光电式传感器测速研究
光电转速测量器的研制
码盘选用 常用 的三位格雷码盘 ，将整个码盘分为八份 ，为了保证
码盘在转动 的过程 中不发生打飘 现象 ， 选用铁皮作为码盘的材质进行 制作和刻划 ，其原理如图ｌ 所示 。
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图１三位格 冒码盘 原理圈
一
３ ． ２ 信号整形 电路 由７ ４ Ｌ Ｓ １ ４ ￣密特触发反向器对信号进行整形 ， 并 把整形后 的信号 送给单片机 。７ ４ Ｌ Ｓ １ ４ ￣ ， 片实现了６ 路施密特触发反相器 ， 可 以将缓慢变 化 的输入信 号转换成清晰 、无抖动的输出信号 ，同时它也可以直接作 为驱动 。 ３ ． ３ 单片机最小系统 控制系统选用Ｓ Ｔ Ｃ ８ ９ Ｃ ５ ２ 单 片机作 为核心控制元件 。Ｓ Ｔ Ｃ ８ ９ Ｃ ５ ２ 芯
科 学技术
光 电转速测量器 的研制
魏西媛
（ 西 安外 事学 院工 学 院通 信 电子 系系 ，陕西 西 安 ７ １ ０ ０ ７ ７）
摘
篓：在实时控制中，转速的检测是其他参数检测 的基础。本文提 出了一种基￣： Ｓ Ｔ Ｃ ８ ９ Ｃ ５ ２ 单片机的全数字式测速系统 ，由对射式光电传感
器 、格雷码盘 、Ｓ Ｔ Ｃ ８ ９ Ｃ ５ ２ 单片机等电路组成 ，实现 了全数字的智能测速功能。有电路简单，测量方便 ，成本低的优点。
３ ． ４ Ｌ Ｅ Ｄ 显示 模 块
３ 测量 系统
３ ． １光电传感器
在实际应用 中，光 电传感器 的分类 比较多 ，现采用对射式光 电传
感器进行转速测量 ，这种传感器是把旋转轴 的转速变为相应频率 的脉 冲，然后用测量电路测出频率 ，由频率值就可知道所侧转速值 。 测量过程是在电机的转轴上安装一个码盘 ，发光器和接收器对应 固定在码盘 两边 ，发光器发 出的光照射在均匀分布 的码道上 ，电机转 动带 动码盘转动 ，当测速码盘旋转一周 ，光接 收器就能感受与开孔数 相等次数 的光照次数 ，每转过一个码道 ，光接收器就检测到变化 的光 信号 ，光 的明暗变化经历 了一个正弦周期 ，它就随之产生正弦脉 冲电 信号 ，这样就构成 了一个收发检测系统 ，可 以检测 电机 的转速 。这种 测量方法结构简单 、可靠 、测量精度高 ，是 目前最常用的一种测量转
光电门测速度加速度
测试技术应用案例光电门测速度和加速度班级: 机1301-1学号: ********姓名: **光电门测速度和加速度一、测试物理量及测试方法测试物理量：速度和加速度测试方法及测试目的：用气垫导轨和存储式计时计数测速仪测量速度和加速度。
通过对速度和加速度的测量，熟悉光电门传感器的使用二、测试方案（1）实验方案：1、检查光电门，使存储式数字毫秒计处于正常工作状态，给气垫导轨通气。
2、导轨水平调整。
由于斜面高度h 是相对于水平面而言，因此测量前首先应把导轨调整水平。
水平调整分二步完成（1）粗调。
在导轨中注入压缩空气，在形成气垫后，将滑块放在导轨中部，利用观察滑块的运动方向来判断导轨的倾斜方向。
调整导轨支座独脚螺丝，使滑块在导轨上基本稳定。
（2）利用计时器进行细调。
如果导轨水平，那么滑块经推动后滑过P1和P2两点的速度应相同，也就要求1t ∆与2t ∆相等。
但考虑到空气阻力的影响，即使导轨真是水平了，那么在滑块从P1向P2运动时，应使P2处的速度2V 略小于P1处的速度1V （或者讲2t ∆略大于1t ∆），且满足%20112<∆∆-∆<t t t 。
同理，也要求滑块经碰撞后弹回来经过P1、P2时，1V '略小于2V '，即'1t ∆略大于'2t ∆，且满足%20'1'2'1<∆∆-∆<t t t 。
达到上述水平调整要求后，再重复做5次，记录5组数据（每组包括1t ∆、2t ∆、2t '∆和1t '∆），以此来证实导轨已处于水平状态。
3、观察滑块的匀速直线运动轻轻推动滑块，观察滑块在气轨上的运动，滑块和气轨两端的缓冲弹簧的碰撞情况。
分别记下滑块经过两个光电门时的速度1V 和2V ，试比较1V 和2V 的数值，若1V 和2V 之间的差别小于1V （或2V ）的%1时，则导轨接近水平，此时可近似认为滑块作匀速直线运动；若1V 和2V 相差较大，可通过调节导轨底座螺钉使导轨水平。
