基于msp430单片机的旋转机械转速测量

《基于msp430单片机的旋转机械转速测量》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。

1、第27卷第3期佛山科学技术学院学报(自然科学版)Vo1．27No．32009年5月JournalofFoshanUniversity(NaturalScienceEdition)May2009文章编号：l008—0171(2009)03—0017-04基于MSP430单片机的旋转机械转速测量江文鑫，汪建晓(1．佛山科学技术学院机电工程系．广东佛山528000；2．华南理工大学机械与汽车工程学院．广东广州510641)摘要：介绍测量旋转机械转速的常用方法，分析各种方法的原理和测量误差。利用基于MSP430单

2、片机的硬件测试系统，对周期测速法进行改进。实现了较高精度、较宽范围的转速测量。关键词：转速；测量；单片机中图分类号：TH824．1文献标识码：A在工程实践中，经常需要测量旋转机械的转速。对于一些场合，不仅需要精确的转速测量，且要求实时性、可观性j。例如在转子动平衡检测过程中，转速测量的准确度将直接的影响到对振动信号的采集，进而影响到转子振动幅值和初相位值的准确提取。随着大规模集成电路技术的高速发展，微处理器在工业中得到广泛的应用，单片机引入转速的测量可取得显著的效果j。TI公司的16位MSP430系列单片

3、机具有低电压、超低功耗、强大的处理能力、高性能模拟技术、丰富的片内外设及其多样性、系统工作稳定等性能]，在工业控制中得到了广泛应用。l转速测量的基本原理和误差分析目前的转速测量以数字式为主，通常采用光电传感器、编码器等作为检测元件，得到脉冲信号。由脉冲信号测量转速的方法主要有频率法、周期法和综合法等。1．1频率法频率法是在设定的定时时间T(s)内读取脉冲数M，由M。／丁计算出转速。假设转子转动一圈，发出的脉冲数为P，则转子的转速(r／min)可表示为60Mzn一=—。(‘1l)J在此方法中，由于采样时间丁

4、和脉冲的发出不能保持同步，因此．将有可能产生一个脉冲的量化误差，故转速的变化如下60M1460，：——一一-一一±An，(2)其相对误差为An160×1===。(3)由式(3)可知，随着n的增大而减少。可见。此测量方法适用于高速测量，转速越低，误差越大。收稿日期：2008—12—30作者简介：江文鑫(1983一)，男，广东揭阳人．华南理工大学与佛山科学技术学院联合培养硕士研究生。汪建晓(1964一)，男。河北蠡县人．佛山科学技术学院教授。博士．硕士生导师。18佛山科学技术学院学报(自然科学版)第27卷1．

5、2周期法周期法是通过测量相邻的两个脉冲的时间间隔71，(s)而得到转速的。设单片机的时基频率为f(Hz)，计数值为，P依然是转子转动一周所发出的脉冲数目，则转速(r／min)可以表示为旦，z一—TP一—M—P。a(【4)e2同理，会产生1个脉冲的量化误差，故转速的变化为，，，一==—(—M=————————————一一==一M2(M21千——P一M—一==，’±—卜△，、，’z，，．(I5)l土1)PP±)。2(M2±1)“_上。⋯’2其相对误差为一一o一面一。。㈤(6)P一，2一‘由式(6)可知，随着n

6、的减少而减少。可见，此测量方法适合于低速测量，转速越高，误差越大。1．3综合法综合法的主要特点是：不固定定时时间，设法使脉冲和丁同步。测量开始后，当第一个脉冲的上升沿(或下降沿)到来时，启动一个计数器对脉冲数开始计数，同时启动一个定时器对时基脉冲计数定时，当定时时间一到，脉冲计数停止计数，这段定时时间为71，同时再启动一个定时器对时基脉冲计数定时，直至再来一个脉冲的上升沿(或下降沿)，则停止计数定时，这段定时时间为丁。设2次时基脉冲的数目分别为和Mt，时基频率为，故总的定时时间为丁一丁l+T2：—M3+M

7、4广，(7)将式(7)代入式(1)得一，z=×。㈣，同理，这里的M4会产生1个量化误差，故得到转速的变化为，60fMl王一60fMl、，60f×M1．A．x]：==士n其相对误差为AnO=M。+M±1。(10)，2由式(8)得M。+M4=，(11)由式(1)得M一M3Pn。(12)将式(11)、(12)代入式(1O)得=：：南。(13)由式(13)可知，这种测试方法的相对误差与转速无关，故可以适应于各种转速的测量。2硬件设计2．1转速测量算法f本测试系统采用周期法测量转速，当时基频率一定时，随着转速的增加

8、，误差会越来越大，但是，如果系统采用较高的时基频率厂，误差则会相对较小。第3期江文鑫等：基于MSP430单片机的旋转机械转速测量19本系统采用的是MSP430F449单片机，它可以使用多个时钟源产生多个时钟信号，支持的最高时基频率f_-8×10Hz。本测量系统利用一种MSP430F449单片机开发板实现，该开发板具有的最高时基频率为厂一4×10Hz。由于定时器是16位的，最大的计数值M：65535，所以系统能够检测到的最低转速