直流电机测速系统
直流测速发电机的工作原理
直流测速发电机的工作原理
直流测速发电机是一种将机械能转化为电能的装置。
它的工作原理基
于法拉第电磁感应定律，即在一个导体内，当磁通量发生变化时，就
会产生感应电动势。
直流测速发电机的结构包括转子、定子和磁场系统。
其中，转子是由
永磁体和轴承组成的旋转部分；定子是由线圈和铁芯组成的固定部分；磁场系统则是由永磁体和铁芯组成的。
当转子旋转时，永磁体在定子线圈周围产生一个恒定的磁场。
如果此
时有导体穿过这个恒定磁场，就会在导体内产生感应电动势。
但是，
仅靠这个恒定的磁场无法产生稳定的电压输出。
因此，在直流测速发电机中还需要加入一个可变磁场来增强感应电动势。
这个可变磁场是通过在永磁体上加上一些线圈来实现的。
当这些
线圈通电时，它们会在永磁体周围产生一个可变的辅助磁场。
当转子旋转时，导体就会穿过这个恒定磁场和可变磁场，从而产生感
应电动势。
这个感应电动势会通过导线输出，可以用来驱动负载或充
电电池。
需要注意的是，在使用直流测速发电机时，必须保证转子的旋转速度足够快，才能产生稳定的电压输出。
因此，在实际应用中，通常需要使用齿轮或皮带等机械传动装置来提高转速。
总之，直流测速发电机是一种将机械能转化为电能的装置，其工作原理基于法拉第电磁感应定律。
通过在永磁体上加入可变线圈来增强感应电动势，并通过导线输出产生的电压。
在实际应用中需要保证转子足够快的旋转速度才能产生稳定的输出。
基于DSP的直流电机调速、测速系统设计
ｃ ｒ ｅ ｏ ｏ ｓ ｄ ｏ ｈ ｕ ｒ ｎｔｍ ｔ ｒ ｂａ ｅ ｎ ｔ ｅ ＤＳＰ
Ｗ ＡＮＧ ｉ ｎ Ｈｕ ｇｎｅ ｎ ， ｉｇ ａ Ｕ ｉ ｒｉ ， ｉｉｇ８ ０ １ ， ｈｎ ） Ｓ ｈｏ ｏ Ｍｅｈｎｃｌ ｎ ｉｅｒ ｇ Ｑ ｎｈ ｉ ｎｖ ｓｙ Ｘ ｎｎ １０ ６ Ｃ ｉａ ｉ ｅ ｔ
转控制 、 电机 调速 、 电机 测速 和 串 口电脑 显示 四个 功能 。
ｌ 硬 件 系 统 介 绍
硬 件 系统直接 使用 Ｄ Ｐ教学 板上 的 Ａ Ｄ转 换 电位器 ， Ｓ ／ 用输 入 电压 的 Ａ Ｄ转 换 结果 直 接控 制 Ｐ ／ ＷＭ 的输 出脉宽 ， 利用 Ｌ ９ ２ ８驱动 器驱 动电机 运转 实现 调速 。测速用 固定 在 电机 主轴上 的光码 盘 和光耦 电路
Ｔｈ ｌ ｃｒｃ ｌｃｒ ｕ ｔｉ ｉ ｌ ｒ ｌａ ｌ ｎ ｒ ｃｉ ａ ． ｅ ｅｅ ｔｉａ ｉｃ ｉ ｓｓｍｐ ｅ， ｅｉｂ ｅ ａ ｄ ｐ ａ ｔｃ １
Ｋｅ ｒ ｙ ｗｏ ｄｓ： Ｐ； ｒ ｃ ｕ ｒ ｎ ｔｒ ｖ ｌｃ ｔ ｄ ｌｔｏ ｖ ｌｃ ｔ ａ ｕ ｉ ｇ ＤＳ ｄｉｅ ｔｃ ｒｅ ｔｍｏｏ ； ｅ ｏ ｉ ｍｏ ｕ ａｉｎ； ｅｏ ｉ ｍｅ ｓ ｒｎ ｙ ｙ
第２ ９卷 第 ６期 ２１ ０ １年 １ ２月
青 海 大 学 学 报 （自 然 科 学 版 ） Ｊｕｎ ｌ ｆ ｉ ｈ ｉ ｎｖｒ ｔ（ ａ ｒ Ｓｉｎｅ ｏ ｒａ ｏ Ｑｎ ａ Ｕ ｉｅ ｉ Ｎ ｔ ｅ ｃ ｃ ） ｇ ｓｙ ｕ ｅ
Ｖ０ ． ９ Ｎｏ ６ １２ ． Ｄｅ ． ０１ ｃ２ １
