目不可能太多，使应用受到限制。图中的开孔盘也可换为齿轮，效果一样。图3光电式转速传感器的脉冲变换电路光电式转速传感器的脉冲变换电路如上图所示，VTO1为光敏三极管，当有光照时，光电流I增加使VT

4、2导通，作用到由VT3和VT4组成的射极耦合触发器，使其输出U0为高电位。反之，U0为低电位。传感器的输出脉冲信呈U0送到测量电路时行计数。六、计数电路工作原理分析6.1主要原理：由于光电传感器最终输出输出为数字信号，所以我们对输出信号采集后，在单位时间内统计有多少个高频信号，就可以间接的测得转速，单位（转/分）。6.2主要元器件8本实验中用到的主要元器件有：译码器4511BD加法器4518BD触发器4013BD时钟芯片PCF8583其性能指标见下图：88图4各主要元器件及其性能指标时钟芯片PCF8583及周围元件组成

5、的局部电路能产生高精度的频率为1Hz的方波信号。图5产生的方波信号图86.3基本思想当接入输入信号后，电路将记录在时钟芯片产生的一个周期信号内输入信号的脉冲数，此脉冲数即为输入信号的频率。6.4电路分析在没有接入输入信号时，两个触发器的Q端均处于低电平状态。电路进入工作状态后，当时钟芯片产生的时钟信号脉冲的上升沿到来时，触发器的Q端被置为高电平，随后电容要进行充放电过程，由于时间常数很小，触发器的Q端又很快处于低电平状态，形成一个尖峰脉冲，将加法器和计数器全部清零。这时输入信号的脉冲每经过一个下降沿，加法器就完成一个加

6、一的操作。每完成十个加一的操作，各位端加法器的端就会产生一个下降沿的脉冲，使得十位端加法器完成一个加一的操作，实现进位。1秒后，即时钟信号经历了一个周期后，时钟芯片产生的时钟信号脉冲的上升沿再次到来，触发器的Q端又被置为高电平，随后电容要进行充放电过程，形成一个尖峰脉冲，使译码器完成锁存操作，并使显示器显示所记录的脉冲数（即输入信号的频率）。七、实验测试图8八、课程设计的收获和体会此次课程设计是我们作为精密仪器专业学生第一次完成的较为全面的测试技术及其传感器应用训练。通过这次课程设计，我们感觉到应用测试技术基础是一门实

7、用性较强的课程。平时我们在课堂上学到的都是一些理论性的东西，信号的傅立叶变换，频谱分析，信号的调制与解调，以及调理电路与数字处理等等，在这次课程设计过程中都得到了实践与应用。因此说，课程设计是测试技术基础课程重要的教学环节，我们学习测试技术基础就是为了能够培养我们应用传感器技术的能力和结构创新的能力。我们在这次课程设计中有很多收获。第一、课程设计使我们综合运用了测试技术基础课程及有关先修课程（例如控制工程基础、数字电子技术、模拟电子技术等）的知识，使我们对以前所学到的理论知识有了更深的了解，同时起到了巩固、融会贯通及扩

8、展有关传感器技术知识的作用。第二、课程设计的内容使我掌握了传感器功能实现的一般方法和步骤。通过把理论的东西运用到实践中，使我们加深了对理论知识的理解。第三、提高了有关的工艺能力，如创新能力、动手8能力以及计算机辅助设计（Labview）能力，同时使我们对光电传感器的工作原理和发展现状有了更深一步的了解，具备了基本的查资料和手册的能