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时间:2020-09-20
《电机转速测量系统设计说明.doc》由会员上传分享,免费在线阅读,更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、...摘要:设计一个电机转速测量系统,该系统是由光电转换电路,整形电路,晶体振荡器电路,分频电路,倍频电路,时序控制电路和计数、译码、驱动、显示电路组成。电机转速的测量围为6000r/min~30000r/min,测量的相对误差%。该电路通过整形电路输出方波,通过倍频电路将方波信号的频率扩展,再和分频电路出来的频率为1/6Hz的信号计数、译码显示、锁存、清零等功能。关键字:光电转化;分频;倍频;时序控制;计数一、概述该课程设计是关于直流电动机转速的测量。转速时电动机极为重要的一个状态参数,在很多
2、运动系统的测控中,都需要对电机的转速进行测量,速度测量的精度直接影响系统的控制情况,他是关系测控效果的一个重要因素。不论是直流调速系统还是交流调速系统,只有转速的高精度检测才能得到高精度的控制系统。电机转速一般指电机转子的每分钟转数,通常用r/min表示,是各类旋转电机运行过程中的一个重要的量。本次课程设计就选用光电测速法,包括光电转换电路,整形电路,晶体振荡电路,分频电路,倍频电路,时序控制电路和计数、译码、驱动、显示电路组成,电机转速的测量围为6000r/min~30000r/min,并用5
3、位LED数码管显示出相应的电机转速。二、方案论证目前测量转速的方式主要有两种。一种是将转速转化为模拟信号,对模拟信号进行测量。如基于线性霍尔传感器的测速发电机是将转速直接转换为电压信号,然后测量其电压。另一种是将转速信号转化为脉冲信号,然后用数字系统部的时钟来对脉冲信号的频率进行测量。方案一:控制器C8051F060主要完成转速脉冲的采集、16位定时计数器计数定时、运算比较,片集成的12位DAC0控制转速,并且通过7279显示接口芯片实现数码显示等多项功能。系统采用外部晶振,系统时钟SYSCLK
4、等于18432000,T0定时1 ms,初始化时TH0=(-SYSCLK/1000)*8;TL0=-SYSCLK/1000。等待1 s到,输出转速脉冲个数N,计算电机转速值。将1 s的转速值换算成1 min的电机转速值,并在LED上输出测量结果。原理方框图如图1所示:电机霍尔传感器脉冲信号放大C8051-F0607279LED图1方案一原理框图方案二:此方案中包括光电转换电路,整形电路,闸门电路,晶体振荡电路,分频电路,倍频电路,控制电路和计数、译码、驱动、显示电路。原理方框图如图2所示:...
5、....光电转换电路整形电路闸门电路计数、译码、驱动、显示电路输入信号晶体振荡器电路分频电路控制电路图2方案二原理框图在电动机轴上直接安装一个圆盘,在圆盘上开5个均匀的小孔,当电动机旋转时光源通过小孔投射到光敏三极管上,就产生了一序列的脉冲信号,光敏三极管产生的脉冲信号频率正比于电机转速。经过整形电路将输入信号变成方波,再用四倍频电路使整形后的信号频率变为原来的四倍。晶体振荡电路输出的波形经过216分频电路,使之产生0.5Hz的基准信号,再经过3分频,产生一个1/6Hz的基准信号,把经过倍频的光
6、电转换后的信号计数并显示出来。比较:方案一的缺点是被测信号易受电磁干扰和温度变化的影响。方案二的优点在于抗干扰能力强、不受温度变化影响、稳定性好,而且精度高。所以综合考虑选择方案二。三、电路设计1、光电转换电路光电转速传感器原理示意图如图3所示:ΩΩ在被测电机轴上安装一测试盘,圆盘上有15个均匀圆孔。当光束通过小孔时,投射到光敏三极管上产生电信号,当光束被无空部分遮住时,光敏三极管无信号。光敏三极管产生的脉冲信号频率正比于电机转速n。R1和R2为两个为1KΩ的限流电阻,LED1持续发光,光线通过
7、带有圆孔的挡板,变成间断的光信号。光敏三极将接收到的光信号转化成电信号,作用于以后的系统。图3光电转换电路原理图.......1、整形电路整形电路用的是555定时器构成的施密特触发器,利用施密特触发器,将输入的信号进行整形,输出为方波。2和6管脚连在一起接输入信号,从3管脚输出,输入信号与输出信号反相,在5管脚接入0.01F的滤波电容,接法及波形如图4,图5所示:vIvo图4用555定时器接成的施密特触发器vo图5整形后输出波形图555定时器的电压输出特性如下,特性原理图如图6所示:a.输入电压
8、vI=0V时,输出电压vo输出高电平。b.当vI上升到时,vo输出低电平。当vI由继续上升,vo保持不变。c.当vI下降到时,电路输出跳变为高电平。而且在vI继续下降到0V时,电路的这种状态不变。.......图6用555定时器接成的施密特触发器电压输出特性原理图3、倍频电路四倍频电路原理相当于两个二倍频级联,当A点输入为高电平时,从U28输出为低电平,D点输出为高电平,C5充电,同时C4放电,随着C点电压的逐渐升高,当其电压大于2.8V时,D点输出为低电平;当A点输入为低电平时,从U28输出为
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