Ａｂｓｒ ｃ Ｔｏ ｒ ａ ｉｅ ｔｅ ｃ ｎ ｒ ｌｆ ｎ ｔ ｎ ｏ ｅ ｏ ｉ ｄ ｌｔｏ ｎ ａ ｕ ｉ ｆｄｉｅ ｔｃ ｒｅ ｔｎｏ ｔ ａ ｔ： ｅ ｌ ｈ ｏ ｔｏ ｕ ｃｉ ｆｖ ｌｃ ｔ ｍｏ ｕ ａｉｎ ａ ｄ ｍｅ ｓ ｒｎｇ ｏ ｒ ｃ ｕ ｒ ｎ — ｚ ｏ ｙ ｔｒ ｔ ｅ ｐ ａｆ ｒ ｏ ｏ ，ｈ ｌ ｔ ｍ ｆＴＭＳ ２ Ｆ２ ７Ａ ｄ ｌＤＳ ｗａ ｓ ｄ ｔ ｖ ｌｐ ａ２ ｏ ３ ０Ｌ ４０ ｍｏ ｅ Ｐ ｓ ｕ ｅ ｏ ｄｅ ｅ ｏ ４Ｖ ｏ ｔｏ ｙ ｔｍ ａ ｅ ｎ ｃ ｎ ｒ ｌｓ ｓｅ ｂ ｓ ｄ ｏ ｄ ｇｔｌＰＷ Ｍ ｒｎ ｉ ｌ ． ｅ ｓ ｓｅ ｃ ｎ ｂ ｏ ｎ ｃｅ ｏ ａ ｃ ｍｐ ｔ ｒｗｉｈ ｓｍｐ ｅ ｓ ｒａ ｏ ｔｓ ｆｗａ ｅ ｉｉａ ｐ ｃｐ ｅ Ｔｈ ｙ ｔ ｍ ａ ｅ ｃ ｎ ｅ ｔｄ ｔ ｏ ｕ ｅ ｔ ｉ ｌ ｅ ｉｌｐ ｒ ｏｔ ｒ ． ｉ
无刷直流电机测速原理
无刷直流电机测速原理无刷直流电机是一种常见的电机类型，其具有高效率、高功率密度、低噪音等优点，因此被广泛应用于各种领域。
测速是无刷直流电机控制中非常重要的一部分，其原理如下：1. 电机测速原理无刷直流电机的转速可以通过检测电机内部的反电动势（back EMF）来实现。
当电机运转时，由于磁场变化引起线圈内部产生反向电势，这个反向电势随着转速的增加而增加。
因此，通过检测反向电势大小可以确定电机的转速。
2. 反向电势检测原理为了实现反向电势检测，需要在驱动无刷直流电机时采用PWM调制方式。
PWM调制方式是指通过改变占空比来控制输出信号的有效值。
在PWM调制方式下，输出信号会周期性地从高状态（+V）到低状态（-V），然后再回到高状态。
当输出信号处于高状态时，线圈中会产生磁通，并且随着时间的推移这个磁通会逐渐增加。
当输出信号从高状态变为低状态时，线圈内部产生的磁通会逐渐减少，同时也会产生反向电势。
反向电势的大小与线圈中的磁通变化率成正比。
3. 反向电势检测电路原理为了实现反向电势检测，需要在无刷直流电机驱动电路中添加一个反向电势检测电路。
该电路包括一个比较器和一个滤波器。
比较器用于将反向电势信号与参考信号进行比较。
参考信号可以是一个固定的阈值，也可以是由微控制器生成的一个可变参考信号。
滤波器用于去除噪声和干扰，以保证检测到的反向电势信号稳定可靠。
常用的滤波器包括低通滤波器和带通滤波器等。
4. 反向电势测速方法通过上述原理和方法，可以实现无刷直流电机的反向电势测速。
具体步骤如下：（1）将PWM调制方式应用到无刷直流电机驱动中；（2）通过比较器将反向电势信号与参考信号进行比较；（3）通过滤波器去除噪声和干扰；（4）根据反向电势信号的大小计算出电机转速。
总之，无刷直流电机测速原理是基于反向电势检测的，通过比较器和滤波器等电路将反向电势信号转换为可靠的转速信号。
这种方法简单、可靠，广泛应用于各种无刷直流电机控制系统中。
直流测速发电机的工作原理
直流测速发电机的工作原理直流测速发电机是一种常用的测速、测量设备，它通过转动磁场产生电势差来测量物体的转速。
它是基于霍尔效应和电磁感应原理设计制造的一种精密仪器。
本文将详细介绍直流测速发电机的工作原理及其应用。
直流测速发电机的内部结构包括转子、定子和霍尔元件。
转子由永磁体和几个磁极组成，固定在被测物体上。
定子由线圈组成，是发电机的主要发电部件。
霍尔元件位于定子上方，并与磁铁相对应，用于感应磁场的变化。
当被测物体旋转时，磁铁的磁场也随之变化。
这种变化被霍尔元件感应到，霍尔元件将磁场变化转化为电压变化，并将其输出给直流测速发电机。
