光电转速传感器研究论文
1.水电厂常用实验仪器
项目名称仪器设备试验规程
转速光电转速传感器GB120786\GB120887 2. 光电传感器简介
光电传感器是采用光电元件作为检测元件的传感器。它首先把被测量的变化转换成光信号的变化，然后借助光电元件进一步将光信号转换成电信号。光电传感器一般由光源、光学通路和光电元件三部分组成。光电检测方法具有精度高、反应快、非接触等优点，而且可测参数多，传感器的结构简单，形式灵活多样，因此，光电式传感器在检测和控制中应用非常广泛。
由光通量对光电元件的作用原理不同所制成的光学测控系统是多种多样的，按光电元件(光学测控系统)输出量性质可分二类，即模拟式光电传感器和脉冲(开关)式光电传感器。模拟式光电传感器是将被测量转换成连续变化的光电流，它与被测量间呈单值关系。模拟式光电传感器按被测量(检测目标物体)方法可分为透射(吸收)式、漫反射式、遮光式(光束阻档)三大类。所谓透射式是指被测物体放在光路中，恒光源发出的光能量穿过被测物，部份被吸收后，透射光投射到光电元件上；所谓漫反射式是指恒光源发出的光投射到被测物上，再从被测物体表面反射后投射到光电元件上；所谓遮光式是指当光源发出的光通量经被测物光遮其中一部份，使投射刭光电元件上的光通量改变，改变的程度与被测物体在光路位置有关。
光源是许多光电传感器的重要组成部分，要使光电传感器很好地工作，除了合理选用光电元件外，还必须配备合适的光源。
发光二极管是一种把电能转变成光能的半导体器件。它具有体积小、功耗低、寿命长、响应快、机械强度高等优点，并能和集成电路相匹配。因此，广泛地用于计算机、仪器仪表和自动控制设备中。
钨丝灯泡是一种最常用的光源，它具有丰富的红外线。如果选用的光电元件对红外光敏感，构成传感器时可加滤色片将钨丝灯泡的可见光滤除，而仅用它的红外线做光源，这样，可有效防止其他光线的干扰。
激光与普通光线相比具有能量高度集中，方向性好，频率单纯、相干性好等优点，是很理想的光源。
综上所述，各种光源各具优点，但从经济与使用便利方面考虑，并考虑到抗干扰性能，我们决定选用红外光二极管做系统测量的光源。
由光源、光学通路和光电器件组成的光电传感器在用于光电检测时，还必须配备适当的信号调理电路。这些信号调理电路负责将光电传感器输出的微弱的光电信号进行放大、整形，转换成所单片机定时计数所需要的脉冲信号。不同的光电元件，所要求的测量电路也不相同。
3.光电传感器的工作原理
光电式转速传感器有反射型和透射型两种，反射式光电传感器的工作原理见图1-1，主要由被测旋转部件、反光片（或反光贴纸）、反射式光电传感器组成，在可以进行精确定位的情况下，在被测部件上对称安装多个反光片或反光贴纸会取得较好的测量效果。在本实验中，由于测试距离近且测试要求不高，仅在被测部件上只安装了一片反光贴纸，因此，当旋转部件上的反光贴纸通过光电传感器前时，光电传感器的输出就会跳变一次。通过测出这个跳变频率f，就可知道转速n。
n=60f
如果在被测部件上对称安装多个反光片或反光贴纸，那么，n=60f/N。N-反光片或反光贴纸的数量。
图1-1 反射式光电转速传感器的结构图
4.仪器设备的误差
仪器设备有一定的误差，其中电机转速的测量与实际转速相差15 转/分左右，经分析主要是由以下原因造成的：中断处理的进入和中断处理程序都会有一定时间的延时，从而造成时间闸门的误差，这是造成测量误差的一个主要因素。另外，由于电机的转盘是采用塑料盘片磨制而成，高速旋转时容易打飘不稳，导致获得的脉冲信号频率与实际转速有一定的误差。
5.作业指导书
5.1试验目的、适用范围和引用标准
4.1.1试验目的
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.
4.1.2适用范围
1.本标准规定了各种电力设备预防性试验的项目、周期和要求，用以判断设备是否符合运行条件，预防设备损坏，保证安全运行。
2. 本标准适用于500kV及以下的交流电力设备。
3. 本标准不适用于高压直流输电设备、矿用及其它特殊条件下使用的电力设备，也不适用于电力系统的继电保护装置、自动装置、测量装置等电气设备和安全用具。
4.从国外进口的设备应以该设备的产品标准为基础，参照本标准执行。
5.1.3引用标准：5.2试验仪器
1. 计算机n台
2. DRVI快速可重组虚拟仪器平台1套
3. 并口数据采集仪(LDAQ-EPP2) 1台
4. 开关电源(LDY-A) 1台
5. 光电转速传感器(LHYF-12-A) 1套
6. 转子/振动实验台(LZS-A)/(LZD-A) 1 台
5.3样品处理
5.4试验步骤
1. 光电传感器转速测量实验结构示意图如图4所示,按图示结构连接实验设备,其中光电转
速传感器接入数据采集仪5通道.
图 4 转速测量实验结构示意图2. 启动服务器,运行DRVI主程序,开启DRVI数据采集仪电源,然后点击DRVI快捷工具条上的"联机注册"图标,选择其中的"DRVI采集仪主卡检测"进行服务器和数据采集仪之间的注册.联机注册成功后,分别从DRVI工具栏和快捷工具条中启动"DRVI微型Web服务器"和"内置的Web服务器",开始监听8600和8500端口.
3. 打开客户端计算机,启动计算机上的DRVI客户端程序,然后点击DRVI快捷工具条上的"联机注册"图标,选择其中的"DRVI局域网服务器检测",在弹出的对话框中输入服务器IP地址(例如:192.168.0.1),点击"发送"按钮,进行客户端和服务器之间的认证,认证完毕即可正常运行客户端所有功能.
4. 在DRVI软件平台的地址信息栏中输入如下信息"http://服务器IP地址:8600/SensorLAB/index.htm",打开WEB版实验指导书,在实验目录中选择"转速测量"实验,按实验原理和要求设计该实验.