光电式传感器原理与应用
光电式传感器原理与应用光电效应与光电器件一、光电效应光电效应可以分为以下三种类型：(1)外光电效应(2)光电导效应(3)光生伏特效应.(1)外光电效应在光的作用下，物体内的电子逸出物体表面，向外发射的现象叫外光电效应。
只有当光子能量大于逸出功时，即时，才有电子发射出来，即有光电效应，当光子的能量等于逸出功时，即时，逸出的电子初速度为0，此时光子的频率为该物质产生外光电效应的最低频率，称为红限频率。
利用外光电效应制成的光电器件有真空光电管、充气光电管和光电倍增管。
(2)光电导效应.在光的作用下，电子吸收光子能量从键合状态过渡到自由状态，引起物体电阻率的变化，这种现象称为光电导效应。
.由于这里没有电子自物体向外发射，仅改变物体内部的电阻或电导，有时也称为内光电效应。
与外光电效应一样，要产生光电导效应，也要受到红限频率限制。
利用光电导效应可制成半导体光敏电阻。
(3)光生伏特效应.在光的作用下，能够使物体内部产生一定方向的电动势的现象叫光生伏特效应。
.利用光生伏特效应制成的光电器件有光敏二极管、光敏三极管和光电池等。
二、光电器件的特性(1)光电流光敏元件的两端加一定偏置电压后，在某种光源的特定照度下产生或增加的电流称为光电流。
(2)暗电流光敏元件在无光照时，两端加电压后产生的电流称为暗电流。
(3)光照特性当光敏元件加一定电压时，光电流I与光敏元件上光照度E之间的关系，称为光照特性。
一般可表示为。
(4)光谱特性.当光敏元件加一定电压时，如果照射在光敏元件上的是一单色光，当入射光功率不变时，光电流随入射光波长变化而变化的关系，称为光谱特性。
.光谱特性对选择光电器件和光源有重要意义，当光电器件的光谱特性与光源的光谱分布协调一致时，光电传感器的性能较好，效率也高。
在检测中，应选择最大灵敏度在需要测量的光谱范围内的光敏元件，才有可能获得最高灵敏度。
(5)伏安特性在一定照度下，光电流I与光敏元件两端的电压U的关系称为伏安特性。
传感器实验报告1
传感器实验报告实验一Pt100铂电阻测温特性实验一、实验目的1．通过自行设计热电阻测温实验方案，加深对温度传感器工作原理的理解。
2．掌握测量温度的电路设计和误差分析方法。
二、实验内容1．设计PT100铂热电阻测温实验电路方案；2．测量PT100的温度与电压关系，要求测温范围为：室温～65℃；温度测量精度：±2℃；输出电压≤4V，输出以电压V方式记录。
3．通过测量值进行误差分析。
三、实验仪器、设备、材料主机箱、温度源、Pt100热电阻（2支）、温度传感器实验模板、万用表。
四、实验原理利用导体电阻随温度变化的特性，可以制成热电阻，要求其材料电阻温度系数大，稳定性好，电阻率高，电阻与温度之间最好有线性关系。
常用的热电阻有铂电阻(650℃以内)和铜电阻(150℃以内)。
铂电阻是将～ｍｍ的铂丝绕在线圈骨架上封装在玻璃或陶瓷管等保护管内构成。
在0－650℃以内，它的电阻Rt与温度t的关系为：Rt=Ro(1+At+Bt2)，式中：Ro系温度为0℃时的电阻值(本实验的铂电阻Ro＝100Ω)。
A＝×10－3／℃，B＝－×10－7／℃2。
铂电阻一般是三线制，其中一端接一根引线另一端接二根引线，主要为远距离测量消除引线电阻对桥臂的影响(近距离可用二线制，导线电阻忽略不计。
)。
实际测量时将铂电阻随温度变化的阻值通过电桥转换成电压的变化量输出，再经放大器放大后直接用电压表显示。
五、实验步骤1、用万用表欧姆档测出Pt100三根线中其中短接的二根线(同种颜色的线)设为1、2，另一根设为3，并测出它在室温时的大致电阻值。
2、在主机箱总电源、调节仪电源都关闭的状态下，再根据图1示意图接线，温度传感器实验模板中ａ、ｂ(Ｒt)两端接传感器，这样传感器(Rt)与R3、R1、Rw1、R4组成直流电桥，是一种单臂电桥工作形式。
3、放大器调零：将图的温度传感器实验模板的放大器的两输入端引线(一根传感器引线、另一根桥路输出即Rw1活动触点输出)暂时不要引入，而用导线直接将放大器的两输入端相连(短接)；将主机箱上的电压表量程(显示选择)切换开关打到2Ｖ档，合上主机箱电源开关，调节温度传感器实验模板中的RW2(逆时针转到底)增益电位器，使放大器增益最小；再调节RW3(调零电位器)使主机箱的电压表显示为０。
