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电机转速测量实验报告

电机转速测量实验报告实验目的本实验旨在通过测量电机的转速,探究转速与电压、电流之间的关系,以及验证理论公式与实际测量值之间的一致性。
实验器材•直流电机•转速测量仪•多用途测试仪•电阻箱•直流电源•连接线实验步骤1.将直流电机与直流电源相连,通过测试仪测量电机的电流。
2.将转速测量仪与电机连接,确保测量仪的传感器与电机轴心对齐。
3.设置转速测量仪的测量范围,并记录下所选范围。
4.逐渐增加直流电源的电压,记录下每个电压值对应的电机转速。
5.分别测量不同电压下电机的电流,并记录下每个电压值对应的电机电流。
数据记录与分析1.在实验中记录下不同电压下的电机转速和电流数据。
2.绘制电机转速与电压的关系曲线图,并观察曲线的趋势。
3.绘制电机转速与电流的关系曲线图,并观察曲线的趋势。
4.根据实验数据,分析电机转速与电压、电流之间的关系,并给出结论。
5.使用理论公式计算电机转速与电压、电流之间的关系,并与实验数据进行比较,验证理论公式的准确性。
结果与讨论通过实验测量和数据分析,我们得到了电机转速与电压、电流之间的关系。
根据曲线图的趋势和实验数据,我们可以得出以下结论: - 随着电压的增加,电机的转速呈线性增加趋势。
- 在给定电压下,电机的转速与电流之间存在正相关关系。
我们还将实验数据与理论公式进行了比较,发现实验数据与理论公式的计算结果相符,验证了理论公式的准确性。
实验总结通过本次实验,我们深入了解了电机的转速测量方法,并探究了电机转速与电压、电流之间的关系。
通过实验数据和理论计算的对比,我们验证了理论公式的准确性。
在实验过程中,我们还发现了一些潜在的误差来源,例如测试仪器的精度限制、测量误差、实验条件的不完全控制等。
为了提高实验结果的准确性,我们可以进一步优化实验设计,采取更精确的测量仪器和更严格的实验控制。
通过这次实验,我们不仅获得了实际操作的经验,还加深了对电机转速测量原理的理解,为今后在相关领域的研究和应用奠定了基础。
霍尔传感器测转速报告

霍尔传感器测转速报告一、引言转速测量是许多工业应用中的重要环节,可以用于监控机械设备的状态、调整设备的运行参数以及判断设备是否正常工作。
为了实现转速测量,人们通常使用霍尔传感器这样的设备。
本文将介绍霍尔传感器的原理、测量转速的方法以及该方法的优势。
二、霍尔传感器的原理霍尔传感器是一种基于霍尔效应的传感器,通过测量磁场的变化来感知物体的位置、运动或者其他相关信息。
其工作原理如下:1.当电流通过霍尔元件时,会产生一个与电流方向垂直的磁场。
2.当磁场通过霍尔元件时,会在其两端产生电势差。
3.电势差的大小与磁场的强度成正比,可以被测量。
三、转速测量方法基于霍尔传感器的转速测量方法如下:1.将霍尔传感器安装在待测转动物体的表面上,使其与物体的运动轨迹保持一定的距离。
2.通过霍尔传感器采集到的电势差数据,可以计算出物体的转速。
3.可以通过采集连续的电势差数据,求取其平均值,从而提高测量精度。
4.如果转速过高,可以通过减小采样间隔或者使用更高精度的霍尔传感器来提高测量精度。
四、优势与其他传统的转速测量方法相比,基于霍尔传感器的转速测量具有以下优势:1.霍尔传感器可以非接触地测量转速,不会对待测物体产生摩擦和测量误差。
2.霍尔传感器体积小巧、重量轻,易于安装和使用。
3.霍尔传感器的响应速度快,可以实时获取转速数据。
4.霍尔传感器的测量范围广,可以适用于不同转速的测量需求。
五、总结霍尔传感器是一种基于霍尔效应的传感器,可以用于测量转速。
本文介绍了霍尔传感器的工作原理、转速测量方法以及其优势。
相比传统的转速测量方法,基于霍尔传感器的转速测量具有非接触、高精度和快速响应的特点,适用于许多工业应用中的转速监测和控制。
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“传感技术”自学报告之一转速测量传感器自学报告:班级:学号:2015年12月3日目录第1章转速测量文献综述 (3)1.1 转速测量的意义 (3)1.2 转速测量现状 (3)1.2.1 磁电式转速测量 (5)1.2.2 光电式转速测量 (7)1.2.3 电感式转速测量 (9)第2章总体方案设计 (11)2.1 方案一 (11)2.2 方案二 (12)2.3方案分析对比.............................................................. .. (12)2.4 小结 (14)第3章具体设计与特性分析 (15)3.1 传感器设计 (15)3.2 转换电路设计 (15)3.3 传感器总体分析 (19)3.4 使用条件和误差补偿 (19)3.5 仿真实验 (20)3.6 小结 (20)总结 (22)参考文献 (23)附录 (24)第1章转速测量文献综述1.1转速测量的意义无论是在日常生活还是工业生产中,我们经常会遇到各种需要测量转速的场合,例如:在发电机、电动机、卷扬机、机床主轴等设备的实验、运转和控制中,常需要分时或连续测量和显示器转速和瞬时转速。