5. 本实验的目的是了解转速测量的方法,并且要实现服务器端的数据共享功能,需要分别设计服务器端和客户端的实验脚本.对于服务器端,首先需要将数据采集进来,蓝津信息提供了一个配套的8通道并口数据采集仪来完成外部信号的数据采集过程,在DRVI软件平台中,对应的数据采集软件芯片为"蓝津DAQ_A/D"芯片;数据采集仪的启动采用一片"0/1按钮"芯片来控制;为完成转速的计算,使用一片"VBScript脚本"芯片,在其中添加转速计算的脚本,计算出电机的旋转频率和转速,并通过"数码LED"芯片显示出来;另外,为了控制计算的准确性,插入一片"数字调节"芯片,用于设定门限值,只有大于该门限值的信号才被认为是正常的转速信号;还需要选择一片"波形/频谱显示"芯片,用于显示通过光电传感器获取的转速信号的时域波形;然后再插入1片"内存条"芯片,用于数据采集仪采集到的存储数组型数据;再加上一些文字显示芯片和装饰芯片,就可以搭建出一个"转速测量"服务器端的实验,所需的软件芯片数量,种类,与软件总线之间的信号流动和连接关系如图5所示,根据实验原理设计图在DRVI 软面包板上插入上述软件芯片,然后修改其属性窗中相应的连线参数就可以完成该实验的设计和搭建过程.
图 5 转速测量实验(服务器端)设计原理图6. 在本实验中,转速的计算是通过在"VBScript脚本"芯片中添加脚本实现的,该芯片由内存芯片6000来驱动,当6000中数据产生变化,也就是有新的采样数据进来时,启动"VBScript脚本" 芯片计算电机的旋转频率和转速.其参考计算脚本如下: Dim data(2030),a(2000) GetArray 6000,1024,data gate=Getline(4)
k=0
j1=0
j2=0
For i = 0 To 500 If data(i)gate Then j1=0
End If If j2 a(k)=i
k=k+1
End If j2=j1
Next
dt=GetInterval(6000)
If k>2 Then npoint=a(k-1)-a(1)
If npoint = 0 Then npoint = a(k)-a(1) End If t=dt*npoint interval=t/(k-2) Fre=1.0/interval
Speed=Fre*60
Setline 2,fre Setline 3,Speed End If If k<3 Then Setline 2,-1 Setline 3,-1 End If
图 6 转速测量实验(客户端)设计原理图7. 对于客户端,与以前设计过的实验类似,必须在完成网络数据采集的基础上进行信号的分析和处理,在DRVI软件平台中,客户端是通过"TCP客户端"芯片和"定时器"芯片的组合来完成网络数据采集功能,另外还需采用"IP地址输入"芯片来指定数据共享服务器的IP地址,其它的芯片则与服务器端基本相同,客户端所需的软件芯片数量,种类,与软件总线之间的信号流动和连接关系如图6所示.
8. 在Web版的实验指导书中,还提供了本实验的参考脚本,可以直接点击附录中该实验脚本文件"服务器端"和"客户端"的链接,将参考的实验脚本文件读入DRVI软件平台中并运行.服务器端实验效果示意图如图7所示.
图7 转速测量实验(服务器端)效果图9. 在电机转子侧面上贴上反光纸,将光电传感器探头对准反光纸,调节传感器后面的灵敏度旋钮至传感器对反光纸敏感,对其它部位不敏感,然后启动实验台,调节转速旋钮使电机达到某一稳定转速.
10. 设定合适的门限值,点击面板中的"开关"按钮进行测量,观察并记录测量的转速值,调整传感器的位置,同时观察检测到的转速波形和传感器位置之间的关系,并分析由此带来的测量误差.
11. 调节电机转速至另一稳定转速,再次进行测量.
12. 对于客户端的分析,首先设定数据共享服务器的IP地址,然后在确保数据共享服务器端8500端口打开的前提下,点击"开关"按钮进行网络数据采集,观察数据共享服务器端转速测量值随外界条件变化而变化的情况,并记录实验结果.客户端实验效果示意图如图8所示.
实验效果示意图8 5.5结果计算5.5.1实验所用三相异步电动机的参数见表1
先使电动机的转速为1420r/min，通过观察示波器，得到了如图5(a)所示的波形图;停止后，再以2850r/min的转速转动，示波器上出现了如图5(b)所示的方形波。实验结果见表2。
根据实验结果误差分析如下：
转速的误差在5 %以内，频率与转速成线形关系，传感器性能基本稳定。此装置可用于实际转速测量中。
5.7附件
5.7.1该实验的实验信号处理框图如图9所示。
图9 转速测量实验信号处理框图5.7.2转速实验记录表（见计算结果）5.7.3仪器设备使用记录表（实验操作步骤和内容）
基于51单片机的红外反射式光电传感器测速机的简易设计
光电传感器——基于红外反射式的测速机
引言 在工程实践中,经常会遇到各种需要测量转速的场合。转速是电动机极为重要的一个状态参数,在很多运动系统的测控中,都需要对电机的转速进行测量,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。迄今为止,测速可分为两类:模拟电路测速和数字电路测速。随着微电子技术的发展,计算机技术的广泛应用,出现了以计算机为核心的数字测速装置。这样的速度测量装置测量范围宽、工作方式灵活多变、适应面广,具有普通数字测速装置不可比拟的快速性、精确性和优越性。 一：设计思路 用一个红外发光二极管和一个接受红外光的二极管组成一套光电管。当检测到物表面为黑色时，反射光很弱，接收端检测到的光线可以忽略，使接收端呈现一种状态，例如开关管截止；当被检测物表面为白色时，反射光强烈，发射端发射的红外线被接收端全部接收，使接收端呈现另一种相反的状态，例如开关管开通。这两种相反的状态表现在电路中，就是高低电平组成的脉冲信号。由此，我想到用一个比较器来比较两种接受到的信号，从而输出“0”“1”两种高低电平，并把两种信号传给单片机进行统计，然后利用设定算法进行计算，最后通过数码显示管显示计算结果。 二：所需模块 本测速系统共有两个模块构成，一个为光电传感器部分，用于接收光信号并转换为电信号，即高低电平信号；另一个为单片机部分，用于接收高低电平信号并通过内部计算，然后再通过数码显示管显示测出的结果。 （一）光电传感器部分 （1）LM339工作原理及管脚图： LM339类似于增益不可调的运算放大器。每个比较器有两个输入端和一个输出端。 两个输入端中的一个称为同相输入端，用“+”表示，另一个称为反相输入
