电机转速测量系统
电动机转速精密测量系统
电动机转速精密测量系统[摘要]从实际出发，利用c8051单片机、8253和增量式光电编码器实现了电动机瞬时转速的快捷、准确测量，介绍了软件和硬件的设计方法，并通过实验数据对系统的性能和误差做了分析和评估。
根据测量电机的转速，为安装变频系统提供有力的数据支持，达到节约电能的目的。
[关键词]电动机转速测量光电编码器单片机中图分类号：tm32 文献标识码：a 文章编号：1009-914x（2013）23-0055-01企业生产中使用的电机较多，无论是设备使用还是单独的电机工作，电机的使用功率和频率都很大，如何有效的使用电机，即完成生产又要节约用电，这就需要加装变频装置。
安装变频装置的前提就是掌握电机的使用情况，主要的指标就是电机的转速。
在电动机的闭环调速系统中，电动机转速的及时、准确测量对系统的稳态误差及动态响应性能都是至关重要的。
传统的检测仪器，由于受非线性、元件老化等因素的影响很难满足要求。
因此，从实际需要出发，设计以c8051单片机为核心的高精度、宽量程的测速装置。
该装置利用增量式光电编码器作为测速传感器，采用m/t测速法实现了转速的适时准确测量，具有精度高、量程宽、抗干扰能力强等特点，使系统在整个范围内都能满足相应的精度及动态要求。
系统还带有标准的rs232接口，可方便地和pc机构成dcs系统。
1、转速测量原理为了在较宽的范围内获得较高的精度，这里采用m/t法进行速度的测量。
m/t法的基本原理是：速度检测时间ts由两部分组成，ts=t0+δt，其中t0为设定的固定不变的时间。
δt为从t0时间结束到此后出现的第一个测速脉冲为止的时间。
设在t0时间内取得的测速脉冲数为m1，在ts=t0+δt时间内取得的时基脉冲计数取为m2，则转速n=60θ2πts。
其中角位移θ=2πm1p，p为增量式光电编码器转动1周输出的测速脉冲数。
ts=m2/fc。
fc为时基频率，则：n=60fcm1pm2。
从测量精度上看，这种方法在整个转速范围内都有较好的分辨率。
霍尔电机转速测量系统制作与调试.
教学总结 作业习题
完成霍尔电机转速测量系统制作与调试的实训报告
预习内容
（J8）与直流电机测速模块的 cone10 接口连接， 把“磁敏传感器应用模块”上的 SP1 用跳线接到底 板上的数字转速表/频率计单元的 IN 端口上并设置 为转速表模式。 （2）检查各相关线路，接通实训平台电源，用数字万用 表测量磁敏传感器应用模块的供电电压（+5V）是 否正常。 （3）把拨动开关 SW1 拨到右侧（模拟控制），利用调速旋 钮 RP1 控制直流电机转速，观察转速表数据，记录 在表中。 （4）使用示波器观察 ES314 霍尔传感器的输出波形。 （5）把 SW1 拨到左侧（PWM 控制），用 20P 排线将传感器 J1 接口与智能显示终端 J2 接口相连接，开启电源， 通过按键 K1 与 K2 调节电机转速，观察智能显示终 端显示的转速并记录。
磁敏传感器与应用技术电子教案
第6章 第5节 第2讲
授课教师：苏全
教学内容
霍尔电机转速测量系统制作与调试
备注
教学类型 教学目标
重点难点
理论□ 实训■ 其他□ （1）了解霍尔效应、霍尔传感器 （2）熟悉霍尔传感器的工作原理 （3）掌握霍尔电机转速测量系统制作及调试方法 （1）霍尔传感器 ES314 内部结构及功能 （2）霍尔电机转速测量系统制作及调试
教学方法与手段 教学组织与实施
引导文法、教中学、学中做，PPT 1. 问题引导 （1）从电机转速的测量方法引入霍尔元件测量转速方案 （2）讲解霍尔传感器测转速的原理 2. 教学内容
霍尔传感器是根据霍尔效应制作的一种磁场传感器。 利用霍尔传感器测量电机转速时，可在电机主轴上相连的 码盘上安装一个磁钢，当电机旋转时，磁钢经过霍尔传感 器，其可以直接输出脉冲信号，送数字转速表/频率计单 元中进行显示，也可计算单位时间内的脉冲数，再换算出 转速。 （1）用 16P 排线将磁敏传感器应用模块的电机模块接口
基于单片机的电机转速测量系统设计_(附图及源程序)
摘要在工程实践中，经常会遇到各种需要测量转速的场合，测量转速的方法分为模拟式和数字式两种。
模拟式采用测速发电机为检测元件，得到的信号是模拟量。
数字式通常采用光电编码器，霍尔元件等为检测元件，得到的信号是脉冲信号。
随着微型计算机的广泛应用，特别是高性能价格比的单片机的出现，转速测量普遍采用以单片机为核心的数字式测量方法。
本文便是运用AT89C51单片机控制的智能化转速测量仪。
电机在运行过程中，需要对其进行监控，转速是一个必不可少的一个参数。
本系统就是对电机转速进行测量，并可以和PC机进行通信，显示电机的转速，并观察电机运行的基本状况。