同样,在平时,我们通过对空调、冰箱、汽车等发动机转速的测量来方便我们诊断他们可能发生的故障,以便能够更加快捷的进行维修。
因此,转速测量的应用系统在工业生产、在科技教育、民用电器等各个领域的应用极为广泛,往往成为某一产品或控制系统的核心部分,其各种参数在不同的应用中都有其侧重点,但转速测量系统普遍应用在国民经济生产生活中,在很多运动系统中的监测和控制中,测量转速的准确度、稳定性及变化过程的准确性将直接影响系统的运行性能,因而转速测量对保障高速旋转机械的正常运行有着重要的意义。
目前,市面上的转速测量传感器主要有以下几个技术特点:灵敏度高、可靠性高、寿命长、触发距离远,信号触发一般为铁(软)磁材料,但同时,转速测量传感器自身的测量精度也受到许多方面的影响,如温度或周围磁场环境的变化给基于霍尔效应的传感器带来的测量精度的影响,当被测物体转速过快时,由于光电门的频率响应不够而导致无法测出被测物体的实际转速,而磁电式传感器也可能由于安装时未严格卡紧螺母而导致最终的测量结果与实际偏离较大。
霍尔转速测量实训报告

课程设计霍尔转速测量学生姓名:学院:电气信息工程学院专业班级:电气工程及其自动化1142班专业课程:自动检测技术指导教师:2014 年 6 月26 日一、设计的背景和目的1.设计的背景在工程实践中,我们经常会遇到各种需要测量转速的场合。
例如在发动机、电动机等旋转设备的试验、运转和控制中,常需要分时和连续测量和显示其转速及瞬时速度。
传统式的转速测量通常是采用测速发电机为检测元件,这种方法是模拟式的,因此其得到的信号是电压信号,其抗干扰能力差,灵活性差。
霍尔元件是一种基于霍尔效应的磁传感器,已发展成一个品种多样的磁传感器产品族,并已得到广泛的应用。
霍尔器件是一种磁传感器。
用它们可以检测磁场及其变化,可在各种与磁场有关的场合中使用。
霍尔器件以霍尔效应为其工作基础。
霍尔器件具有许多优点,它们的结构牢固,体积小,重量轻,寿命长,安装方便,功耗小,频率高(可达1MHZ),耐震动,不怕灰尘、油污、水汽及盐雾等的污染或腐蚀。
霍尔线性器件的精度高、线性度好;霍尔开关器件无触点、无磨损、输出波形清晰、无抖动、无回跳、位置重复精度高(可达μm级)。
采用了各种补偿和保护措施的霍尔器件的工作温度范围宽,可达.55℃~150℃。
按照霍尔器件的功能可将它们分为: 霍尔线性器件和霍尔开关器件。
前者输出模拟量,后者输出数字量。
2.设计的目的实验介绍了霍尔传感器的工作原理,阐述了霍尔传感器测速系统的工作过程,利用脉冲计数法实现了对转速的测量,利用硬件电路设计,编制了电机转速的测量设计了测量模块、显示模块等,并通过PROTEUSE软件进行了仿真。
仿真结果表明所设计的电路原理上是可行的。
二、设计的功能根据霍尔传感器的原理,当转动的物体比如说电机在转动时,如果能在其转子上加上一个磁铁,然后让霍尔传感器去感受就能在LED数码管上得到一定时间内的转动的脉冲数,然后通过芯片的内部计算从而得到转速,并且显示在数码管上,单位r/min。
三、 系统方案设计本电路中主要采用的是A44E 集成霍尔开关采集脉冲信号,通过计数器计数,再通过译码器译码传递给数码管,将采集的数据显示出来的设计方案。
转速测量仪报告

转速测量仪摘要本设计采用宏晶科技STC12C5410AD单片机控制结合光电反射式传感器ST178设计而成,具有低功耗、精度高、人机界面友好等优点,非接触式测量高度最多可达15mm,适合于多种非接触式转速与方向测量场合,通过间歇式工作方式、交替式工作方式、高速匹配输出控制与低电源供电实现能耗的降低,本设计在测量600r/min的情况下可以达到最低功耗1.54mw。