基于光电传感器的直流电机转速测量系统设计-课设报告
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
Abstract
目录 摘要................................................................................................I 第一章概述 (1) 1.1 课设目标 (1) 1.2 内容 (1) 第二章系统设计原理 (2) 2.1 STC89C52单片机介绍 (2) 2.2 STC89C52定时计数器 (4) 2.3 STC89C52中断控制 (6) 2.4 光电传感器 (6) 2.5 数码管介绍 (7) 第三章硬件系统设计 (10) 3.1测速信号采集及其处理 (10) 3.2 单片机处理电路设计 (11) 3.3 显示电路 (12) 3.4 PWM驱动电路 (13) 第四章软件设计 (14) 4.1语言选用 (14) 4.2程序设计流程图 (14) 4.3原程序代码 (15) 第五章数据分析 (19) 总结 (20) 附件 (21) 参考文献 (23)
根据光电传感器的转速测量系统设计
课程设计说明书 题目基于光电传感器的转速测量系统设计课程名称电力电子技术课程设计 院（系、部、中心） 专业电气工程及其自动化 班级 学生姓名 学号240102224 设计时间2013. 6.3 ~ 6.14 设计地点工程实践中心8—315 指导教师
课程设计任务书 课程名称检测技术与系统课程设计院（系、部、中心）电力工程学院 专业电气工程及其自动化 班级电气101 起止日期13.6.3~6.14 指导教师许大宇
(1)给出设计说明书一份； (2)有条件的情况下尽量给出必要的实验数据； (3)在说明书中附上完整的系统电路原理图（手画或用PROTEL画）。 4．主要参考文献 1、李现明，吴皓编著.自动检测技术.北京：机械工业出版社，2009 2、徐仁贵.单片微型计算机应用技术.北京：机械工业出版社.2001 3、陈爱弟.Protel99实用培训教程.北京：人民邮电出版社.2000 5．课程设计进度安排
13年6月4日布置设计任务，熟悉课题，查找资料； 13年6月5日结合测控对象，选择合适的传感器，理解传感器性能； 13年6月6日设计传感器测量电路，选择合适的单片机，设计其外围电路； 13年6月7日设计电路参数，有条件情况下，在实验室进行实验，进一步理解测量电路输入输出关系； 13年6月8日继续设计论证电路参数，完善系统设计方案； 13年6月9日查找资料，理解系统各部分工作原理； 13年6月10日理清系统说明要点，着手设计说明书的书写； 13年6月11日书写设计说明书，充分理解系统每一部分作用； 13年6月12日完善设计说明书，准备设计答辩。 13年6月14日设计答辩。 6．成绩考核办法 平时表现30%，设计成果40%，答辩表现30%. 教研室审查意见： 教研室主任签字： 年月日院（系、部、中心）意见： 主管领导签字： 年月日
传感器设计实验―光电测转速
光电式传感器测转速实验报告 ——传感器与检测技术 班级：1321202 专业：测控技术与仪器学号：201320120209 姓名：林建宇
1.实验目的： 1）掌握利用光电传感器进行非接触式转速测量的方法； 2）掌握测量和显示电路的设计方法； 3）了解光电式传感器以及示波器的使用方法。 2.实验基本原理： 光电式转速传感器有反射型和透射型二种，本实验装置是透射型的(光电断续器也称光耦)，传感器端部二内侧分别装有发光管和光电管，发光管发出的光源透过转盘上通孔后由光电管接收转换成电信号，由于转盘上有均匀间隔的6个孔，转动时将获得与转速有关的脉冲数，脉冲经处理由频率表显示ｆ，即可得到转速ｎ=10f。实验原理框图如下图所示。 光耦测转速实验原理框图 3.需用器件与单元： 主机箱中的直流稳压电源、示波器、电压表、频率\转速表；转动源、光电转速传感器—光电断续器(已装在转动源上)。 4.实验步骤： （1）、按图1所示接线，并且接上示波器，将直流稳压电源调到10V档。
图1、光电传感器测速实验接线示意图 （2）、检查接线无误后，合上主机箱电源开关，调节电机控制旋钮，F/V表以及示波器就会显示相应的频率f，计算转速为n=10f。实验完毕，关闭主、副电源。 5、实验结论与总结 组数 1 2 3 4 5 6 仪器频率108 133 166 186 232 373 示波器频率106.083 134.913 167.949 188.170 232.125 373.892 转速1080 1330 1660 1860 2320 3730 （注：转速单位为转/分钟） 平均误差?△=∑△i/6 (i=6) ?△≈0.855 σ≈1.070 总结：通过计算可知标准差较小，仪器准确率较高。由仪器和示波器所测的两种频率，其中示波器所显示的为标准值。根据上面实验观察到的波形，由于孔所占比例小，所以方波的高电平比低电平要宽。光电式传感器测转速方法简单，易于实现。
光电传感器转速测量系统设计讲解
专业课程设计 题目 光电传感器的转速测量设计 院系：自动化学院 专业班级： 小组成员： 指导教师： 日期：2012年10月8---2012年10月19
一．课程设计描述 采用单片机、uln2003为主要器件，设计步进电机调速系统，实现电机速度开环可调。 二．课程设计具体要求 1、通过按键选择速度； 2、转速测量显示范围为0~9999转/秒。 3、检测并显示各档速度。 三．主要元器件 实验板（中号） 1个步进电机 1个 STC89C52 1个电容（30pF、10uF）各1个 数码管（共阳、四位一体）1个晶振（12MHz） 1个 小按键 4个 ULN2003 1个 电阻若干发光二极管 1个 三极管（NPN） 4个排阻 1个 四．原理阐述 4.1系统简述 按照题给要求，我们最终设计了如下的解决方案： 用户通过键盘键入控制指令（开关），微控制器在收到指令后改变输出的PWM 波，最终在ULN2003的驱动下电机转速发生改变。通过ST151传感器测量电机扇叶的旋转情况，将转速显示在数码管上。 在程序主循环中实现按键扫描与转速显示，将定时器0作为计数器，计数ST151产生的下降沿，可算出转速，并送至数码管显示。 设计思路： （1）利用光电开关管做电机转速的信号拾取元件，在电机的转轴上安装一个圆盘，在圆盘上挖1小洞，小洞上下分别对应着光发射和光接受开关，圆盘转动一圈即光电管导通1次，利用此信号做为脉冲计数所需。 （2）对光电开关信号整流放大。 （3）脉冲经过单片机内部的计数器和定时器进行计数和定时。 （4）显示电路采用单片机动态显示。
