光电传感器的转速测量系统设计

合集下载

传感器测转速课程设计

传感器测转速课程设计

传感器测转速课程设计一、课程目标知识目标:1. 学生能理解传感器的基本原理,掌握测速传感器的种类、工作原理及其在工程中的应用。

2. 学生能够解释转速的概念,掌握转速的测量方法和计算公式。

3. 学生能了解影响传感器测量精度的因素,并能分析在实际应用中如何优化传感器布局和使用条件。

技能目标:1. 学生能够正确操作传感器设备,进行简单的转速测量实验,并准确记录数据。

2. 学生通过实验和数据分析,能够解决实际转速测量中遇到的问题,提高问题解决能力。

3. 学生能够设计简单的转速测量电路,运用所学的知识对测量系统进行初步的设计和优化。

情感态度价值观目标:1. 学生通过实践操作,培养对物理现象的好奇心和探索精神,增强学习物理的兴趣。

2. 学生在学习过程中,形成合作意识,提高团队协作能力,尊重团队成员的不同意见。

3. 学生能够认识到科学技术在工业生产中的重要性,增强将科学技术应用于实际生活的责任感。

二、教学内容本课程以《物理》教材中关于传感器及其应用的相关章节为基础,结合以下内容进行教学:1. 传感器原理:介绍传感器的基本概念、工作原理及分类,重点讲解测速传感器(如霍尔传感器、光电传感器)的原理和特点。

2. 转速测量:讲解转速的定义、测量方法,包括直接测量法和间接测量法,以及相应的计算公式。

3. 实验操作:指导学生进行传感器测转速的实验操作,包括设备连接、参数设置、数据采集和处理。

4. 影响因素分析:讨论影响传感器测量精度的因素,如环境、传感器布局、电路设计等,并提出相应的优化措施。

5. 教学案例:引入实际工程案例,分析传感器在转速测量中的应用和优化方法。

教学内容安排如下:第1课时:传感器原理及分类介绍第2课时:转速测量方法及计算公式第3课时:实验操作指导与实践第4课时:影响传感器测量精度的因素分析第5课时:教学案例分析及讨论三、教学方法本课程采用以下多样化的教学方法,以充分激发学生的学习兴趣和主动性:1. 讲授法:通过系统的讲解,使学生掌握传感器基本原理、转速测量方法及计算公式等理论知识。

传感器设计实验―光电测转速甄选

传感器设计实验―光电测转速甄选

传感器设计实验―光电测转速甄选光电测转速是一种常用的传感器,它可以通过感应旋转物体上的标记物来测量转速。

本实验旨在设计一种光电测转速传感器,以实现稳定准确的转速测量。

1.实验原理:光电测转速传感器的工作原理是利用旋转物体上的凹凸标记物经过传感器时产生光电信号,通过测量信号的频率来确定转速。

标记物可以是黑色和白色的交替环,当光电传感器检测到黑色时输出一个低电平信号,检测到白色时输出一个高电平信号。

通过计数器测量高低电平信号的频率,即可得到旋转物体的转速。

2.实验材料:-光电传感器模块-旋转物体(如风扇叶片)- Arduino开发板-连接线-电源供应器3.实验步骤:(1)搭建电路连接:将光电传感器模块的输出引脚连接到Arduino开发板的数字引脚上,光电传感器模块的供电引脚连接到电源供应器的正极,接地引脚连接到电源供应器的负极。

(2)编写Arduino代码:使用Arduino开发环境编写程序。

程序需要包括以下几个部分:-初始化:定义输入输出引脚,设定计数器初值;-中断函数:当光电传感器模块输出引脚发生电平变化时,中断函数将触发,并在函数中进行计数器增加或减少的操作;-主循环:显示计数器数值,以转速的形式输出。

(3)上传代码并测试:将编写好的代码上传到Arduino开发板上,然后将光电传感器模块与旋转物体相对应。

启动电源供应器后,通过监视器观察计数器数值的变化,并实时显示转速。

4.实验注意事项:-在选择旋转物体时,要确保标记物的凹凸度适中,以确保光电传感器的稳定输出;- 在选择光电传感器模块时,注意其输出引脚的电压和电平状态,以确保和Arduino开发板的兼容性;-在编写程序时,要特别注意中断函数的编写,确保计数器能够正常累加或减少。

通过上述实验步骤,设计并调试光电测转速传感器,可以实现稳定准确的转速测量。

这种传感器在许多领域都有广泛的应用,如工业自动化生产线、电机控制、车辆控制等,对于实现精确的转速控制和监测具有重要作用。

实验四光电传感器转速测量实验

实验四光电传感器转速测量实验

实验四、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。

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4.1 光电传感器的工作方式反射式光电传感器的工作原理见图4.2,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4.2 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 台四、实验步骤1、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。