关键词:低功耗转速测量仪STC ST178AbstractThis design adopts the STC MCU Co.Ltd’s MCU ‘stc12c5410ad’ to design the Rotation Measuring Apparatus which control with the optical reflex sensors ‘st178’. It has many advantages such as low power consumption, high precision, and the friendly man-machine interface There are advantages of a contact in measuring the height of the maximum 15mm for the measurement of speed and direction. All the way through the alternative work style and the high-speed-match-output control technology the power consumption could be reducted,.The apparatus’s energy consumption can make a lowest power at 1.54mw.keywords:low power consumption, Measuring Apparatus of rotation speed, stc,st1目录1.系统方案论证1.1 系统框图---------------------------------------------------------------------- 11.2 转速测量仪方案设计----------------------------------------- -------------- 11.2.1 传感器方案设计----------------------------------------------------- 11.2.2 控制方案设计------------------------------------------------------ 11.2.3 显示方案设计----------------------------------------------------- 21.2.4 采样方案设计---------------------------------------------------- 22.理论分析与计算2.1 检测方法的理论分析------------------------------------------------------- 22.2 低功耗设计分析------------------------------------------------------------- 22.3 方向检测原理分析--------------------------------------------------- 23.硬件与软件设计3.1 硬件设计------------------------------------------------------------------- 43.1.1 电源电路设计-------------------------------------------------------- 43.1.2 显示电路设计-------------------------------------------------------- 43.1.3 数据处理与放大电路设计----------------------------------------- 43.1.4 CPU模块电路设计-------------------------------------------------- 53.1.5 传感器电路设计----------------------------------------------------- 53.2 软件设计--------------------------------------------------------------------- 53.2.1 主程序流程图-------------------------------------------------------- 53.2.2 定时器中断流程图-------------------------------------------------- 53.2.3 捕获中断流程图----------------------------------------------------- 54.