4.2转速测量原理 在此采用频率测量法，其测量原理为，在固定的测量时间内，计取转速传感器产生的脉冲个数，从而算出实际转速。设固定的测量时间为Tc（min），计数器计取的脉冲个数m，假定脉冲发生器每转输出p个脉冲，对应被测转速为N （r/min），则f=pN/60Hz；另在测量时间Tc内，计取转速传感器输出的脉冲个数m应为 m=Tcf ，所以，当测得m值时，就可算出实际转速值[1]： N=60m/pTc (r/min) （1） 4.3转速测量系统组成框图 系统由信号预处理电路、单片机STC 89C51、系统化LED显示模块、串口数据存储电路和系统软件组成。其中信号预处理电路包含信号放大、波形变换和波形整形。对待测信号进行放大的目的是降低对待测信号的幅度要求；波形变换和波形整形电路则用来将放大的信号转换成可与单片机匹配的TTL信号；通过对单片机的编程设置可使内部定时器T0对输入脉冲进行计数，这样就能精确地算出加到T0引脚的单位时间内检测到的脉冲数；设计中转速显示部分采用价格低廉且使用方便的LED模块，通过相关计算方法计算得到的转速通过I2C总线放到E2PROM存储，既节省了所需单片机的口线和外围器件，同时也简化了显示部分的软件编程。系统的原理框图如图2.1所示。 图2.1 系统的原理框图 五．系统硬件电路的设计 系统硬件部分包含输入模块、显示模块、控制模块、测速模块等。在硬件搭建前，先通过Proteus Pro 7.5进行硬件仿真实现。 5.1脉冲产生电路设计
光电式传感器测速研究
光电式传感器测速研究 【摘要】掌握光电转速传感器的工作原理和性能；光电转速传感器测量转速的原理；对光电转速传感器的应用。 【关键词】光电转速传感器电枢电压电机转速 The research of measuring speed of Photoelectric Sensor Xu tianwen，Zhang tao ，Wangxuyu 【Abstract】 Understand the working principle and performance of the Photoelectric Sensor；understanding the principle of Photoelectric Sensors of measuring the speed；and the Photoelectric Sensor’s applications. 【Keywords】Photoelectric Sensor；armature voltage；motor speed 引言：本实验研究光电转速传感器在不同的电枢电压时与其输出转速的定量关系。 1.基本原理 光电式转速传感器有反射型和对射型二种，本实验采用对射型（光电断续器也称为光耦）。传感器一端有发光管，另一端有光电管，发光管发出的光源透过在转盘上圆孔后，由光电管接受转换成电信号，由于转盘上有2个圆孔，转动时将获得相应的脉冲数，将该脉冲数接入转速表即可得到转速值。 实验原理框图如下所示： 带孔转动盘N转速光耦f脉冲放大整形f转速表 2.实验步骤 2.1 本实验所用的光电转速传感器采用光断续器，在传感器安装台上找到光断续器及其接线孔。光断续器为一只槽型光耦，电机转盘刚好处于传感器槽型中间位置。 2.2 将+5V电压接入光断续器的电源输入口（Vs）、输出（fo）接转速表，接好地线。 2.3 将主机箱上的+2V～+12V可调直流电源接入传感器安装台上的电机电源插孔。调节电机转速电位器使转速变化，观察转速表指示的变化。 2.4 从2V开始记录每增加1V相应电机转速的数据（待电机转速比较稳定后读取数据），填入表中。 2.5 画出电机的V-N（电机电枢电压与电机转速的关系）特性曲线。实验完毕，关闭电源。 3.数据分析 其通过拟合出来的直线为N=243.91+172（V） 计算其灵敏度S：S=ΔN/ΔV（ΔN为电机转速平均变化量；ΔV为电机电枢电压平均变化量），其灵敏度约为拟合直线的斜率：即S=243.91（r*v/min）。 4.误差分析 （1）计算灵敏度S：S=ΔN/ΔV（ΔN为电机转速平均变化量；ΔV为电机
基于光电传感器的转速测量系统设计_毕业设计
毕业设计 学生姓名Xxx学号170302041 院(系) 电子与电气工程 专业Xxx 题目基于光电传感器的转速测量系统设计指导教师 年月
摘要：转速是发动机重要的工作参数之一,也是其它参数计算的重要依据。目前常用的转速测量方法有离心式转速表测速法、测速发电机测速法、光电码盘测速法和霍尔元件测速法等。在对各种测速方法进行分析后提出了基于光电传感器的转速测量系统。详细分析了系统的组成及工作原理，给出了系统中各硬件模块设计方法及系统软件设计方法，给出了部分程序流程图和程序清单。该测速系统安装维护方便，工作稳定，运行可靠，具有较大的推广应用价值。 关键词：单片机，光电转速传感器，转速测量，数据处理
Abstract：The rotate speed is one of the important parameters for the engine, and it is also the important factor that calculates other parameters. At present there are many methods for the tachometric survey measurement. After analyze various rotate speed measurement methods, the photoelectric sensor tachometric survey system is presented. The composition and the principle of the system are presented, and the design method of hardware and the software are also presented. The whole system has the bigger promotion application value. Key words：single-chip computer，photoelectric sensor，rotate speed measurement，data processing
