电机转速测量系统
更新时间:2023-07-20 16:48:01 阅读量: 实用文档 文档下载
电机课程设计
题 目: 电机转速测量系统 院 (系): 机电工程学院
专 业: 电气工程及其自动化
学生姓名: 蒋明波
学 号: 0500120308
指导教师: 高鹏
职 称: 副教授
2008年 7 月 4 日
目录:
1、摘要------------------------------------------------------------------------------------------------------3
2、系统结构----------------------------------------------------------------------------------------------3
3、获取脉冲信号的方法----------------------------------------------------------------------------4 3、1霍尔传感器-------------------------------------------------------------4 3、2 光电传感器-------------------------------------------------------------5
3.3光电编码器-------------------------------------------------------------6
4、硬件连接图及原理------------------------------------------------------------------------------6
5、实验程序及分析-----------------------------------------------------------------------------------8
6.仿真-----------------------------------------------------------------15
7、PROTEL DXP原理图-------------------------------------------------------------------16
8、PCB图-------------------------------------------------------------------------------------------------16
9、硬件调试结果与分析-------------------------------------------------------------------------17
10、谢词---------------------------------------------------------------------------------------------------17
11、参考文献--------------------------------------------------------------------------------------------18
1.摘要
测速是工农业生产中经常遇到的问题,学会使用单片机技术设计测速仪表具有很重要的意义。
要测速,首先要解决是采样的问题。在使用模拟技术制作测速表时,常用测速发电机的方法,即将测速发电机的转轴与待测轴相连,测速发电机的电压高低反映了转速的高低。使用单片机进行测速,可以使用简单的脉冲计数法。只要转轴每旋转一周,产生一个或固定的多个脉冲,并将脉冲送入单片机中进行计数,即可获得转速的信息。
2.系统结构
本文主要针对电机的转速进行测量,然后用数码管把电机的转速显示出来!
本装置主要有两部分构成。1光电测速部分。2测得的脉冲处理处理和显示部分!
光电测速部分主要由光电传感器构成!脉冲处理部分主要经施密特触发器对接收到的脉冲进行波形校正,由单片机的T1口输入,经80C51处理后显示输出电机的转速
下面我们来了解一下光电测速部分!
。
3、脉冲信号的获得
可以有多种方式来获得脉冲信号,这些方法有各自的应用场合。下面逐一进行分析。
3.1霍尔传感器
霍尔传感器是对磁敏感的传感元件,常用于开关信号采集的有CS3020、CS3040等,这种传感器是一个3端器件,外形与三极管相似,只要接上电源、地,即可工作,输出通常是集电极开路(OC)门输出,工作电压范围宽,使用非常方便。如图1所示是CS3020的外形图,将有字面对准自己,三根引脚从左向右分别是Vcc,地,输出。
此主题相关图片如下:
1.jpg
图1 CS3020外形图
使用霍尔传感器获得脉冲信号,其机械结构也可以做得较为简单,只要在转轴的圆周上粘上一粒磁钢,让霍尔开关靠近磁钢,就有信号输出,转轴旋转时,就会不断地产生脉冲信号输出。如果在圆周上粘上多粒磁钢,可以实现旋转一周,获得多个脉冲输出。在粘磁钢时要注意,霍尔传感器对磁场方向敏感,粘之前可以先手动接近一下
传感器,如果没有信号输出,可以换一个方向再试。 这种传感器不怕灰尘、油污,在工业现场应用广泛。
3.2.光电传感器
光电传感器是应用非常广泛的一种器件,有各种各样的形式,如透射式、反射式等,基本的原理就是当发射管光照射到接收管时,接收管导通,反之关断。以透射式为例,如图2所示,当不透光的物体挡住发射与接收之间的间隙时,开关管关断,否则打开。为此,可以制作一个遮光叶片如图3所示,安装在转轴上,当扇叶经过时,产生脉冲信号。当叶片数较多时,旋转一周可以获得多个脉冲信号。
图2光电传感器的原理图
此主题相关图片如下:
3.jpg
图3遮光叶片
3.3.光电编码器
光电编码器的工作原理与光电传感器一样,不过它已将光电传感器、电子电路、码盘等做成一个整体,只要用连轴器将光电传感器的轴与转轴相连,就能获得多种输出信号。它广泛应用于数控机床、回转台、伺服传动、机器人、雷达、军事目标测定等需要检测角度的装置和设备中。如图4所示,是某光电编码器的外形。
此主题相关图片如下:
4.jpg
图4 成品光电编码器
这次课设我选的是光电传感器,采用穿透法测量电机转速。光电传感器的原理上面有详细的介绍。
当不透光的物体挡住发射与接收之间的间隙时,开关管关断,否则打开。为此,可以制作一个遮光叶片如图3所示,安装在转轴上,当扇叶经过时,产生脉冲信号。当叶片数较多时,旋转一周可以获得多个脉冲信号。 这里我们才用转10个孔的方式!在一分钟的时间内,假如产生了10000脉冲,则电机的转速就为1000r/min.