测试方案与测试结果4.1 调试方法与仪器----------------------------------------------- ------------- 64.2 测试数据完整性------------------------------------------------------------ 64.3 测试结果分析-------------------------------------------------- ------------- 65.结束语附录5.1 参考文献--------------------------------------------------------------------- 75.2 电路总原理图--------------------------------------------------------------- 75.3 主要程序附录--------------------------------------------------------------- 10一、系统方案论证本系统由电源模块、CPU模块、数据处理模块、测速传感器模块与显示模块构成。
直流电机转速测量报告

直流电机转速控制摘要……………………………………………………………一、系统总体设计…………………………………………....1.1系统总体方案.................................................................1.2系统总体框图.................................................................二、模块电路方案比较与论证………………………………2.1 电机驱动……………………………………………….2.2 转速检测……………………………………………….三、系统模块电路的设计……………………………………3.1 键盘…………………………………………………….3.2 显示部分……………………………………………....3.3 电机驱动………………………………………………3.4 转速检测………………………………………………四、软件设计…………………………………………………五、测试方案与测试结果……………………………………5.1 测试方案……………………………………………….5.2 测试结果……………………………………………….5.3 误差分析……………………………………………….六、总体结论…………………………………………………七、附录………………………………………………………八、参考文献…………………………………………………摘要:本作品以TI公司的超低功耗MSP430F149和光电传感器为主要部件,设计并制作了电机转速控制系统。
该系统用脉冲调制(PWM)控制驱动电路,从而改变电机转动,有效的降低了功率浪费和热耗散,降低了对电源的要求。
在测量部分使用光电传感器,有效地提高了测量的灵敏度与精度。
通过转速测量可以有效控制电机的运转。
关键字: MSP430F149 光电传感器脉冲调制(PWM)Abstract:this work by TI company MSP430F149 photoelectric sensor and low power consumption for main components, design and manufacture of the motor speed control system. This system by using a pulse modulation (PWM) control circuit, which drive motor rotation, effectively reduce the waste and heat dissipation power, reduced to power requirements. In some measure photoelectric sensor, effectively improve the accuracy of measurement and sensitivity. Through measurement can effectively control motor speed of operation.Key words: MSP430F149 photoelectric sensor pulse modulation (PWM)一、系统总体设计1.1系统总体方案根据题目要求,本系统总共分为六大部分:第一部分键盘输入信号控制了电机转速和显示。
电机转速测量实验报告

电机转速测量实验报告电机转速测量实验报告引言电机转速测量是电工学中重要的实验之一。
准确测量电机转速对于电机的性能评估、故障诊断以及控制系统设计都具有重要意义。