光电传感器的转速测量系统设计
课程设计报告 题目：光电传感器的转速测量系统设计姓名： 学号： 专业班级： 指导老师：
目录 1引言 (1) 2系统组成及工作原理 (1) 2.1转速测量原理 (1) 2.2转速测量的一般方法 (3) 2.3转速测量系统组成框图 (3) 3系统硬件电路的设计 (3) 3.1脉冲产生电路设计 (3) 3.2光电转换及信号调理电路设计 (4) 3.2.1光电传感器简介 (4) 3.2.2光电转换及信号调理电路设计 (5) 3.3测量系统主机部分设计 (7) 3.3.1单片机 (7) 3.3.2键盘显示模块设计 (9) 3.3.3串行通信模块设计 (11) 3.3.4电源模块设计 (12) 4系统软件设计 (13) 4.1程序模块设计 (13) 4.2数据处理过程 (15) 4.3浮点数学运算程序 (16) 5制作调试 (16) 6结果分析 (18) 7参考文献 (18)
1、引言 随着社会经济的快速发展，转速测量成为了社会生产和日常生活中重要的测量和控制对象。测速是工农业生产中经常遇到的问题，人们经常需要精确测量每秒钟转轴的转速，学会对电机转速的测量和显示具有重要的意义。近年来，由于世界范围内对转速测量合理利用的日益重视，促使转速测量技术的迅速发展，各种新型的测量仪表相继问世并越来越多地得到应用。由于技术保密，厂家不会提供详细电路图和源代码，用户很难自行进行二次开发和改进。针对这种现状，使用光电传感器结合STC公司的STC 89C51型单片机设计的一种转速测量与控制系统。STC 89C51单片机采用了CMOS工艺和高密度非易失性存储器技术，而且其输入/输出引脚和指令系统都与MCS-51兼容，是开发该系统的适合芯片。 2 、系统组成及工作原理 2.1 转速测量原理 在此采用频率测量法，其测量原理为，在固定的测量时间内，计取转速传感器产生的脉冲个数，从而算出实际转速。设固定的测量时间为Tc（min），计数器计取的脉冲个数m，假定脉冲发生器每转输出p个脉冲，对应被测转速为N（r/min），则f=pN/60Hz；另在测量时间Tc内，计取转速传感器输出的脉冲个数m应为 m=Tcf ，所以，当测得m值时，就可算出实际转速值[1]： N=60m/pTc (r/min) （1） 2.2 转速测量的一般方法 一般转速测量系统有以下几个部分构成，转速测量框图如图2-1所示。 图2-1 转速测量框图 1．转速信号拾取 转速信号拾取是整个系统的前端通道，目的是将外界的非电参量，通过一定方式转换
OES非接触光电速度传感器
OES-Ⅱ非接触式光电速度传感器使用说明书 一、基本原理、优点及使用范围 在道路现场进行高精度测量汽车速度，行驶距离和对汽车进行加速、制动和滑行考核，历来均采用五轮仪。五轮仪较为坚固，操作方便，价格适中，在低中速范围能较好满足测试需要，但当速度高于100公里/小时时，路面稍许不平会引起轮盘跳动打滑，从而带来测量误差。而且五轮仪重量较重，特别对小型汽车成为一负载，限制了车速，因此五轮仪不能满足小型车辆高速段的测试要求。 OES-II型非接触式光电传感器采用特殊的大面积硅光电器件作探测器。使用时将仪器安装在汽车外侧，镜头对准用灯光照明的地面。汽车行驶时，地面的杂乱花纹经光学系统成像，并扫描过硅光电器件，经过光电转换和空间滤波后，传感器仅输出一随机窄带正弦波信号，信号的频率与车行速度成正比。将传感器输出的信号经TRF型带通跟踪滤波器滤波和整形后，转换为标准TTL脉冲输出，每一脉冲严格对应汽车相对地面走过的一段距离。将输出信号经过计数和微机处理后就可实时显示车行速度、路程、加速度和经过时间，并可将数据进行存储和打印。 OES-II光电传感器和TRF型跟踪滤波器在测量精度上比五轮仪高出了一个数量级，在灵敏度、测量范围等性能上超过国外同类产品。传感器对不同类型的道路灵敏度相同（日本产品需手动调节放大器增益），在晴天阳光直射（无阴影）的现场可不开灯进行高精度测量，其光学系统设计独特，汽车上下颠簸不影响测量精度。仪器响应极快，可有效测量汽车加速度和制动过程（日本产品不能有效测量＞0.6g的急速变化过程），同时设有白线信号输出，用户在现场可方便进行高精度自校。 OES-II光电传感器和TRF型跟踪滤波器可靠性极强，特别适用于汽车、拖拉机和摩托车外场路面行驶性能的高精度测试，由于其采用非接触原理测量，还适用于火车、钢板、编织布等运动目标的高精度测速测长。 该产品荣获91年中国汽车工业科技进步二等奖和92年国家科技进步三等奖。 二、 OES-Ⅱ光电传感器技术指标 ●输出波形：正弦波（>0.1Vp-p） ●测速范围： 0.5～250公里/小时 ●对应频率： 35HZ～17.5KHZ ●周期当量： 4mm/1周期或10mm/1周期 ●照明灯功率： DC12V、55w ●光学视场： 50mm×60mm ●工作距离：照明灯距地面约600mm 探测头前端距地面约500mm ●高差影响：工作距离在500±100mm内，测量误差2% ●其他功能：有白线信号输出 ●尺寸重量： 86mm×94mm×260mm，重2.5公斤 三、使用说明 1、传感器安装使用方法 OES-II光电传感器在灯座侧面有四个M8安装螺孔，使用时将传感器用螺栓安装到真空吸盘支架上，吸盘吸附于汽车前端或后端车体上，并且要防止汽车开行时传感器有较大
光电传感器测转速实验
光电传感器测转速实验 实 验 指 导 书
简 介 一、本实验装置的设计宗旨： 本实验装置具有设计性、趣味性、开放性和拓展性，实验中大量重复的接线、调试和后续数据处理、分析、可以加深学生对实验仪器构造和原理的理解，有利于培养学生耐心仔细的实验习惯和严谨的实验态度。非常适合大中专院校开设开放性实验。本实验装置采用了性能比较稳定，品质较高的敏感器件，同时采用布局较为合理且十分成熟的电路设计。 二、光电传感器测转速实验实验装置 1．传感器实验台部分 2．九孔实验板接口平台部分：九孔实验板作为开放式和设计性实验的一个桥梁（平台）； 3．JK-19型直流恒压电源部分：提供实验时所必须的电源； 4．处理电路模块部分：差动放大器、电压放大器、调零、增益、移相等模块组成。 三、主要技术参数、性能及说明： （1）光电传感器：由一只红外发射管与接收管组成。 （2）差动放大器：通频带kHz 10~0可接成同相、反相、差动结构，增益为100~1倍的直流放大器。 （3）电压放大器：增益约为5位，同相输入，通频带kHz 10~0。 （4）19JK -型直流恒压电源部分：直流V 15±，主要提供给各芯片电源： V 6 ,V 4 ,V 2±±±分三档输出，提供给实验时的直流激励源；V 12~0：A 1ax Im =作 为电机电源或作其它电源。 光电传感器测转速实验 【实验原理】 如图所示：光电传感器由红外发射二极管、红外接收管、达林顿出管及波形整形组成。