发电机接收到电压信号后，将其转换为测量物体的转速信息。
直流测速发电机的工作原理主要依赖于两个物理规律，即霍尔效应和电磁感应。
首先是霍尔效应。
霍尔效应是指当导电材料通过电流的作用，竖立在磁场中时，会在其两侧产生一定的电压。
这是因为磁场会使电子在导体内发生偏移，产生一种电势差。
直流测速发电机中的霍尔元件利用了这一效应，将转速变化转化为电压变化。
其次是电磁感应。
根据电磁感应原理，当导体相对磁场运动时，导体内部会产生感应电流。
直流测速发电机中的定子线圈通过电磁感应的方式，将被测物体的转速转化为电流输出。
基于霍尔效应和电磁感应原理，直流测速发电机能够准确测量物体的转速。
通过将测得的电压信号进行放大和处理，可以得到精确的转速数据。
直流测速发电机的应用非常广泛。
在工业生产中，它常被用于测量各种旋转设备的转速，如发动机、风机、电机等。
此外，直流测速发电机还可以用于运动控制系统中，实时监测运动的速度和位置。
值得注意的是，在实际使用直流测速发电机时，需要根据被测物体的特性和要求进行合适的参数设置。
例如，可以根据实际需要选择合适的线圈匝数、永磁体的强度和霍尔元件的位置。
总之，直流测速发电机是一种基于霍尔效应和电磁感应的测速设备，其工作原理简单而有效。
通过将物体转速转化为电压信号，它可以提供准确的转速测量数据。
直流测速发电机的工作原理
直流测速发电机的工作原理概述直流测速发电机是一种将机械能转化为电能的设备，其工作原理是通过将旋转的磁场和导体之间的相对运动转化为感应电动势，进而产生电流。
电磁感应电磁感应是直流测速发电机工作的基础原理。
它是指当导体在磁场中运动或磁场变化时，导体内会产生感应电动势和感应电流。
这是由于磁场变化引起了导体中的电子运动，从而生成电动势。
旋转磁场直流测速发电机中需要产生一个旋转的磁场，以便与导体相对运动，从而产生感应电动势。
旋转磁场可以通过使用定子绕组和电流通路进行实现。
定子绕组通常由直流电源供电，电流通过电枢绕组，产生一个磁场。
导体和电枢导体是指直流测速发电机中的旋转部分，它通常由铜制成，在转子上安装有导条或导线。
导体与旋转的磁场之间的相对运动将导致感应电动势的产生。
电枢是连接到导体的电路系统，它可以将感应电动势转化为电流。
电枢是直流测速发电机的输出端，通过连接负载，可以将电能传送到外部电路。
工作过程当导体中的旋转磁场相对电枢运动时，由于电磁感应的作用，电枢中将产生感应电动势。
感应电动势的大小和方向取决于磁场的大小、导体与磁场的相对速度以及导体的几何形状。
一旦感应电动势产生，电枢中将流过感应电流。
感应电流的大小和方向取决于电枢的阻抗和外部电路的负载特性。
直流发电机的稳定性直流测速发电机具有优良的稳定性，这是由于旋转磁场和导体之间的相对运动产生了恒定的感应电动势。
即使负载发生变化，感应电流也可以自动调整以适应负载特性。
然而，在高速旋转时，还需考虑惯性力对导体的影响，以及电机的机械稳定性和动态特性。
应用领域直流测速发电机的工作原理和稳定性使其在许多领域得到广泛应用。
以下是一些常见的应用领域：1.火车牵引2.汽车发电机3.风力发电4.水力发电5.汽轮机发电6.车载发电结论直流测速发电机是一种将机械能转化为电能的设备，其工作原理是通过将旋转的磁场和导体之间的相对运动转化为感应电动势，进而产生电流。
它具有良好的稳定性和多种应用领域。
无刷直流电机测速原理
无刷直流电机测速原理