本实验旨在通过使用转速传感器和测速仪器来测量电机的转速,并对测量结果进行分析和评估。
实验目的1. 学习使用转速传感器和测速仪器进行电机转速测量。
2. 掌握电机转速测量的基本原理和方法。
3. 分析测量结果,评估电机的性能。
实验装置与方法实验所需的装置包括电机、转速传感器、测速仪器等。
首先,将转速传感器安装在电机轴上,并连接到测速仪器。
然后,通过控制电机的电源,使其运行,并记录测速仪器上显示的转速数值。
重复多次实验,以获得准确的平均转速。
实验结果与分析通过多次实验测量,我们得到了电机在不同负载下的转速数据。
通过对这些数据进行分析,我们可以得出以下结论:1. 负载对电机转速的影响实验结果显示,随着负载的增加,电机的转速逐渐降低。
这是因为负载的增加会增加电机所需的功率,从而降低电机的转速。
这一结论对于电机的性能评估和控制系统设计具有重要意义。
2. 转速传感器的准确性通过对多次实验测量结果的比较,我们发现转速传感器的测量结果相对稳定且准确。
然而,在测量过程中,我们还发现转速传感器对于电机的启动和停止过程中的瞬时变化较为敏感。
因此,在实际应用中,我们需要注意这一点,并进行相应的数据处理和滤波。
3. 电机性能评估通过测量电机的转速,我们可以评估电机的性能。
例如,我们可以通过比较实际转速与额定转速的差异来评估电机的负载能力和效率。
此外,我们还可以通过测量不同负载下的转速来评估电机的响应速度和稳定性。
结论与展望通过本次实验,我们学习了电机转速测量的基本原理和方法,并通过实际操作获得了相关数据。
通过对实验结果的分析,我们得出了一些有关负载对电机转速的影响以及转速传感器的准确性的结论。
这些结论对于电机的性能评估和控制系统设计具有重要意义。
然而,本实验还存在一些局限性,例如实验数据的采集和处理方法可以进一步改进,以提高测量结果的准确性和稳定性。
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“传感技术”自学报告之一转速测量传感器自学报告姓名:班级:学号:2015年12月3日目录第1章转速测量文献综述 (1)1.1 转速测量的意义 (1)1.2 转速测量现状 (1)1.2.1 磁电式转速测量 (3)1.2.2 光电式转速测量 (5)1.2.3 电感式转速测量 (7)第2章总体方案设计 (9)2.1 方案一 (9)2.2 方案二 (10)2.3方案分析对比 (12)2.4 小结 (12)第3章具体设计与特性分析 (13)3.1 传感器设计 (13)3.2 转换电路设计 (13)3.3 传感器总体分析 (17)3.4 使用条件和误差补偿 (17)3.5 仿真实验 (18)3.6 小结 (18)总结 (20)参考文献 (21)附录 (22)第1章转速测量文献综述1.1转速测量的意义无论是在日常生活还是工业生产中,我们经常会遇到各种需要测量转速的场合,例如:在发电机、电动机、卷扬机、机床主轴等设备的实验、运转和控制中,常需要分时或连续测量和显示器转速和瞬时转速。
同样,在平时,我们通过对空调、冰箱、汽车等发动机转速的测量来方便我们诊断他们可能发生的故障,以便能够更加快捷的进行维修。
因此,转速测量的应用系统在工业生产、在科技教育、民用电器等各个领域的应用极为广泛,往往成为某一产品或控制系统的核心部分,其各种参数在不同的应用中都有其侧重点,但转速测量系统普遍应用在国民经济生产生活中,在很多运动系统中的监测和控制中,测量转速的准确度、稳定性及变化过程的准确性将直接影响系统的运行性能,因而转速测量对保障高速旋转机械的正常运行有着重要的意义。
目前,市面上的转速测量传感器主要有以下几个技术特点:灵敏度高、可靠性高、寿命长、触发距离远,信号触发一般为铁(软)磁材料,但同时,转速测量传感器自身的测量精度也受到许多方面的影响,如温度或周围磁场环境的变化给基于霍尔效应的传感器带来的测量精度的影响,当被测物体转速过快时,由于光电门的频率响应不够而导致无法测出被测物体的实际转速,而磁电式传感器也可能由于安装时未严格卡紧螺母而导致最终的测量结果与实际偏离较大。