发射管发射红外光经电机转动叶片间隙，接收管接收到反射信号，经放大，波形整形输出方波，再经转换测出其频率，。 图1 【实验目的】 了解光电传感器测转速的基本原理及运用。 【实验仪器】 如图所示，光电式传感器、JK-19型直流恒压电源、示波器、差动放大器、电压放大器、频率计和九孔实验板接口平台。 图2 图3 【实验步骤】 1．先将差动放大器调零，按图1接线；
传感器课设基于LabVIEW的光电传感器测转速
基于LabVIEW和光电式传感器的转速检测与控制设计 摘要：转速是发动机重要的工作参数之一,也是其它参数计算的重要依据。目前常用的转速测量方法有离心式转速表测速法、测速发电机测速法、光电码盘测速法和霍尔元件测速法等。在对各种测速方法进行分析后提出了基于光电传感器的转速测量系统。详细分析了系统的组成及工作原理，给出了系统中各硬件模块设计方法，给出了部分程序流程图。该测速系统安装维护方便，工作稳定，运行可靠，具有较大的推广应用价值。 关键词：光电转速传感器，转速测量，数据处理
目录 1 相关背景和简介 3 2 系统组成及工作原理 3 2.1转速测量原理 4 2.2转速测量系统组成框图 4 2.3 设计思路5 3 系统硬件电路的设计 5 3.1 脉冲产生电路设计 5 3.2传感器接口电路设计6 3.3 光电转换及信号调理电路设计7 3.3.1 光电传感器简介7 3.3.2 光电转换及信号调理电路设计9 4 硬件构造10 5 LabVIEW虚拟仪器转速测量的实现11 5.1 前面板12 5.2 程序框图13 6 结果13
6.1硬件设备及连接13 6.2 设备运行及测量显示14 7 小结15参考文献16
1相关背景和简介 目前国内外测量电机转速的方法很多，按照不同的理论方法，先后产生过模拟测速法(如离心式转速表、用电机转矩或者电机电枢电动势计算所得)、同步测速法(如机械式或闪光式频闪测速仪)以及计数测速法。计数测速法又可分为机械式定时计数法和电子式定时计数法。传统的电机转速检测多采用测速发电机或光电数字脉冲编码器，也有采用电磁式(利用电磁感应原理或可变磁阻的霍尔元件等)、电容式(对高频振荡进行幅值调制或频率调制)等，还有一些特殊的测速器是利用置于旋转体内的放射性材料来发生脉冲信号．其中应用最广的是光电式，光电式测系统具有低惯性、低噪声、高分辨率和高精度的优点．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。而采用光电传感器的电机转速测量系统测量准确度高、采样速度快、测量范围宽和测量精度与被测转速无关等优点，具有广阔的应用前景。
电机转速测量系统
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
速度传感器原理
电磁式转速传感器的动作原理■ 外配检测齿轮型电磁式转速传感器，通常是将传感器头靠近安装在旋转轴上检测齿轮的齿顶端，当旋转轴带着齿轮旋转时，传感器就会感应出与转速成比例的频率信号。因为传感器是由永久磁铁、线圈和U型磁钢组成的，当磁性物体靠近U 型磁钢时，线圈内的磁通量就会发生变化，在线圈两端建立起一个其频率与磁通量成比例变化的诱导电压。磁通量随着频率 f = 转速(r/min)×齿数／60(Hz) 而波动，作为传感器的转速信号被输出出来。 这种传感器的特点是一，构造简单；二，不要电源；三，体积小、不占地方；四，不需维修保养，测量的可靠性高，因此被大量地应用在各种工业场所。 内装检测齿轮型电磁式转速传感器，是通过联轴节与旋转机械的轴连接在一起，旋转时产生其频率与转速成比例的信号。传感器由永久磁铁、检测齿轮、内齿轮等构成，形成一个封闭的检测磁场回路。当检测齿轮随着传感器的轴作旋转运动时，磁通量就发生变化，在线圈两端建立起一个其频率与磁通量成比例变化的诱导电压。磁通量随着频率 f = 转速(r/min)×齿数／60(Hz) 而波动，作为传感器的转速信号被输出出来。
■磁电式转速传感器的动作原理■ 磁电式转速传感器，主要是利用磁阻元件来做转速测量的。磁阻元件有一个特性，就是其阻抗值会随着磁场的强弱而变化。通常磁电式传感器内装有磁性铁，使传感器预先带有一定的磁场，当金属的检测齿轮靠近传感元件时，齿轮的齿顶与齿谷所产生的磁场变化使得传感元件的磁阻抗也跟着变化。但是磁阻元件的阻抗值随温度变化很大，用一个磁阻元件测量转速时，温漂影响非常厉害，这使磁阻元件的应用受到很大的限制。可是我们小野测器的传感器却不同，它采用了2 个磁阻元件，不仅补偿了温度的影响，还大大地增强了传感器的灵敏度。 上图所示是磁电式转速传感器的原理图，由两个磁阻元件和两个电阻构成的电桥回路，其差动输出信号即检测信号被取出后直接送到DC放大器进行放大。这里简单地把框图再说明一下。为了调整两个磁阻元件的阻抗差异，电桥回路里还加入了可调电位器作为阻抗的平衡调整。平衡电桥的输出接DC放大器。若检测用齿轮采用渐开线齿轮时，输出波形几乎和正弦波差不离。信号经过放大后，被送到整形回路进行整形，使其变成上沿和下沿跳变得更快的矩形波。输出回路采用集电极输出，输出阻抗约为330Ω 左右。指示器LED会随着输出波形的Hi、Lo变换而点灭。整个电路由5V 电压驱动，电路内有5V 电压输出的执行器。电源的输入电压与其他传感器相同，为DC12V±2V。磁阻元件被封装在传感器的顶端，考虑到安装时有方向性，所以在传感器上标有位置对准的记号。 ■ 光电式转速传感器的动作原理■
速度传感器的种类以及对应的工作原理