4、硬件连接
测速的方法决定了测速信号的硬件连接,测速实际上就是测频,
因此,频率测量的一些原则同样适用于测速。
通常,可以用计数法、测脉宽法和等精度法来进行测试。所谓计数法,就是给定一个闸门时间,在闸门时间内计数输入的脉冲个数;测脉宽法是利用待测信号的脉宽来控制计数门,对一个高精度的高频计数信号进行计数。由于闸门与被测信号不能同步,因此,这两种方法都存在±1误差的问题,第一种方法适用于信号频率高时使用,第二种方法则在信号频率低时使用。等精度法则对高、低频信号都有很好的适应性。
这里为简化讨论,仅采用计数法来进行测试。
如上图:因为光电传感器不好仿真,这里我们采用了555芯片构成一个施密特触发器,由光电传感器得到的脉冲由2,5脚输入,经3脚输出接到单片机的T1(P3.5).。经89C51编程处理后由P1口输出
通过数码管显示出转速!
5、实验程序及分析
测量转速,使用光电传感器,被测电机带动纸片旋转,我们在纸片上开了10小孔,电机每旋转一周就会产生10个脉冲,产生12个脉冲,要求将转速值(转/分)显示在数码管上。
实验程序如下:
#include <REG52.H>
#define uchar unsigned char
#define uint unsigned int
#define ulong unsigned long
#define LED_DAT P1
sbit LED_SEG0 = P0^3;
sbit LED_SEG1 = P0^2;
sbit LED_SEG2 = P0^1;
sbit LED_SEG3 = P0^0;
//sbit pin_SpeedSenser = P3^5; //光电传感器信号接在T1上 #define TIME_CYLC 100 //12M晶振,定时器10ms 中断一次 我们1秒计算一次转速 // 1000ms/10ms = 100
#define PLUS_PER 10 //码盘的齿数 ,这里假定码盘上有10个齿,即传感器检测到10个脉冲,认为1圈
#define K 100.0 //校准系数
unsigned char code table[]=
{0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f};
uchar data Disbuf[4];// 显示缓冲区
uint Tcounter = 0; //时间计数器
bit Flag_Fresh = 0; // 刷新标志
bit Flag_clac = 0; //计算转速标志
bit Flag_Err = 0; //超量程标志
//在数码管上显示一个四位数
void DisplayFresh();
//计算转速,并把结果放入数码管缓冲区
void ClacSpeed();
//初始化定时器T0
void init_timer0();
//初始化定时器T1
void init_timer1();
//延时函数
void Delay(uint ms);
void it_timer0() interrupt 1 /* interrupt address is 0x000b */
TF0 = 0; //d定时器 T0用于数码管的动态刷新
//
TH0 = 0xC0; /* init values */
TL0 = 0x00;
Flag_Fresh = 1;
Tcounter++;
if(Tcounter>TIME_CYLC)
{ Flag_clac = 1;//周期到,该重新计算转速了
}
}
void it_timer1() interrupt 3 /* interrupt address is 0x001b */ {
TF1 = 0; //定时器T1用于单位时间内收到的脉冲数
//要速度不是很快,T1永远不会益处
Flag_Err = 1; //如果速度很高,我们应考虑另外一种测速方法,:脉冲宽度算转速
}
void main(void)
{
Disbuf[0] = 0; //开机时,初始化为0000
Disbuf[1] = 0;
Disbuf[2] = 0;
Disbuf[3] = 0;
init_timer0();
init_timer1();
while(1)
{
if(Flag_Fresh)
{ Flag_Fresh = 0;
DisplayFresh(); // 定时刷新数码管显示
}
if(Flag_clac)
{ Flag_clac = 0;
ClacSpeed(); //计算转速,并把结果放入数码管缓冲区 Tcounter = 0;//周期定时 清零
TH1=TL1 = 0x00;//脉冲计数清零
}
if(Flag_Err) //超量程处理
{
//数码管显示字母'EEEE'
Disbuf[0] = 0x9e; //开机时,初始化为0000
Disbuf[1] = 0x9e;
Disbuf[2] = 0x9e;
Disbuf[3] = 0x9e;
while(1)
{ DisplayFresh();//不再测速 等待复位i
}
}
}
}
//在数码管上显示一个四位数
void DisplayFresh()
{
P2 |= 0xF0;
LED_SEG0 = 0;
LED_DAT = table[Disbuf[0]];
Delay(1);
P2 |= 0xF0;
LED_SEG1 = 0;
LED_DAT = table[Disbuf[1]];
Delay(1);
P2 |= 0xF0;
LED_SEG2 = 0;
LED_DAT = table[Disbuf[2]];
Delay(1);
P2 |= 0xF0;
LED_SEG3 = 0;
LED_DAT = table[Disbuf[3]];