无刷直流电机是由两个磁芯组成的定子和转子，每个磁芯有两个相互垂直的线圈。
定子的磁芯可以提供电流进入转子，从而来提供转子的动力。
无刷直流电机的测速原理是：当定子通过电流提供磁感应，而转子变成一个被动的器件，随着定子的磁感应的变化，转子也会改变自身的方向，而定子的磁感应又取决于转子的转速，从而可以通过定子的磁感应来测量转子的转速。
无刷直流电机的测速有多种方法，常用的有套线法和磁尺法。
套线法是通过在定子输出端安装两根探头，记录定子的电流波形，然后根据定子的分析，得出转子转速的大小。
磁尺法是通过安装一根磁尺于定子的极化轴上，计算绕组之间的间隙距离和磁力矢量来计算转子的转速。
两种方法都可以成功完成无刷直流电机的测速工作，因此可以根据相关应用的需求选择合适的方法进行测速。
- 1 -。
直流电机测速系统课程设计
西安邮电学院单片机课程设计报告书题目：电机测速系统院系名称：自动化学院学生姓名：专业名称：自动化班级：自动XXXX班时间：20XX年X月X日至 X月XX日电机测速系统一、设计目的随着科技的飞速发展，计算机应用技术日益渗透到社会生产生活的各个领域，而单片机的应用则起到了举足轻重的作用。
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、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、显示其转速及瞬时速度。
为了能精确地测量转速，还要保证测量的实时性，要求能测得瞬时转速。
因此设计一种较为理想的电机测速控制系统是非常有价值的。
二、设计要求1.用按键控制电机起停；2.电机有两种速度，通过按键来改变速度；3.通过数码管显示每分钟或每秒的转速。
四、设计方案及分析（包含设计电路图）1． STC89C52单片机介绍STC89C52是一种带8K字节闪烁可编程可檫除只读存储器（FPEROM-Flash Programmable and Erasable Read Only Memory ）的低电压，高性能COMOS8的微处理器，俗称单片机。
该器件采用ATMEL搞密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容。
（1）单片机最小系统单片机最小系统电路如图所示，由主控器STC89C52、时钟电路和复位电路三部分组成。
单片机STC89C52作为核心控制器控制着整个系统的工作，而时钟电路负责产生单片机工作所必需的时钟信号，复位电路使得单片机能够正常、有序、稳定地工作。
图单片机最小系统（2）晶振电路（3）复位电路复位是单片机的初始化操作。
其主要功能是把PC 初始化为0000H ，使单片机从0000H 单元开始执行程序。
除了进入系统的正常初始化之外，当由于程序运行出错或操作错误使系统处于死锁状态时，为摆脱困境，也需按复位键重新启动。
2. ST151光电转速传感器是根据光敏二极管工作原理制造的一种感应接收光强度变化的电子器件，当它发出的光被目标反射或阻断时，则接收器感应出相应的电信号。
基于proteus的直流电机测速系统仿真