2、点击实验脚本文件“服务器端”的链接,运行该实验。

如图4.3所示。

图4.3 转速测量实验(服务器端)效果图3、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。

4、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。

光电转速传感器的转速测量实验

光电转速传感器的转速测量实验

光电转速传感器的转速测量实验一、实验原理光电转速传感器是一种基于光电效应的传感器,它通过检测旋转物体上的标记或孔洞来测量转速。

当旋转物体上的标记经过传感器的光路时,会遮挡或透过光线,从而使传感器输出的电信号发生变化。

通过对这些电信号的处理和分析,可以计算出旋转物体的转速。

光电转速传感器通常由光源、光学透镜、光电探测器和信号处理电路等部分组成。

光源发出的光线经过光学透镜聚焦后照射到旋转物体上,当旋转物体上的标记经过光路时,光电探测器接收到的光强会发生变化,产生相应的电信号。

信号处理电路对这些电信号进行放大、滤波和整形等处理,最终输出与转速成正比的脉冲信号。

二、实验设备1、光电转速传感器:选择合适的光电转速传感器,其性能参数如测量范围、精度、响应时间等应满足实验要求。

2、旋转平台:用于安装被测旋转物体,并提供稳定的旋转运动。

3、信号调理器:用于对传感器输出的电信号进行调理和放大,以便后续的数据采集和处理。

4、数据采集卡:将调理后的电信号转换为数字信号,并传输到计算机进行处理和分析。

5、计算机:安装有相关的数据采集和分析软件,用于控制实验过程、采集数据以及进行数据处理和分析。

三、实验步骤1、安装和连接设备将光电转速传感器安装在合适的位置,使其光路能够对准旋转物体上的标记。

将传感器的输出端连接到信号调理器的输入端,将信号调理器的输出端连接到数据采集卡的输入端。

将数据采集卡插入计算机的 PCI 插槽,并安装相应的驱动程序和软件。

2、调整传感器位置和光路调整传感器的位置和角度,使光路能够准确地照射到旋转物体上的标记,并确保光电探测器能够接收到足够强度的光信号。

使用遮光板或其他工具,检查光路的遮挡情况,确保光路畅通无阻。

3、设置实验参数在计算机上打开数据采集软件,设置采样频率、通道选择、触发方式等参数。

根据旋转物体的转速范围和测量精度要求,合理设置采样频率,以保证能够采集到足够数量的有效数据。

4、启动旋转平台打开旋转平台的电源,调整转速到预定值。

光电传感器测转速plc程序

光电传感器测转速plc程序

光电传感器测转速plc程序
对于光电传感器测量转速的PLC程序,可以按照以下步骤进行设计:
1. 初始化PLC设备,包括IO端口配置和传感器连接等。

2. 设置相关变量,例如用于存储转速值的变量和计数器。

3. 在主循环中,读取光电传感器的信号状态。

4. 如果检测到光电传感器的信号状态由低变高,则表示有一个物体通过,此时增加计数器的值。

5. 根据一定的时间间隔,计算当前转速值。

可以使用公式:转速 = 计数器值 / 时间间隔,转速单位为转/分钟。

6. 更新转速值到相应的变量中。

7. 如果需要,可以将转速值输出到HMI界面或其他设备。

8. 循环执行上述步骤。

9. 如果需要停止测量,可以添加对应的停止程序。

需要注意的是,具体的PLC程序设计可能会因PLC品牌、型号和软件而有所差异。

上述步骤仅为一般设计思路,具体的实施以PLC设备和软件的说明为准。

基于光电传感器的转速测量系统设计

基于光电传感器的转速测量系统设计

基于光电传感器的转速测量系统设计光电传感器是一种常用于转速测量的传感器,它能够通过感知物体的运动而产生电信号。

基于光电传感器的转速测量系统设计主要包括传感器的选择和安装、信号处理电路的设计以及数据显示和记录等方面。

首先,传感器的选择和安装非常关键。

根据测量需求和环境条件,选择适合的光电传感器。

一般来说,旋转物体上安装一对光电传感器,通过测量旋转物体上反射的光电信号的变化来计算转速。

传感器的安装位置应该使得光线能够正常照射到旋转物体上,并且避免其他干扰光线的干扰。

其次,信号处理电路的设计是转速测量系统设计的核心。

传感器输出的光电信号通常是脉冲信号,需要通过信号处理电路转换为方便处理的电压或电流信号。

常用的信号处理电路包括信号放大电路、滤波电路和计数电路。

信号放大电路将传感器输出的脉冲信号放大到适合测量范围的电压或电流范围;滤波电路去除噪声干扰,使得测量信号更加稳定和准确;计数电路计算单位时间内脉冲信号的数量,从而计算出转速。

