单片机控制的电动机转速实时检测系统

单片机控制的电动机转速实时检测系统

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基于4-/4单片机控制的电动机转速实时检测系统

陈

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摘要：介绍了一种利用56"784-/4单片机和旋转式光电编码器构成的数字实时转速检测系统。给出了系统的硬件实现途径和软件设计方法，对系统的性能作了分析和评估。结果表明，系统将#$"法和"法相结合，可在全速范围内获得高分辨率。使用脉冲频率%-1&$9的光电测速器时，可获得:-;-!<的检测精度，用于标准的电机驱动系统和自动调速系统可获较好的控制精度。

关键词：检测系统；电机转速；设计；旋转编码器；单片机中图分类号："=13&>;’

文献识别码：?

0兰州工业高等专科学校，甘肃兰州

在工业过程实时控制中，转速的检测与控制一般占有很大的比重，它对系统的稳误差及动态响应性能都有着至关重要的影响。对于此类应用来讲，一个在较大速度范围内具有高分辨率的快捷而准确的测速系统是必不可少的。传统的模拟式测速仪受非线性、温度变化和元件老化等因素的影响，在转速检测过程中很难满足快速性和准确性要求。为此，一种可与计算机直接接口，具有高性能的数字式测速器件———旋转式光电编码器便应运而生。

在以光电编码器构成的测速系统中，常用的测速方法有!种："法、#$"法和#法。"法通过编码器两个相邻脉冲的时间间隔来确定转速，适合速度比较低的场合，当转速较高时其准确性较差；#法利用一段固定的时间间隔内的编码脉冲数来确定转速，其性能特点正好与"法相反，比较适

收稿日期：1--1.-%.-&

合于高速场合；#$"法则是前两种方法的结合，在整个速度范围内都有较好的准确性，但是对于低速，该方法需要较长的检测时间才能保证结果的准确性，无法满足转速检测系统的快速动态响应指标。本文提出一种基于微机控制的实时速度检测系统，在整个范围内都能满足响应的精度及动态响应

要求。

!设计基本思想

对于一个转速检测系统来说，其关键在于能

够使测速结果在整个转速范围内的准确性和分辨率为最佳，并满足快速的动态响应要求。为此，将速度范围分为两部分，分别采用两种方式进行检测：

!方式%理如图%所示。

对应于高速段，采用"法，其原

作者简介：陈瑞0%/2%,(@女，山西稷山人，兰州工高等专科学校讲师；7.ABCDEF9—GHIBJKLHMNABCD;FMA;

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离，能够克服高共模电压；采用调占空比过零触发方式对电炉进行温控，提高了系统的抗干扰能力。（&）通过软件实现程序升温，仪表温度控制系统所给出的升温曲线能满足氧化锆材料对升温速度的要求。

（’(仪表具有多种线性量程选择和必要的自诊断功能。

"结束语

在硫酸生产装置中，使用由)*+,%-%型直插

式微机化氧量自动分析仪组成的自动加料系统，不仅减轻了工人的劳动强度，而且保证了生产的平稳运行，减少了设备腐蚀及维修工作量，经济效益可观。该分析仪维修方便，平时维护工作量很小，在实际应用中取得了很好的效果。

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单片机控制的电动机转速实时检测系统

图#

方式#原理图

假设时钟频率为!，编码器每转脉冲数为"，则

对应的实际转速#为

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"#!" $$；%

!方式%对应于低速段采用&’(法，

相应原理如图%所示。

图!

方式!

原理图

!硬件实现

在计算机调速系统中大都采用光电编码器来测

量转速，由于它的输出为数字)脉冲*量，可以与计算机的接口直接相连。但是，光电编码器在低速时输出脉冲数很少，采用一般的计数方法很难保证准确性。为此，除了采用前述的基本思路外，还利用+#,+单片机的高速输入口进行计数，以提高测速精度。!"#

$%&$单片机高速输入口

+#,+单片机的高速输入单元-./有0个引脚，

每个引脚都有事件触发功能，可以检测出事件的变化，而某一引脚上事件发生的间隔可由+#,+内部的定时器$来捕获。在具体的应用中，可事先设定好高速输入单元-./的事件形式，通过+#,+相应的控制寄存器来编程和控制。本系统中利用定时器$来记录两个脉冲之间的时间间隔。!"!