速度传感器的种类以及对应的工作原理 速度传感器的普及从推广到市场以来得到了广泛的应用，很多厂商在其原理之上，又开发了多种速度传感器，具体有以下几种： (1)光电式车速传感器--由带孔的转盘两个光导体纤维，一个发光二极管，一个作为光传感器的光电三极管组成。一个以光电三极管为基础的放大器为发动机控制电脑或点火模块提供足够功率的信号，光电三极管和放大器产生数字输出信号(开关脉冲)。发光二极管透过转盘上的孔照到光电二极管上实现光的传递与接收。 (2)磁电式车速传感器--模拟交流信号发生器，产生交变电流信号，通常由带两个接线柱的磁芯及线圈组成。磁组轮上的逐个齿轮将产生一一对应的系列脉冲，其形状是一样的。输出信号的振幅与磁组轮的转速成正比(车速)，信号的频率大小表现于磁组轮的转速大小。发动机控制电脑或点火模块正是靠这个同步脉冲信号来确定触发电火时间或燃油喷射时刻的。 (3)霍尔式车速传感器--它们主要应用在曲轴转角和凸轮轴位置上，用于开关点火和燃油喷射电路触发，它还应用在其它需要控制转动部件的位置和速度控制电脑电路中。由一个几乎完全闭合的包含永久磁铁和磁极部分的磁路组成，一个软磁铁叶片转子穿过磁铁和磁极间的气隙，在叶片转子上的窗口允许磁场不受影响的穿过并到达霍尔效应传感器，而没有窗口的部分则中断磁场。 (4)车轮转速传感器—检测车轮转速并将检测结果输出ECU，主要是的作用是在汽车制动的控制和驱动控制这两方面; (5)发动机转速传感器---检测发动机的转速，通常利用曲轴位置传感器来检测发动机的转速并输出来实现的。用于燃油喷射量、点火提前角、动力传动控制等; (6)减速传感器---其主要的是要检测汽车在减速的时候的减速速度，也是将这个信号回传到ECU，汽车制动的控制和驱动控制这两方面。 (7)车速传感器---通常是直接或者间接检测汽车轮胎的转速来来获得的，主要是体现在我们可以在汽车行驶的时候可以知道自己的形式的车速。 （8）旋转式速度传感器的结构和特征 旋转式速度传感器按安装形式分为接触式和非接触式两类。 接触式旋转式速度传感器与运动物体直接接触。当运动物体与旋转式速度传感器接触时，摩擦力带动传感器的滚轮转动。装在滚轮上的转动脉冲传感器，发送出一连串的脉冲。每个脉冲代表着一定的距离值，从而就能测出线速度。（9）接触式旋转速度传感器结构简单，使用方便。但是接触滚轮的直径是与运动物体始终接触着，滚轮的外周将磨损，从而影响滚轮的周长。而脉冲数对每个传感器又是固定的。影响传感器的测量精度。要提高测量精度必须在二次仪表中增加补偿电路。另外接触式难免产生滑差，滑差的存在也将影响测量的正确性。因此传感器使用中必须施加一定的正压力或着滚轮表面采用摩擦力系数大的材料，尽可能减小滑差。非接触式旋转式速度传感器与运动物体无直接接触，非接触式测量原理很多，以下仅介绍两点，供参考。 [1].光电流速传感器
光电传感器在转速测量中的应用
光电传感器在转速测量中的应用 摘要：光电传感器是采用光电元件作为检测元件，首先把被测量的变化转变为信号的变化，然后借助光电元件进一步将光信号转换成电信号。光电传感器一般由光源、光学通路和光电元件3部分组成。光电检测方法具有精度高、反应快、非接触等优点，而且可测参数多，传感器的结构简单，形式灵活多样，体积小。 关键词：光电传感器直射式反射式电机转速 1．引言（问题背景概述） 在现带社会生活中，生活生产中很多放方面都要求对速度进行精确测量，尤其是在转速方面的测量，对于所有旋转机械而言，都需要监测旋转机械轴的转速，转速是衡量机器正常运转的一个重要指标。例如，人们日常生活所用的电大都是通过发电机进行发电，而这时就要知道发电机的转速，以便对其进行控制，输出稳定电压，否则将会给我们的生活和生产带来很多不方便。再比如一些机床设备，要求对电机有稳定的转速输出才能正工作，就要知道此刻电动机的转速以便实行控制。所以，面对生活生产中对转速要求高的设备就要知道其转速，然后根据测量转速对其进行精确控制。 2．解决方案 采用直射式或反射式光电传感器进行转速的测量，然后由控制系统进行精确控制。 3.系统结构/基本电路/原理阐述等 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，如直射式、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1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2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1光电传感器的原理图 图2
光电式速度传感器介绍
光电式速度传感器介绍 摘要：现代自动控制系统中速度是一个非常重要的工作参数，同时也是其他计算电子控制系统来控制其他参数的一个重要基准。由此现在对速度转速精确检测显得十分重要，而采用光电式速度传感器来作为这方面的检测具有某些传感器不可替代的优势。介绍了光电传感器在测速领域国内外发展历史与现状、简单概述与检测原理、波形整形电路、光电式速度传感器的测速优越性和以及应用未来发展趋势。关键字光电式速度传感器；原理；发展 Photoelectric speed sensor is introduced Abstract:Modern automatic control system speed is a very important work parameters, but also other calculation electronic control system to control other parameter of an important benchmark thus now for the speed speed accurate testing is very important, and use photoelectric sensor to speed as the detection have some sensor irreplaceable advantage introduced the photoelectric sensor speed field in the domestic and foreign development history and current situation of the paper summarizes and simple detection principle of photoelectric speed sensor speed of superiority and the future development trends and application field. Key words hotoelectric speed sensor；principle； development 1.引言