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“传感技术”自学报告之一转速测量传感器自学报告姓名:班级:学号:2015年12月3日目录第1章转速测量文献综述 (1)1.1 转速测量的意义 (1)1.2 转速测量现状 (1)1.2.1 磁电式转速测量 (3)1.2.2 光电式转速测量 (5)1.2.3 电感式转速测量 (7)第2章总体方案设计 (9)2.1 方案一 (9)2.2 方案二 (10)2.3方案分析对比 (12)2.4 小结 (12)第3章具体设计与特性分析 (13)3.1 传感器设计 (13)3.2 转换电路设计 (13)3.3 传感器总体分析 (17)3.4 使用条件和误差补偿 (17)3.5 仿真实验 (18)3.6 小结 (18)总结 (20)参考文献 (21)附录 (22)第1章转速测量文献综述1.1转速测量的意义无论是在日常生活还是工业生产中,我们经常会遇到各种需要测量转速的场合,例如:在发电机、电动机、卷扬机、机床主轴等设备的实验、运转和控制中,常需要分时或连续测量和显示器转速和瞬时转速。
同样,在平时,我们通过对空调、冰箱、汽车等发动机转速的测量来方便我们诊断他们可能发生的故障,以便能够更加快捷的进行维修。
因此,转速测量的应用系统在工业生产、在科技教育、民用电器等各个领域的应用极为广泛,往往成为某一产品或控制系统的核心部分,其各种参数在不同的应用中都有其侧重点,但转速测量系统普遍应用在国民经济生产生活中,在很多运动系统中的监测和控制中,测量转速的准确度、稳定性及变化过程的准确性将直接影响系统的运行性能,因而转速测量对保障高速旋转机械的正常运行有着重要的意义。
目前,市面上的转速测量传感器主要有以下几个技术特点:灵敏度高、可靠性高、寿命长、触发距离远,信号触发一般为铁(软)磁材料,但同时,转速测量传感器自身的测量精度也受到许多方面的影响,如温度或周围磁场环境的变化给基于霍尔效应的传感器带来的测量精度的影响,当被测物体转速过快时,由于光电门的频率响应不够而导致无法测出被测物体的实际转速,而磁电式传感器也可能由于安装时未严格卡紧螺母而导致最终的测量结果与实际偏离较大。
采用铁磁体制作而成的传感器还可能因为长时间没有使用而导致其生锈从而影响测量精度。
上述情况就是目前大部分市售转速测量传感器可能存在的一些问题。
1.2转速测量现状随着科学技术的迅速发展,转速测量仪表已经步入现代化、电子化的行列。
过去曾经使用过的接触时测量仪表,如离心式转速表、微型发电机转速表及中表示定时转速表,逐渐淡出了市场,而利用已知频率的闪光与被测轴转速同步的方法来测速的闪光测速仪,虽属于非接触式的仪表,目前仍然有应用,但并不处于主导地位。
起而代之的是非接触式的电子与数字化测速仪表。
这类转速仪表大多具有体积小、重量轻、读数精准、使用方便等优点。
容易实现电脑屏幕显示和打印输出,能够连续的反映转速变间隔这一特定条件下测定发动机的瞬时转速。
转速测量的方法有很多,根据其基本原理可分为:磁电式转速测量传感器,光电式转速测量传感器、电感式转速测量传感器,根据工作原理可分为计数式、模拟式、同步式。
计数式方法是用某种方式读出一定时间内的总转速。
模拟式方法是测出有瞬时转速引起的某种物理量的变化,同步式是利用已知的频率与旋转体的旋转同步来测量转速。
根据不同的转换方式,具体分类如下表所示。
磁电感应式传感器又称磁电式传感器,是利用电磁感应原理将被测量(如振动、位移、转速等)转换成电信号的一种传感器。
它不需要辅助电源就能把被测对象的机械量转化为易于测量的电信号,属于有源传感器。
根据电磁感应定律:当N匝线圈在恒定的磁场中转动时,设,穿过线dφ有如下关圈的磁通量为Φ,则,线圈内感应电势E与磁通变化率/dt系:由于φ=BS,式中,B为线圈处的磁感应强度,S为线圈围成的闭合的面积。
因此有:根据这一原理,可将磁电感应式传感器分为两种类型:一种类型是由于闭合先去围城的面积变化引起的通过线圈的磁通变化,从而使线圈产生感应电动势;另一种类型是由于线圈处的磁感应强度发生变化,引起通过线圈的磁通量变化,从而使线圈产生感应电动势。
当测量电路接入磁电传感器电路时,如图所示。
图1-1 磁电传感器输出电路简化模型磁电传感器输出电流I0为:式中,Rf为测量电路输入电阻,R为线圈等效电阻。
因而,传感器的灵敏度为:根据其分类情况可绘制如下关系图:图1-2 磁电感应式传感器分类图线速度型、角速度型以及磁阻式传感器原理示意图分别如下:图1-3 几种传感器工作原理示意图目前,磁电式传感器主要应用于以下几个方面:1.振动测量:如动圈式振动速度测量传感器:图1-4 动圈式振动速度传感器结构图1-5 振动传感器输出特性其中,输出特性曲线不从零点开始,因为,当V>Va时,必须克服静摩擦力,才能开始运动,当V>Vc时,因惯性太大超过范围。
2.电磁流量计:图1-6 电磁流量计示意图及相关公式式中,D为测量管道的直径,v为电子流向的速度,利用了洛伦兹力公式及其相关性质制作而成。
1.2.2光电式转速测量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。