光电转速表
光电转速表什么是光电转速表光电转速表，也被称为光电测速仪、光耦转速表、数字光电转速仪，是用来测量旋转物体的转速的一种电子仪器。
它是通过光电测量技术来实现转速检测的。
由于光电转速表具有精度高、反应快、测量范围大等优点，因此在机械加工、车间管理、科学研究中被广泛应用。
光电转速表的原理光电转速表一般由测速传感器、信号处理器和显示控制器等组成，其中最核心的是测速传感器。
测速传感器内置一个发光二极管和一个光敏二极管，当测速传感器靠近旋转物体时，发光二极管发出一束光，并射向光敏二极管，经过光电转换后，将光电信号转换成电信号，并经过信号处理器处理后输出。
由于旋转物体在每个圆周上的时间相同，因此根据发射和接收光的距离间隔和旋转速度可以推算出旋转物体的转速。
光电转速表的特点1.精度高：光电传感器检测速度敏感，反应速度快，测量精度高。
2.方便实用：传感器体积小，便于携带、操作。
3.适应性广：光电传感器可反应不同频率、不同满度的信号，适应性广。
4.可视化显示：测速显示器显示转速值，使用方便。
5.保养简单：测速传感器结构简单、无可操作零部件、使用寿命长。
光电转速表的应用1.机械加工：主要用于车床、铣床、刨床等机床上，测量工件和刀具的转速。
2.车间管理：用于工业车间中的各种设备、机器传动轴的检测和保养，并统计故障频率，提高生产效率。
3.科学研究：常用于医疗仪器、超声波单位等高科技领域的转速监测。
4.其他领域：如汽车维修、飞机维护、露天采矿、船舶维修等需要测量转速的行业。
光电转速表的优势1.非常适用于现代制造业中制造精度要求高的行业。
例如航空航天、军事、造船、机械制造、汽车制造等。
2.在检测一些小型和高速运动物体时，使用的传统测速方法难以进行测量，而光电测速仪则在这方面表现优异。
3.光学传感器具有响应快、稳定性好、不会受到机械传感器中的干扰等优点。
4.测量范围大，通常测试转速的范围为1rpm-1000000rpm。
光电转速表的选购在选择光电转速表时，需要考虑以下几个方面：1.测量范围：根据实际需求选择测量范围。
光电编码器测速原理
光电编码器测速原理
光电编码器是一种用于测量旋转速度或位置的传感器。
其测速
原理基于光电效应和编码原理。
光电编码器包含一个光源和一个光
电传感器，通常使用光栅或编码盘来产生光电信号。
当物体旋转时，光源会照射到光栅或编码盘上，产生光电信号。
这些信号随着物体的旋转而变化，光电传感器会将这些变化转换为
电信号。
通过测量这些电信号的频率和脉冲数，可以确定物体的旋
转速度和位置。
具体来说，光栅或编码盘上的光栅线或编码孔会导致光电传感
器接收到不同的光信号，从而产生相应的电信号。
通过对这些电信
号进行计数和测量，可以确定物体的旋转速度和位置。
总的来说，光电编码器测速的原理是基于光电效应和编码原理，利用光源、光栅或编码盘以及光电传感器来测量物体的旋转速度和
位置。
KEYENCE光电传感器的应用与工作原理
KEYENCE光电传感器的应用与工作原理KEYENCE光电传感器的应用与工作原理KEYENCE光电传感器是一种应用广泛的测量速度的装置。
它采纳光电传感器的原理，利用光电效应将光信号转化为电信号，从而实现对物体运动速度的精准明确测量。
KEYENCE光电传感器的工作原理是通过发射光束和接收反射光束的方式来测量物体的速度。
当物体经过传感器时，光电传感器会发射一束光，然后接收反射光束，通过计算反射光的时间差来确定物体的速度。
依据不同的工作原理，光电式测速传感器分为不同的类型，如闪光式、连续式、条纹式等。
KEYENCE光电传感器泛应用于很多行业，如汽车、航空、电子、机械等。
在汽车行业中，光电式测速传感器可以用于测量车速、转速等参数，以保证车辆的安全性和性能稳定性。
在航空行业中，光电式测速传感器可以用于飞机起降时的速度监控和导航系统。
在电子和机械行业中，光电式测速传感器可以用于测量各种机械设备的转速、轴承运行状态等。
总之，KEYENCE光电传感器是一种精准明确、牢靠的测速装置，广泛应用于各种行业的速度测量中。