Delay(1);
P2 |= 0xF0;
}
//计算转速,并把结果放入数码管缓冲区
void ClacSpeed()
{
uint speed ;
uint PlusCounter;
PlusCounter = TH1*256 + TL1;
speed = K*(PlusCounter/PLUS_PER)/60;//K是校准系数,如速度不准,调节K的大小
Disbuf[0] = (speed/1000)%10;
Disbuf[1] = (speed/100)%10;
Disbuf[2] = (speed/10)%10;
Disbuf[3] = speed%10;
}
//初始化定时器T0
void init_timer0()
{
TMOD &= 0xf0; //定时10毫秒 /* Timer 0 mode 1 with software gate */
TMOD |= 0x01; /* GATE0=0; C/T0#=0; M10=0; M00=1; */
TH0 = 0xC0; /* init values */
TL0 = 0x00;
ET0=1; /* enable timer0 interrupt */ EA=1; /* enable interrupts */
TR0=1; /* timer0 run */
}
//延时函数
void Delay(uint ms)
{
uchar i;
while(ms--)
for(i=0;i<100;i++);
}
//初始化定时器T1
void init_timer1()
{
TMOD &= 0x0F; /* Counter 1 mode 1 with software gate */
TMOD |= 0x50; /*
*/
TH1 = 0x00; /* init values */
TL1 = 0x00;
ET1=1; /* enable timer1 interrupt */ EA=1; /* enable interrupts */
TR1=1; /* timer1 run */
}
6.软件仿真:
GATE0=0; C/T0#=1; M10=0; M00=1;
如上图:光电传感器测得脉冲由555的2或5脚输入,由555的三脚输出,接入AT9C51的P3.5口。P2.4---P2.7为数码管的位选端口,p1为数据端口。
7.用protel DXP画出原理图如下:
8、根据原理图得到的PCB:
9、硬件调试结果:
这次课程设计,主要对电机进行测速,在电机的码盘上转了4个孔, 每10ms 对电机测量一次转速!由于工具不太足,做硬件的时候遇到了不少的困难!
总体来说能够实现其基本功能!电机转速700---1500r/min.
谢词:谢谢高老师对我们这次课程设计的指导,在很多模糊的部分给出很多很好的意见,例如光电测速部分等等,再一次谢谢高老师。
10、参考文献:
电工电子技术实践教程
单片机原理及应用
化学工业出版社机械工业出版社
正在阅读:
电机转速测量系统07-20
模拟电子技术基础试题汇总09-17
...正式发布其新一代产品iPhone5。与iPhone4相比,新产品屏幕更大,...02-09
2011年学校六一儿童节活动方案01-05
第12课《大一统的汉朝》05-24
汉市建规发12号09-19
高考被动语态专题12-10
校际交流活动实施方案07-11
春天作文400字07-16
- 教学能力大赛决赛获奖-教学实施报告-(完整图文版)
- 互联网+数据中心行业分析报告
- 2017上海杨浦区高三一模数学试题及答案
- 招商部差旅接待管理制度(4-25)
- 学生游玩安全注意事项
- 学生信息管理系统(文档模板供参考)
- 叉车门架有限元分析及系统设计
- 2014帮助残疾人志愿者服务情况记录
- 叶绿体中色素的提取和分离实验
- 中国食物成分表2020年最新权威完整改进版
- 推动国土资源领域生态文明建设
- 给水管道冲洗和消毒记录
- 计算机软件专业自我评价
- 高中数学必修1-5知识点归纳
- 2018-2022年中国第五代移动通信技术(5G)产业深度分析及发展前景研究报告发展趋势(目录)
- 生产车间巡查制度
- 2018版中国光热发电行业深度研究报告目录
- (通用)2019年中考数学总复习 第一章 第四节 数的开方与二次根式课件
- 2017_2018学年高中语文第二单元第4课说数课件粤教版
- 上市新药Lumateperone(卢美哌隆)合成检索总结报告
- 转速
- 测量
- 电机
- 系统
- 基于工业以太网Ethernet Powerlink和ARM9的伺服控制系统的设计
- 概率论与数理统计(魏宗舒)答案
- 第6次课 合并同类项、去括号、代数式求值
- 磁芯螺线管微电感的计算机模拟
- 一点通基础模块上参考答案
- 课时跟踪检测(八) 冷热不均引起大气运动
- 第4章 制作网页背景
- 长春市煤矿复产验收工作方案
- 短期理财收益下降 银行理财师建议客户进入股市
- PID控制程序在恒压供水系统中的应用
- 芜湖长江大桥综合经济开发区污水处理厂BOO项目污水处理服务协议
- 2016年湖南省会计从业资格考试大纲《会计基础》
- 一个人流浪 简谱 电子琴 飞轮海
- 北京市六年级下学期英语3月月考试题(五四制)
- 2014最新教材一级建造师建筑工程经济必考点
- 2012-2013学生会生活部工作计划
- Occupational health and safety and environmental management systems
- 信息系统项目管理师考试必过笔记---第十二章 项目质量管理
- 高级育婴师理论题13
- 学生床上用品采购招标文件