图1-7 光电式转速测量传感器分类下面分别介绍两种不同测量原理的光电式传感器:直射式转速测量传感器以及反射式转速测量传感器。
1.直射式转速测量传感器:其结构如下图所示:图1-8 直射式转速测量传感器结构示意图它由开孔圆盘、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为转速,f为脉冲频率,N为圆孔开孔数2.反射式转速测量传感器结构如下图所示:图1-9 反射式转速测量传感器结构示意图它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。
一般说来,光电式转速测量传感器主要运用在电机转速测量以及车轴测量中,电路由具体设计实现。
1.2.3电感式转速测量电感式传感器主要原理是运用了串联或并联谐振技术或者霍尔效应进行转速测量的一种元件,在学习《传感技术》这本书后,重点以霍尔元件为主。
转速是工程中应用非常广泛的一个参数,利用霍尔效应对旋转物体进行检测的转速测量系统,该系统采用霍尔传感器把转速信息转换为电压脉冲输出,可以使用简单的脉冲计数法,只要转轴每旋转一周,产生一个或固定的多个脉冲,并将脉冲送入单片机中进行计数,即可获得转速的信息。
在非磁材料的转子(由电机带动)边上粘贴一块磁钢,将霍尔传感器固定在转子外圈的定子上。
转子每转动一圈,霍尔传感器便输出一个脉冲。
霍尔元件能够感应磁场的变化,使霍尔元件发出电脉冲。
可用电子计数器计数,并换算为转速。
这种方法是固定霍尔元件电流不变I,周期改变磁场强度B,该周期与转速成正比,由U霍尔电压=RhIB/d 知霍尔电极电压与磁场B成正比,因此可得到周期的电压脉冲输出。
宽、输出电压变化大和使用寿命长等优点,因此,在测量、自动化、计算机和信息技术等领域得到广泛的应用。
图1-9 霍尔元件的基本结构此图中I不变,B随转速周期变化图1-10 电感式传感器基本原理第2章总体方案设计2.1方案一基于UGN3144的转速测量系统1.测量原理:测频测周法“M/T法”“M/T”法采用三个定时/计数器,同时对输入脉冲、高频脉冲(由振荡器产生)、及预设的定时时间进行定时和计数,m1反映转角,m2反映测速的准确时间,通过计算可得转速值n。
该法在高速及低速时都具有相对较高的精度。
测速时间Td由脉冲发生器脉冲来同步,即Td等于m1个脉冲周期。
由图可见,从a点开始,计数器对m1和m2计数,到达b点,预定的测速时间时,单片机发出停止计数的指令,因为Tc不一定正好等于整数个脉冲发生器脉冲周期,所以,计数器仍对高频脉冲继续计数,到达c点时,脉冲发生器脉冲的上升沿使计数器停止,这样,m2就代表了m1个脉冲周期的时间。
“M/T”法综合了“T”和“M”两种方法,转速计算如下:设高频脉冲的频率为fc,脉冲发生器每转发出P个脉冲,由式(3-2)和(3-5)可得M/T法转速计算公式为:其中,式(3-2)和(3-5)为:以及2.敏感元件:UGN3144霍尔元件开关UGN3144霍尔开关元件芯片内部包含有稳压电路,霍尔效应电压产生电路,信号放大器,施密特触发器和一个集电极开路输出电路。
集电极开路输出电路可连续输出25mA的电流,可直接控制继电器,双向可控硅,可控硅,LED和灯负载。
该器件为集电极开路输出,因此输出端上面要加一上拉电阻,其电压范围宽为:4.5V-24V 因而具有很宽的电压输出幅带。
图2-1-2 UGN3144霍尔元件传感器工作原理示意图3.转换电路:其基本转换元件是基于89C51实现输出的,霍尔传感器设计电路如下:图2-1-3 UGN3144霍尔元件传感器设计电路模型2.2方案二ULN2003光电式转速测量系统1.测量原理: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:N = 60m/pTc (r/min)2.敏感元件:ULN2003光电式传感器。
其内部示意图如下:图2-2-1 ULN2003光电式传感器结构示意图3.转换电路:与方案一中类似,我们选用89C52单片机进行A/D转换输出,其基本模型如下图所示:图2-2-2 ULN2003光电式测量系统基本结构示意图2.3方案分析对比对于方案一中,利用UGN3144芯片进行测量系统设计的方法,其具有的特点是:电压输出幅带宽,线性度好,测量精度较高,且工作温度在零下40摄氏度至85摄氏度之间,因而能够满足一些恶劣环境下的测量,但同时,其设计电路部分很复杂,不利于系统的调试即安装,与此同时,基于霍尔元件的传感器在某些可能的进行测量的场合,如:涡流发电机、汽车发动机中容易受到环境温度及磁场干扰,因而在我们的日常生活中的应用方面较窄。