电机转速测量系统广电传感器设计课程设计

霍尔传感器电机转速测量系统设计

09电子1班 刘荣 090406130

摘要：本文介绍了霍尔传感器测速的原理，设计了基于单片机AT89C51的直流电机转

速测量系统。完成了电机转速测量系统的硬件电路设计、霍尔传感器测量电路的设计、显示电路的设计。测量转速的霍尔传感器和机轴同轴连接，机轴每转一周，产生一定量的脉冲个数，由霍尔器件电路部分输出幅度为12V的脉冲。经光电隔离器后成为输出幅度为5V转数计数器的计数脉冲。控制定时器计数时间，即可实现对电机转速的测量。在显示电路设计中，通过1602实现在LCD上直观地显示电机的转速值。并对电机转速测量系统的硬件电路、显示电路进行了调试。与软件配合，采用模块化方法进行了软件设计，编制了电机转速的测量设计了测量模块、转速模块、报警模块、显示模块等的C51程序，并通过PROTEUSE软件进行了仿真，实现了显示、报警功能。仿真实验表明所设计的硬件电路及软件程序是正确的，满足设计要求。

关键词：电机转速测量；霍尔传感器；单片机；89C51；LCD液晶显示

Abstract：The principles of motor speed measurements with hall sensor was de

压电式传感器的应用

一：概述

传感器是指那些对被测对象的某一确定的信息具有感受与检出功能, 并使之按照一定规律转换与之对应有用输出信号的元器件或装置，是新技术革命和信息社会的重要技术基础，是现代科技的开路先锋，美国早在80年代就声称世界已进入传感器时代，日本则把传感器技术列为十大技术之创立。

压电式传感器是典型的有源传感器。当压电材料受力作用而变形时，其表面会有电荷产生，从而实现非电量测量。压电式传感器具有体积小，重量轻，工作频带宽等特点，因此在各种动态力，机械冲击与振动的测量，以及声学，医学，力学，宇航，军事等方面都得到了非常广泛的应用。本文就压电传感器的工作原理和应用做相关介绍。 二：基本原理

压电式传感器的工作原理是基于某些介质材料的压电效应。是一种自发电式和机电转换式传感器，它的敏感元件由压电材料制成。压电材料受力后表面产生电荷。此电荷经电荷放大器和测量电路放大和变换阻抗后就成为正比于所受外力的电量输出。压电式传感器用于测量力和能变换为力的非电物理量。它的优点是频带宽、灵敏度高、信噪比高、结构简单、工作可靠和重量轻等。缺点是某些压电材料需要防潮措施，而且输出的直流响应差，需要采用高输入阻抗电路或电荷放大器来克服这一缺陷。 三：应用原理

《传感器原理应用》期末课程设计

题目 基于霍尔传感器的转速测量电路设计

姓 名 学 号 院（系） 电子电气工程学院 班 级 电子信息 指导教师 职 称

二O一一年 七 月 十二

日

摘 要

在工农业生产和工程实践中，经常会遇到各种需要测量转速的场合，例如在发动机、电动机、卷扬机、机床主轴等旋转设备的试验、运转和控制中，常需要测量和显示其转速。要测速，首先要解决的是采样问题。测量转速的方法分为模拟式和数字式两种。模拟式采用测速发电机为检测元件，得到的信号是模拟量。早期直流电动机的控制均以模拟电路为基础，采用运算放大器，非线性集成电路以及少量的数字电路组成，控制系统的硬件部分非常复杂，功能单一，而且系统非常不灵活、调试困难。数字式通常采用光电编码器、圆光栅、霍尔元件等为检测元件，得到的信号是脉冲信号。随着微型计算机的广泛应用，单片机技术的日新月异，特别是高性能价格比的单片机的出现，转速测量普遍采用以单片机为核心的数字式测量方法，使得许多控制功能及算法可以采用软件技术来完成，智能化微电脑代替了一般机械式或模拟式结构，并使系统能达到更高的性能。采用单片机构成控制系统，可以