它的显现使得测量速度变得更加精准和高效，对于保障生产安全和提高生产效率具有紧要意义。
光纤传感器和KEYENCE光电传感器作为两个典型传感器在生产测量中的应用比较广泛，那么两者的区分是什么？然后从由一个分析二一差异的应用原则两方面。
一、工作原理1）KEYENCE光电传感器作为传感器的光电元件检测元件。
首先是测量变更转换成光信号的变更，然后用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构成。
2）KEYENCE光电传感器光源发出的光通过光纤调制器，和被测量参数在调制区的光相互作用后，导致光的光学性质（如光的强度、波长、频率、相位、偏振等）的变更，表示信号灯调制。
通过光纤的光探测器，经解调后，获得被测参数。
二、应用1）KEYENCE光电传感器的应用：1、烟尘浊度监测仪防止粉尘污染的紧要任务之一就是财产。
光电计时器计时和测速原理
光电计时器计时和测速原理光电计时器作为一种高精度计时器，广泛应用于各种计时与测速场合，尤其在国防、航空航天等领域具有重要地位。
本文将从光电计时器的原理、计时和测速的方法及其应用等方面进行介绍。
一、光电计时器的原理光电计时器是通过光电效应来计时和测速的。
它是通过将物体沿着传感器前面的光电传感区域运动所产生的光电信号，经过微处理器处理后，来实现计时和测速的。
光电传感器是光电效应的应用，在光电传感器的前端，有一块叫做光电元件的器件，它的作用就是把光能转换成电能。
而传感器的后端，则放置了一种特殊的电路，可以将光电信号放大并滤波，从而得到非常准确的计时和测速结果。
当物体运动到光电传感区域时，物体所挡住的光线就会被截断，从而产生一个脉冲信号，将这个信号转换成时间，就可以测量物体的速度或者距离。
二、光电计时器的计时和测速方法1.计时方法（1）时间测量法时间测量法通常分为分频计时法和时间差计时法。
在分频计时法中，信号的频率通过电子计数器计数，计数器将频率混频到一个较低的频率，然后对这个较低的频率进行计数。
这种方法是最准确的，因为它避免了大量的电子噪声。
在时间差计时法中，则是通过将两个波形的信号输入到计时器，计算它们之间的差别。
这种方法特别适用于测量高速的事件或者脉冲。
（2）计数器测量法计数器测量法通常指直接在光电传感器输出的信号中计数。
它是一种精确度很高的方法，并且适用于测量极短的时间和事件。
2.测速方法测速方法包括单通道方法、双通道方法和多通道方法。
单通道方法是最常见的测速方法，它是通过将传感器放置在物体所在的轨迹中，通过接收物体对传感器的挡住情况来计算物体的速度。
缺点是不能简单地处理物体的加速度和速度变化。
双通道方法则是在物体所在的轨迹两边放置传感器，通过物体在两个传感器之间的时间差来计算速度，这种方法解决了单通道方法的问题，同时也具备高精度和高测量速度的特性。
多通道方法则是在物体所在轨迹上放置多个传感器，通过多个传感器的信号来计算物体的速度，它适用于测量非常小的运动和高速运动。
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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
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）。
（2）本实验的误差主要来源于试验台数显表电压读数的相对不稳定性，另外，外界的电磁干扰，以及仪器存在的漏磁情况都是造成误差的原因。
5.结论
（1）通过实验得出电机电枢电压与电机转速的特性曲线为N=243.91+172（V）
（2）本实验的灵敏度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）。
6.注意事项
（1）电机不得长期在低压转速下工作。
（2）电机电压不易过高。
参考文献
[1] 刘迎春，叶湘滨.现代新型传感器原理与应用.北京：1998年1月版
[3] 陈世涛.大学物理实验教程.四川：2011年2月第一版
[4] 袁长坤.物理量测量.北京：2004年1月第一版。