最后,数据显示和记录是转速测量系统设计的最后一步。

通过数字显示仪表或者计算机界面显示测量结果,并且可以进行数据记录和存储。

可以根据实际需求选择合适的数据显示和记录方式,比如使用串口通信将数据传输到计算机上进行处理和存储。

总体来说,基于光电传感器的转速测量系统设计需要考虑传感器的选择和安装、信号处理电路的设计以及数据显示和记录等方面。

在设计过程中,应根据实际需求合理选择传感器和设计适应的信号处理电路,以确保转速测量系统的准确性和稳定性。

基于光电传感器的直流电机转速测量系统设计-课设报告

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)第一章概述在工程实践中,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,常需要分时或连续测量和显示其转速及瞬时转速。

目前国内外测量电机转速的方法有很多,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。

转速测量设计实验报告

转速测量设计实验报告

转速测量设计实验报告1. 实验目的本实验旨在设计并实现一种测量转速的方法,并验证其准确性和稳定性。

2. 实验原理2.1 传感器原理转速测量一般需要通过传感器来实现。

常见的转速传感器有光电传感器、霍尔传感器和接触式触发器等。

本实验采用光电传感器作为转速测量的感知器件。

光电传感器通过发射红外光束,并根据反射光的变化来测量目标物体的运动速度。

2.2 转速计算方法根据光电传感器感知到的目标物体的运动情况,我们可以计算出目标物体的转速。

转速的计算方法如下:速度= \frac {2\pi r}{T}其中,速度为目标物体的线速度,r为目标物体的半径,T为目标物体绕轴旋转一周所需的时间。

3. 实验设计本实验的设计思路是在目标物体上固定一块白色圆片,并将光电传感器放在圆片的旁边。

光电传感器产生的红外光束会照射到圆片上,并由圆片反射回光电传感器。

当目标物体旋转时,圆片运动会导致光电传感器感受到反射光的变化。

我们通过记录光电传感器输出的电信号的变化来计算目标物体的转速。

实验所需材料如下:- 光电传感器- 白色圆片- 电路连接线- 示波器(或数字多用表)实验步骤如下:1. 将光电传感器固定在实验平台上,使其能够与目标物体保持一定的距离。

2. 将白色圆片固定在目标物体上,并使其与光电传感器处于同一平面。

3. 连接光电传感器的输出端和示波器(或数字多用表)。

4. 打开示波器(或数字多用表)并设置合适的测量范围。

5. 启动目标物体的旋转,记录光电传感器输出的电信号的变化。

6. 根据记录到的数据,计算目标物体的转速。

4. 实验结果与分析在实验中,我们通过示波器记录了光电传感器输出的电信号的变化,并根据这些数据计算了目标物体的转速。

实验结果显示,我们所设计的转速测量方法具有较高的准确性和稳定性。

在实际使用中,我们可以根据实验结果进行进一步优化和改进。

例如,可以根据目标物体的特性选择合适的感知器件,调整光电传感器和目标物体之间的距离,以及对于输出信号的处理等等。

  1. 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
  2. 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
  3. 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。

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,通过一定方式转换成电量,这一环节可以通过敏感元件、传感器或测量仪表等来实现。

方法如下:(1) 通过敏感元件拾取被测信号敏感元件体积小,可以根据用户及环境要求做成各矛头形状的探头,它能将被测的物理量变换成电流、电压,只要选择合适的元件参数。

如R、L、C设计相应的电路,便能完成这种对应关系。

这种方法设计难度大,信号稳定度差,在模拟处理系统中不宜采用。

(2) 通过传感器拾取信号由专业人员将敏感元件和相应的测量电路、传递机构以适当的形式制成不同类型、不同用处的传感器,根据原理输出电量。

该电量可以是模拟量或数字量,现代传感器还可以输出开关量,用于数字逻辑电路。

(3) 通过测量仪表拾取被测信号目前有许多测量仪表用于各种测量中,有大信号输出、有BCD码输出等,但价格昂贵,专业性强,一般不适合通用系统。

通用的转速测量系统大都采用一种俗称“码盘”的传感装置,将圆形的码盘固定在转轴上,码盘上有若干规则排列的小孔,用光电偶来输出电信号,以反映转速对应关系,即是将转轴的速度以脉冲形式反映出来,通常有两种形式:(1) 模拟量量化后经A/D转换,由数字量反映角度,供单片机计算处理,得出转速。

