光电转速计课程设计报告

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1、山东理工大学光信息科学与技术课程设计说明书光信息科学与技术课程设计报告设计题目：光电转速计设计专业：光信息科学与技术班级：学号：学生姓名：指导老师：设计时间：2012年下学期2012年7月1日13山东理工大学光信息科学与技术课程设计说明书目录一、系统方案设计31.1概述31.2系统方案图3二、工作原理42.1电动机控制模块设计42.1.1电机控制系统电路原理42.1.2控制单元主要元器件的选择52.2光电检测模块设计52.2.1光电耦合器52.2.2光电耦合开关72.3数据处理及显示模块82.3.1数据处理及显示模块原理82.3

2、.2主要元器件的介绍9三、实验测试过程及结果113.1实验过程113.2实验结果12四、课程设计心得体会12五、参考文献1313山东理工大学光信息科学与技术课程设计说明书一、系统方案设计1.1概述在工业生产和科学实验中，转速的测量是一个很重要的问题。有关测量转子速度的方法有很多，但大部分比较复杂。物体运动的速度可分为线速度和加速度。随着生产过程自动化程度的提高，开发出了各种各样的检测线速度和角速度的方法，如磁电式速度计、光电速度计、测速发动机等。由于光电测量方法灵活多样，可测参数众多，一般情况下又具有非接触、高精度、高分辨率、高

3、可靠性和响应快等优点，加之激光光源、光栅、CCD器件、光导纤维等的相继出现和成功应用，以及电子技术、数字化的智能仪表的迅速发展，使得光电传感器在检测和控制领域得到了广泛的应用。1.2系统方案图片外存储器电机调速系统面板控制接口光电传感器装置显示单元LED单片机处理单元放大、整形电路数据采集卡A/D图1系统方案框图图2系统方案实物图13山东理工大学光信息科学与技术课程设计说明书二、工作原理本转速计系统主要包含电动机控制模块、光电检测模块、数据处理及显示三大模块，通过对信号的采集、A/D转换、信号滤波、整流、稳压、放大等一系列的处理

4、，使其转换为可以被单片机识别处理的高低电平脉冲信号，利用AT89S51单片机以及ICL7109A/D转换芯片完成对信号的计数及显示处理，使LED数码显示管能够直接显示出电机的转速。2.1电动机控制模块设计2.1.1电机控制系统电路原理下图为电机控制系统电路原理图：直流电动机的转速与加在电动机两端的电压成正比，电压越高，转速越快。该电路采用电压反馈方式控制电动机的转速，NE555为比较器工作方式，3脚输出电压的占空比受2脚电压的控制，调节W1可以设定电动机的转速。当电动机两端电压增大时，其转速超过设定的转速，此时R1上电压降增大，

5、该压降馈送到NE555的2脚，则3脚输出脉冲电压的占空比减小，即脉冲高电平时间变短，Q1导通时间缩短，加到电动机两端电压降低，电动机转速下降，从而保持电动机转速为恒定值。图3电机控制系统原理图2.1.2控制单元主要元器件的选择控制单元主要采取了NE555芯片，它属于555系列的计时IC的其中的一种型号，555系列IC的接脚功能及运用都是相容的，只是型号不同的因其价格不同其稳定度、省电、可产生13山东理工大学光信息科学与技术课程设计说明书的振荡频率也不大相同；而555是一个用途很广且相当普遍的计时IC，只需少数的电阻和电容，便可产

6、生数位电路所需的各种不同频率之脉波讯号。图4NE555芯片及其内部功能框图选取该芯片其是因为它具有以下特点：²只需简单的电阻器、电容器，即可完成特定的振荡延时作用。其延时范围极广，可由几微秒至几小时之久。²它的操作电源范围极大，可与TTL，CMOS等逻辑电路配合，也就是它的输出电平及输入触发电平，均能与这些系列逻辑电路的高、低电平匹配。²其输出端的供给电流大，可直接推动多种自动控制的负载。²它的计时精确度高、温度稳定度佳，且价格便宜。2.2光电检测模块设计2.2.1光电耦合器1)光电耦合器件的含义在工业检测、电信号的传送处理和计

7、算机系统中，常用继电器、脉冲变压器和复杂的电路来实现输入、输出端装置与主机之间的隔离、开关、匹配和抗干扰等功能。而继电器动作慢、有触点工作不可靠；变压器体积大，频带窄，所以它们都不是理想的部件。随着光电技术的发展，70年代以后出现了一种新的功能器件——光电耦合器件。它是将发光器件(LED)和光敏器件(光敏二、三极管等)密封装在一起形成的一个电—光—电器件，如下图所示。图5把发光器件与光敏器件封装在一起构成光电耦台器件13山东理工大学光信息科学与技术课程设计说明书这种器件在信息的传输过程中是用光作为媒介把输入边和输出边的电信号耦合

8、在一起的，在它的线性工作范围内，这种耦合具有线性变化关系。由于输入边和输出边仅用光来耦合，在电性能上完全是隔离的。因此，光电耦合器件的电隔离性能、线性传输性能等许多特性都是从“光耦合”这一基本特点中引伸出来的。故有人把光电耦合器件也称为光电隔离器或光电耦合器。这