《传感器原理应用》期末课程设计

题目 基于霍尔传感器的转速测量电路设计

姓 名 学 号 院（系） 电子电气工程学院 班 级 电子信息 指导教师 职 称

二O一一年 七 月 十二

日

摘 要

在工农业生产和工程实践中，经常会遇到各种需要测量转速的场合，例如在发动机、电动机、卷扬机、机床主轴等旋转设备的试验、运转和控制中，常需要测量和显示其转速。要测速，首先要解决的是采样问题。测量转速的方法分为模拟式和数字式两种。模拟式采用测速发电机为检测元件，得到的信号是模拟量。早期直流电动机的控制均以模拟电路为基础，采用运算放大器，非线性集成电路以及少量的数字电路组成，控制系统的硬件部分非常复杂，功能单一，而且系统非常不灵活、调试困难。数字式通常采用光电编码器、圆光栅、霍尔元件等为检测元件，得到的信号是脉冲信号。随着微型计算机的广泛应用，单片机技术的日新月异，特别是高性能价格比的单片机的出现，转速测量普遍采用以单片机为核心的数字式测量方法，使得许多控制功能及算法可以采用软件技术来完成，智能化微电脑代替了一般机械式或模拟式结构，并使系统能达到更高的性能。采用单片机构成控制系统，可以

目 录

一、课程设计目的与要求……………………………………….…………….…..2

二、元件介绍…………………………………………………………………….…....3 三、课程设计原理…………………………………………………………………...6

3.1霍尔效应………………………………………………………………………... 6 3.2测磁场的原理,载流长直螺线管内的磁感应强度 ……………………..8

四、课程设计内容………………………………………………………...………...10

4.1电路补偿调节……………………………………………………………...…..10 4.2失调电压调零 …………………………………………………………….…..10 4.3按图4-3接好信号处理电路……………………………………………......10 4.4按图4-4接好总测量电路……………………………………………….….11 4.5数据记录与处理……………………………………………………….……....12 4.6数据拟合..……………………………………………………………….…........14

五、成品展示……………………………………………………………………….....16

北京信息科技大学

测控综合实践 课程设计报告 题 目： 基于光电传感器的直流电机转速测量系统设计

学 院： 仪器科学与光电工程学院

专 业： 测控技术与仪器

学生姓名：

摘要

摘 要

基于单片机的转速测量方法较多，本次设计主要针对于光电传感器测量直流电机转速的原理进行简单介绍，并说明它是如何对电机转速进行测量的。通过实验得到结果并进行了数据分析。

本次设计应用了STC89C52RC单片机，采用光电传感器测量电机转速的方法，其中硬件系统包括脉冲信号的产生模块、脉冲信号的处理模块和转速的显示模块三个模块，采用C语言编程，结果表明该方法具有简单、精度高、稳定性好的优点。

关键词：直流电机；单片机；PWM调节；光电传感器

Ⅰ

Abstract

Ⅱ

目 录

摘要 ????????????????????????????????I 第一章 概述 ????????????????????????????1

1.1 课设

实验二十光电传感器转速测量实验

一. 实验目的

1. 通过本实验了解和掌握采用光电传感器测量的原理和方法。 2. 通过本实验了解和掌握转速测量的基本方法。 二. 实验原理

直接测量电机转速的方法很多，可以采用各种光电传感器，也可以采用霍尔元件。本实验采用光电传感器来测量电机的转速。

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、高可靠性和相应快等优点，加之激光光源、光栅、光学码盘、ccd器件、光导纤维等的相继出现和成功应用，使得光电传感器在检测和控制领域得到了广泛的应用。光电传感器在工业上的应用可归纳为吸收式、遮光式、反射式、辐射式四种基本形式。图20.1说明了这四种形式的工作方式。