(2) 直接由脉冲来反应转轴的角度,用每转产生的脉冲经单片机处理得出转速。

2.整形和倍频前向通道中,从传感器输出的信号必须转换成单片机输入要求的信号,由于信号调节电路与传感器的选择,现场干扰程度等,都会影响信号的质量。

而脉冲信号的上升沿和下降沿对数字电路的触发尤为重要,若要将转速脉冲信号直接加到计数器或外部中断的输入端,并利用其上升沿来触发进行计数,则必须要求输入的信号有陡峭的上升沿或下降沿。

处理方法上可以用触发器电路来整形;而倍频电路主要用于解决低转速时测量精度问题及码盘的刻度误差而造成的精度下降问题。

方法是在每转中增加脉冲的个数(码盘的线程数)来提高精度。

但在高转速时,由于脉冲个数的增加,限制了最高转速测量量程,这个问题可用单片机控制来动态处理解决,兼顾高低转速的测量精度。

3.单片机单片机是整个测量系统的主要部分,担负对前端脉冲信号的处理、计算、以及信号的同步,计时等任务,其次,将测量的数据经计算后,将得到的转速值传送到显示接口中,用数码管显示数值。

在本系统中考虑到计数的范围、使用的定时,计数器的个数及I/O口线,预选用89C51单片机。

具体工作情况在后讨论。

4.驱动和显示由于LED数码管具有亮度高、可靠性好等特点,工业测控系统中常用LED数码管作为显示输出。

本系统也采用数码管作显示。

LED显示器是用发光二极管显示字段的,通常使用七段构成“日”字型和一只发光二极管作为小数点,称八段数码显示器。

其有两种驱动方式,共阴驱动和共阳驱动,共阴驱动是各段发光二极管的阴极连在一起,并将公共端接地,在共阳结构中,将各段发光二极管阳极连在一起,并将公共端接上+5V电源,显示字符对应字型代码发光。

2.3 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3 、系统硬件电路的设计3.1 脉冲产生电路设计设计采用了红外光电传感器,进行非接触式检测。

当有物体挡在红外光电发光二极管和高灵敏度的光电晶体管之间时,传感器将会输出一个低电平,而当没有物体挡在中间时则输出为高电平,从而形成一个脉冲。

系统在光电传感器收发端间加入电动机,并在电动机的转轴上安装一转盘。

在这个转盘的边沿处挖出若干个圆形过孔,把传感器的检测部分放在圆孔的圆心位置。

每当转盘随着后轮旋转的时候,传感器将向外输出若干个脉冲。

把这些脉冲通过一系列的波形整形成单片机可以识别的TTL电平,即可算出轮子即时的转速。

转盘的圆孔的个数决定了测量的精度,个数越多,精度越高。

这样就可以在单位时间内尽可能多地得到脉冲数,从而避免了因为两个过孔之间的距离过大,而正好在过孔之间或者是在下个过孔之前停止了,造成较大的误差。

设计中转盘的圆孔的实际个数受到技术的限制。

为了达到预定的效果设计在转盘过孔的设计上采用11个过孔,从而留下了10个同等的间距。

这样在以后的软件设计中能够较为方便的计算出脉冲频率。

脉冲发生源的硬件结构图如图3.1所示。

图3.1脉冲发生源硬件结构图(左为正视图,右为侧视图)3.2 光电转换及信号调理电路设计由于系统需要将光信号转换为电信号,因而需要使用光电传感器并设计相应的信号调理电路,以得到符合要求的脉冲信号,送给单片机STC89C51进行计数,同时得到计数的时间,由单片机进行相关计算以得到电动机转速。

3.2.1 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,为此设计时必须详加考虑。

3.2.2 光电转换及信号调理电路设计传感器将电机的转速信号转变成了电脉冲信号,该信号经过LM324集成运放整形驱动,送到单片机进行脉冲计数,从而测出电动机转速。

光电转换部分与单片机的连接框图如图3.2所示。

图3.2 光电转换部分与单片机的连接框图LM324是四运放集成电路,它采用14脚双列直插塑料封装,外形如图所示。

它的内部包含四组形式完全相同的运算放大器, 除电源共用外,四组运放相互独立。

每一组运算放大器可用图3.3所示的符号来表示,它有5个引出脚,其中“+”、“-”为两个信号输入端,“V+”、“V-”为正、负电源端,“Vo ”为输出端。

两个信号输入端中,Vi-(-)为反相输入端,表示运放输出端Vo 的信号与该输入端的位相反;Vi+(+)为同相输入端,表示运放输出端Vo 的信号与该输入端的相位相同。

相关文档
最新文档