光电传感器的测速
光电开关转速测量系统设计 摘要：本文设计了一种基于AT89S52单片机的光电开关转速测量系统。该系统采用对射式光电开关产生与齿轮相对应的脉冲信号，使用AT89S52单片机采样脉冲信号并计算每分钟内脉冲信号的数目，即电机对应的转速值，最终系统通过1602LCD液晶显示屏实时显示电机的转速值。经过仿真测试和软硬件系统的搭建，本系统满足设计要求，且结构简单、实用。系统在降低测速器成本，提高测速稳定性及可靠性等方面有一定价值，具有广泛的应用前景。关键词：转速测量，单片机，光电开关 1 绪论 1.1 课题背景 一种量大面广的产品，广泛应用于国民经济的各个行业中。而电机的生产王国正在由日本转移到中国，尤其是浙江温州和广东珠三角地区。广东省佛山市顺德区就有大大小小的电机生产厂家上百家，每年生产上亿台电机，同时顺德有许多家电生产厂家，家电中也要大量用到电机，不管是电机生产厂家，还是将电机作为它们的产品中的零部件的厂家，要将它们的产品打到国际市场上，迫切需要IS09002认证，IS09002要求生产产品所用的零部件以及最终的产品都要经过本单位的质量检测，也就是说，在顺德，每年要检测几亿个电机，对电机的测试仪的需求非常迫切。电机测试的参数主要有：效率、功率因数、定子输入电流、转矩、转速等，本课题主要研究转速的测量。 1.2 国内外发展情况 转速是各类电机运行中的一个重要物理量，如何准确、快速而又方便地测量电机转速，极为重要。目前国内外常用的转速测量方法有离心式转速表测速法、测速发电机测速法、闪光测速法、光电码盘测速法和霍尔元件测速法。 (1)离心式转速表测速法 离心式转速表是利用离心原理制成的测速仪表，可以直接读出转速。测转速时，转速表的端头要插入电机转轴的中心孔内，插入前，应注意清除中心孔中的油污，并使转速表的轴与电机的轴保持同心，不可上下左右偏斜，否则易将表轴扭坏，并影响准确读数，而且转速表要间歇使用，以减少磨损和发热。如果要改变量程，还要将转速表取出停转后再改变量程[2]。 (2) 测速发电机测速法 测速发电机测转速时，测速发电机连接到被测电机的轴端，将被测电机的机械转速变换为电压
光电传感器的转速测量系统设计报告
目录 1设计目的 (1) 2 系统组成及工作原理 (1) 2.1 转速测量原理 (1) 2.2 转速测量系统组成框图 (1) 3 系统硬件设计关键技术 (2) 3.1 脉冲产生电路设计 (2) 3.2 光电转换及信号调理电路设计 (3) 3.2.1 光电传感器简介 (3) 3.2.2 光电转换及信号调理电路设计 (4) 3.3 测量系统主机部分设计 (5) 3.3.2 键盘显示模块设计 (7) 3.3.3 串行通信模块设计 (9) 3.3.4 电源模块设计 (10) 4 系统软件设计关键技术 (11) 4.1程序模块设计 (11) 4.2 数据处理过程 (13) 4.3 浮点数学运算程序 (14) 5 制作调试及系统精度评价方法 (14) 6 系统标定 (16) 7 系统价格及关键零部件供应商 (17)
1设计目的 转速测量是社会生产和日常生活中重要的测量和控制对象。近年来，由于世界范围内对转速测量合理利用的日益重视，促使转速测量技术的迅速发展，各种新型的测量仪表相继问世并越来越多地得到应用。进行转速测量的检测控制，可以使用多种传感器。由于技术保密，厂家不会提供详细电路图和源代码，用户很难自行进行二次开发和改进。针对这种现状，使用光电传感器结合STC公司的STC 89C51型单片机设计的一种转速测量与控制系统。STC 89C51单片机采用了CMOS工艺和高密度非易失性存储器技术，而且其输入/输出引脚和指令系统都与MCS-51兼容，是开发该系统的适合芯片。 2 系统组成及工作原理 2.1 转速测量原理 在此采用频率测量法，其测量原理为，在固定的测量时间内，计取转速传感器产生的脉冲个数，从而算出实际转速。设固定的测量时间为Tc（min），计数器计取的脉冲个数m，假定脉冲发生器每转输出p个脉冲，对应被测转速为N（r/min），则f=pN/60Hz；另在测量时间Tc内，计取转速传感器输出的脉冲个数m应为 m=Tcf ，所以，当测得m值时，就可算出实际转速值[1]： N=60m/pTc (r/min) （1） 2.2 转速测量系统组成框图 系统由信号预处理电路、单片机STC 89C51、系统化LED显示模块、串口数据存储电路和系统软件组成。其中信号预处理电路包含信号放大、波形变换和波形整形。对待测信号进行放大的目的是降低对待测信号的幅度要求；波形变换和波形整形电路则用来将放大的信号转换成可与单片机匹配的TTL信号；通过对单片机的编程设置可使内部定时器T0对输入脉冲进行计数，这样就能精确地算出加到T0引脚的单位时间内检测到的脉冲数；设计中转速显示部分采用价格低廉且使用方便的LED模块，通过相关计算方法计算得到的转速通过I2C总线放到E2PROM存储，既节省了所需单片机的口线和外围器件，同时也简化了显示部分的软件编程。系统的原理框图如图2.1所示。
20.光电传感器转速测量实验
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 - 转速f - 脉冲频率n - 圆盘开孔数。
图20.2直射式光电转速传感器的结构图 反射式光电传感器的工作原理见图20.3，主要由被测旋转部件、反光片（或反光贴纸）、反射式光电传感器组成，在可以进行精确定位的情况下，在被测部件上对称安装多个反光片或反光贴纸会取得较好的测量效果。在本实验中，由于测试距离近且测试要求不高，仅在被测部件上只安装了一片反光贴纸，因此，当旋转部件上的反光贴纸通过光电传感器前时，光电传感器的输出就会跳变一次。通过测出这个跳变频率f，就可知道转速n。 n=f 如果在被测部件上对称安装多个反光片或反光贴纸，那么，n=f/n。n-反光片或反光贴纸的数量。 图20.3 反射式光电转速传感器的结构图 三. 实验仪器和设备 1. 计算机n台 2. drvi快速可重组虚拟仪器平台1套 3. 并口数据采集仪（ldaq-epp2）1台 4. 开关电源（ldy-a）1台 5. 光电转速传感器（lhyf-12-a）1套 6. 转子/振动实验台（lzs-a）/(lzd-a) 1 台