图20.1 光电传感器的工作方式

直射式光电转速传感器的结构见图20.2。它由开孔圆盘、光源、光敏元件及缝隙板等组成。开孔圆盘的输入轴与被测轴相连接，光源发出的光，通过开孔圆盘和缝隙板照射到光敏元件上被光敏元件所接收，将光信号转为电信号输出。开孔圆盘上有许多小孔，开孔圆盘旋转一周，光敏元件输出的电脉冲个数等于圆盘的开孔数，因此，可通过测量光敏元件输出的脉冲频率，得知被测转速，即

n=f/n

式中：n -

实验二十光电传感器转速测量实验

一. 实验目的

1. 通过本实验了解和掌握采用光电传感器测量的原理和方法。 2. 通过本实验了解和掌握转速测量的基本方法。 二. 实验原理

直接测量电机转速的方法很多，可以采用各种光电传感器，也可以采用霍尔元件。本实验采用光电传感器来测量电机的转速。

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、高可靠性和相应快等优点，加之激光光源、光栅、光学码盘、ccd器件、光导纤维等的相继出现和成功应用，使得光电传感器在检测和控制领域得到了广泛的应用。光电传感器在工业上的应用可归纳为吸收式、遮光式、反射式、辐射式四种基本形式。图20.1说明了这四种形式的工作方式。

图20.1 光电传感器的工作方式

直射式光电转速传感器的结构见图20.2。它由开孔圆盘、光源、光敏元件及缝隙板等组成。开孔圆盘的输入轴与被测轴相连接，光源发出的光，通过开孔圆盘和缝隙板照射到光敏元件上被光敏元件所接收，将光信号转为电信号输出。开孔圆盘上有许多小孔，开孔圆盘旋转一周，光敏元件输出的电脉冲个数等于圆盘的开孔数，因此，可通过测量光敏元件输出的脉冲频率，得知被测转速，即

n=f/n

式中：n -

课程设计 传感器与

检测技术

课程设计报告班 级： 姓 名： 学 号： 指导教师： 成 绩：

电子与信息工程学院温度监控装置

摘要

当前，电子技术已经广泛应用于社会生活生产中，电子技术俨然成为了我们日常生活的必备技术，作为电子信息领域的一员无疑电子技术对我们的专业课学习至关中重要，通过对《数字电子技术基础》，《模拟电子技术基础》等课程的学习，经过不懈的探讨努力，最终完成了课程设计的任务的制作。

温度检测报警系统也是在日常生活和工业应用非常广泛的工具，能实时采集周围的温度信息进行显示，程序内部设定有报警上下限，根据应用环境不同可设定不同的报警上下限。

某些车间或实验室，都会对温度有一定的要求，尤其是夏天温度太高，对工作人员的身体和仪器设备都有一定的影响，因此，需要对温度进行控制，当温度高于某一值时，就必须驱动冷风将其降温，同时进行报警。这次课程设计任务利用AT89C52芯片完成一个温度报警，显示，的制作。本设计中充分展示了模拟电子技

学院：职业技术学院 姓名： 学号： 专业及班级：

课程名称：传感器原理及其应用 设计名称：接触燃烧式气体传感器设计 指导老师： 时间：

目录

一、设计要求

二、设计原理

三、设计步骤

四、设计心得

一、设计要求：

1、功能与用途：

接触燃烧式气体传感器是煤矿瓦斯检测的主要传感器，这种传感器的应用对减少和避免矿井瓦斯爆炸事故，保障煤矿安全生产发挥了重要的作用。 2、指标要求：

对于可燃性气体爆炸下限以下浓度的气体含量，其输出信号接近线性；

每个气体成分的相对灵敏度与相对分子质量或分子燃烧热成正比；

对不可燃气体没有反应，只对可燃性气体有反应； 不受水蒸气的影响。

二、设计原理：

当易燃气体（低于LEL——下限爆炸浓度）接触这种被催化物覆盖的传感器表面时会发生氧化反应而燃烧，故得名接触燃烧式传感器，也可称为催化燃烧式传感器。传感器工作温度在高温区，目的是使氧化作用加强。气体燃烧时释放出热量，导致铂丝温度升高，使铂丝的电阻阻值发生变化。将铂丝电阻放在一个电桥电路中，测量电桥的输出电压即可反应出气体的浓度。

接触燃烧式传感器由加热器、催化剂和热量感受器三要素组成。它有两种形式：一种是用裸铂金丝作气体成分传感器件，催化剂涂在铂丝表面，铂丝线圈本身既是加热