硬件组成

光电编码器与电动机主轴直接联接，从而使编

自动化与仪表万方数据

!""!!#"码器转速与电机完全一致。为了提高测量精度和分辨率，将编码器的输出脉冲进行了四倍频。具体做法：利用一个外部逻辑接口电路将其二倍频，然后作为+#,+内部定时器%的输入时钟。由于+#,+的定时器%是一个上升沿和下降沿都触发的计数器，这样二倍频的信号经定时器%后就变为四倍频，从而简化了硬件电路的设计。光电编码器具有两路输出且相位互差,#1，使得二倍频的实现较为容易，只需

异或。同时，在正转和反转时编码器两路信号的超前和滞后关系也不相同，因此将它们接到+#,+的高速输入口，以进行正反转的判断。相应的硬件电路如图2所示。

图’检测电路示意图

’软件设计

程序设计的关键是能够在定时条件下及时进行

两种检测方式的转换，以减小对速度采样的影响。

通常采用设置标志的方法来实现，其程序流程如图0所示。

图(程序流程图

(性能分析

转速检测系统的性能主要取决于准确性和分辨

!"

单片机控制的电动机转速实时检测系统

文章编号：!""!#$$%%&’""’(")#""!*#")

压力传感器的温度补偿

王志敏

（承德石油高等专科学校工业技术中心，河北承德

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摘要：压力传感器是工程中常用的测量器件，由于温度的影响，其零点经常会发生漂移，因此需要对它进行温度补偿。介绍了由单片机控制的具有温度补偿功能的压力传感器设计方案，可以直接数字显示测量结果，具有良好的应用前景。关键词：压力传感器；温度补偿；零点漂移；单片机；-./转换中图分类号：01’!’2+

文献识别码：3

!引言

由于温度的影响，压力传感器经常会发生零

"压力传感器的温度补偿原理

压力传感器的测量原理如图!所示，四个桥臂

漂移，造成测量上的误差。传统的解决方法是尽可能保持温度的恒定，并采用热敏电阻给予温度补偿。但从实际工况出发，保持恒温不易做到，而电阻补偿方法操作过于繁复，给调试工作带来诸多困难。此外，由于压力传感器的四个桥臂的应力变化不尽相同，零点调节难以实现。由单片机控制的具有温度补偿功能的压力传感器，具有操作简便，误差小，精度高等特点，并可直接数字显示测量结果。

收稿日期：’""’#")#"%

电阻!值均随压力变化而改变。

图!压力传感器测量原理图

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率，而准确性直接受到光电编码器性能的影响。这是因为编码器在制造过程中所形成的分割误差总是存在，但是可以采用各种方法尽可能减少其影响。在本系统中，对应于方式’&4.0法(的准确性可用下式表示：

"5"6789:&#$%:.+"(;!<，

式中："6为分割误差。由于转速检测是在编码器相邻两个脉冲的基础上进行计算，与方式!&0法(相比，其分割误差稍大一些，因此应选用具有高精度的光电编码器。

检测的分辨率是指当时钟计数器值&’每变化!时所对应的转速变化量。在本系统可采用下式表示：

!)。’5

#&’!&’

结果表明，本系统采用4.0法和0法相结合，可在全速范围内获得高分辨率。

#结束语

所述两种检测方法及相应电路，可在不损失精

度和分辨率的前提下获得快速响应。实验表明，在使用脉冲频率!"’%.=的光电测速器时，可获得>

"?")@的检测精度。用于标准的电机驱动系统和自动调速系统，可获得较好的控制精度。

参考文献：

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本文来源：https://www.bwwdw.com/article/dtf1.html