第２期（总第１８９期）２０１５年０４月机械工程与自动化ＭＥＣＨＡＮＩＣＡＬ ＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧ ＆ ＡＵＴＯＭＡＴＩＯＮＮｏ．２Ａｐｒ．文章编号：１６７２‐６４１３（２０１５）０２‐０２１４‐０２基于Ｐｒｏｔｅｕｓ的直流电机测速系统仿真张小石，郝秀平（中北大学机电工程学院，山西 太原 ０３００５１）摘要：介绍了由ＡＴ８９Ｃ５１、ＬＣＤ和Ｌ２５６组成的直流电机测速系统，详细介绍了系统的设计框图，并通过Ｐｒｏｔｅｕｓ软件实现仿真。
仿真结果表明该系统具有可控调速、显示直观等特点。
关键词：直流电机；Ｐｒｏｔｅｕｓ；仿真；测速系统中图分类号：ＴＰ３９１畅９∶ＴＭ３３ 文献标识码：Ｂ收稿日期：２０１４‐０５‐２６；修订日期：２０１４‐１２‐２６作者简介：张小石（１９８７‐），男，山西阳泉人，在读硕士研究生，主要从事链式自动机驱动技术。
０ 引言直流电机的测速系统通过ＬＣＤ可视化地显示电机的转速，便于操作人员观察，使其能够更加有效地对电机进行控制。
Ｐｒｏｔｅｕｓ软件提供了大量的单片机仿真元器件，相当于虚拟实验室，节省了直流电机的研制成本，缩短了研制周期。
从科学的研究角度来看，基于Ｐｒｏｔｅｕｓ的直流电机仿真是必要的、合理的。
１ 直流电机测速系统的硬件总体设计本设计实现的是通过ＬＣＤ显示电机的转速信息。
系统采用ＡＴ８９Ｃ５１单片机，通过键盘控制电机并进行可控转速显示，该系统的总体结构框图如图１所示。
图１ 直流电机测速系统结构框图２ 直流电机测速系统的软件设计直流电机测速系统软件编程时采用了模块化的设计思想，主要功能模块被编成独立的函数，由主程序调用。
其主要的程序模块包括初始化程序、键盘信号采集及处理程序、液晶显示程序、可控调速程序、信息显示程序和超限报警程序。
系统的软件主要采用Ｃ语言编制，对单片机程序进行调试，最终实现仿真的相应功能。
３ 仿真主要过程在ｋｅｉｌｃ中编译程序并运行，运行结果说明程序调试成功。
程序调试图见图２。
- 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、"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、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)。
设计名称：直流电机调速及速度系统设计院系：工学院电气与信息工程系专业班级：自动化
小组组号：
小组成员：
日期：
一、方案比较、设计与分析
1、稳压电源
直流稳压电源通过MC34063芯片所构成降压电路，把输入的24V的直流电压降为12V的直流稳压电源，为所有的电路模块和系统提供所需要的电源电压该电路的仿真图如图3所示。
图1 直流稳压电源
2、电机调速模块
脉冲宽度调制（PWM）是一种对模拟信号电平进行数字编码的方法。
通过高分辨率计数器的使用，方波的占空比被调制用来对一个具体模拟信号的电平进行编码。
PWM通过控制固定电压的直流电源开关频率，从而改变负载两端的电压，进而达到控制要求的一种电压调整方法。
PWM可以应用在许多方面，如电机调速、温度控制、压力控制等。
在PWM驱动控制的调整系统中，按一个固定的频率来接通和断开电源，并根据需要改变一个周期内“接通”和“断开”时间的长短即通过改变直流电机电枢上电压的“占空比”来改变平均电压的大小，从而达到控制电动机转速的目的。
图2 占空比仿真波形
图 3 电机调速电路图
3、测速模块
方案一：霍尔传感器测量方案
霍尔传感器是利用霍尔效应进行工作的，其核心元件是根据霍尔效应原理制成的霍尔元件霍尔转速传感器其引脚封装如图3所示。
在直流电机扇叶两端放置固定的互相垂直的感应接收装置A和B，在电机的扇叶上贴上磁片HA和HB，当电机转动的时候就会产生速度感应信号。
图4 霍尔元件封装图
优点：采用霍尔传感器是通过对磁场的感应，从而产生电信号脉冲的元件，霍尔元件的感应灵敏，能够比较准确的反映直流电机的转速，而且改元件的体积较小，方便使用。
方案二：光电传感器采集速度数据
转速信号由光电传感器拾取,使用时应先在直流电机的扇叶上做好光电标记,具体办法可以是:将一片白色的纸板作为光电标记,然后将光电传感器(光电头) 固定在正对光电标记的某一适当距离处。
当直流电机转动时，光电头每照到一次白色的纸板，光电传感器就会产生一个脉冲信号，从而达到计数的目的。
缺点：光电感应器的感应不够灵敏，而且能够测量的距离小。
综上所述，我们使用霍尔感应器作为本设计的最佳选择方案。
4、数字速度显示装置
该装置由4518计数器、4042锁存器、4511译码器和数码管组成，首先用一片4518计数器扩展成八位二进制码的计数器，4518计数器计霍尔传感器传送过来的脉冲数目，并且每秒清零一次。
把计数器输出的BCD 二进制码送入4042锁存器，该锁存信号由时钟信号发生装置产生，并且锁存信号产生在清零信号之前。
4042锁存器输出的信号送入4511译码器，通过译码器之后驱动七段共阴数码管点亮，显示出直流电机的转速。
图5计数与显示系统
T
X
f 闸门信号计数脉冲
锁存信号
清零信号
图6锁存清零原理
二、 理论分析和计算
1、稳压电源参数
Uo(输出电压)：它的稳压值由R1和R2决定，其计算公式为
Uo=1.25(1+ R2/R1 )
由于Uo等于12V，所以取R2为8.6k，R1为1k
2、调速装置占空比参数占空比q=T1\T2=(R1+R2)\(R1+2R2)
取电位器为100k,R1为10k
3、定时器参数
低电平时间计算公式如为
tpl=RCln2=0.7RC
高电平时间计算公式为
tpl=(R1+R2)Cln2=0.7(R1+R2)C
脉冲时间周期为：
T=tpl+ tpl
所以去R1=R2等于47k，电容取10uf
4、单稳态触发器参数
由公式可知R1取100k，C1取10uf
R2取10k，C2取0.1uf
三、测试方法与仪器
1、使用可调的直流稳压电源为电路提供电源
2、使用万用表测量电阻电压的大小，并测量电路是否正常。
3、示波器用于测量555，单稳态触发器，霍尔元件产生的波形。
四、焊接过程
整个电路分模块焊接，首先焊接的是直流稳压电源模块，设计过程中把它设计在整块电路板的右上角，由右上角的排针输入24V直流电源，通过电源模块变换为12V直流电压。
接着焊接的是电源模块的右边是时钟信号发生模块，由该模块产生锁存器的时钟信号和计数器清零的清零信号，接着在时钟信号发生模块的是速度检测与显示系统，该系统的焊接顺序为计数器、锁存器、译码器和七段共阴数码管，最后在电路板上焊接的是直流电机和速度信号采集装置，这些电路组成了直流电机调速及速度监控系统的主电路板，最后焊接的是直流电机调速系统，该系统作为一个独立模块焊接在一个独立的电路板上，最后通过导线连接到主电路板，实现整个直流电机调速及速度监控系统
五、测量数据集测试结果分析
通过测试当输入为24V是稳压电源稳定在12V，电机的电压条接可在2V到11.5V 之间变化，电流大于1A，转数0转到24转。
最终结果可以达到预期的要求。