本设计主要用AT89C51作为控制核心，由霍尔传感器、LED数码显像管、HIN232CPE电平转换、及RS232构成。
详细介绍了单片机的测量转速系统及PC机与单片机之间的串行通讯。
充分发挥了单片机的性能。
本文重点是测量速度并显示在5位LED数码管上。
其优点硬件是电路简单，软件功能完善，测量速度快、精度高、控制系统可靠，性价比较高等特点。
关键字：MSC-51（单片机）；转速；传感器目录摘要 (1)Abstract .................................... 错误!未定义书签。
1 序言 (1)2 系统功能分析 (2)2.1 系统功能概述 (2)2.2 系统要求及主要内容 (3)3 系统总体设计 (4)3.1 硬件电路设计思路 (4)3.2 软件设计思路 (4)4 硬件电路设计 (6)4.1 单片机模块 (6)4.1.1 处理执行元件 (6)4.1.2 时钟电路 (10)4.1.3 复位电路 (11)4.1.4 显示电路 (12)4.2 霍尔传感器简介 (15)4.2.1 霍尔器件概述 (15)4.2.2 霍尔传感器的应用 (16)4.2.3 AH41霍尔开关 (17)4.3 发送模块 (18)5 软件设计 (22)5.1 单片机转速程序设计思路及过程 (22)5.1.1 单片机程序设计思路 (22)5.1.2 单片机转速计算程序 (23)5.1.3 二-十进制转换程序 (24)5.2 程序设计 (27)6 系统调试 (29)6.1 硬件调试 (29)6.2 软件调试 (30)6.3 综合调试 (32)6.4 故障分析与解决方案 (33)6.5 结论与经验 (34)参考文献 (36)致谢 (37)附录 (38)附录1 电路原理图 (38)附录2 元器件清单 (39)1 序言智能化转速测量可以对电机的转速进行测量，电机在运行的过程中，需要对其平稳性进行监测，适时对转速的测量有效地可以反映电机的状况。
电动机转速测量系统的设计毕业设计论文
毕业设计论文(霍尔传感器电机转速测量系统的设计)毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。
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作者签名：日期：年月日导师签名：日期：年月日注意事项1.设计（论文）的内容包括：1）封面（按教务处制定的标准封面格式制作）2）原创性声明3）中文摘要（300字左右）、关键词4）外文摘要、关键词5）目次页（附件不统一编入）6）论文主体部分：引言（或绪论）、正文、结论7）参考文献8）致谢9）附录（对论文支持必要时）2.论文字数要求：理工类设计（论文）正文字数不少于1万字（不包括图纸、程序清单等），文科类论文正文字数不少于1.2万字。
基于单片机的电机转速测量系统的设计
基于单片机的电机转速测量系统的设计摘要: 为了研制简单可靠的直流电机测速装置，提出了基于单片机和集成芯片设计电机转速测量系统的方案。
介绍了霍尔传感器测速的工作原理，设计了系统的硬件电路和软件。
该系统以AT89S51 单片机为核心，主要包括电源模块、按键模块、转速测量电路模块和显示模块等，通过将脉冲信号送入单片机系统进行计数运算，并将转速测量结果显示在LED上。
运行试验表明，系统结构简单，工作稳定可靠，满足电机的测速要求。
关键词: 霍尔传感器; 电机; 测速系统; 单片机引言近年来，随着电力电子技术、计算机技术和微控制技术的发展，直流电机因其具有良好的启动、制动和调速性能，已广泛运用于机械制造、电力、冶金等领域。
由于伺服驱动系统不断朝着数字化智能化方向发展，因此转速的控制成为在工业测控系统实现的关键环节。
而如何测量电机的转速以实现对转速的高精度控制。
成为电机应用的一个突出问题之一［1］。
目前常用的转速测量方法有测速发电机测速法和光电码盘测速法等。
他们各有优点和缺点，直流测速发电机是应用范围较广的测速元件，它的主要优点是灵敏度、高线性误差小，但由于它具有电刷和换向接触装置，因而可靠性较差，应用范围有限;普通光电编码器虽然精度较高，但体积大，成本高。
霍尔元件具有尺寸小、外围电路简单、使用寿命长、调试方便等特点用它可以做成种传感器，广泛应用于位移测量、转速测量以及计数等方面［4］。
1 霍尔元件测速原理霍尔元件作为一种转速测量系统的传感器，它有体积小、重量轻、安装方便等优点，该传感器是利用霍效应原理工作的: 一个金属或半导体薄片置于磁场中，当薄片通以电流I 时，在薄片的两侧面上就会产生一个微量的霍尔电压UH，如果改变磁场的强度，霍尔电压的大小亦随之改变［5 － 6］。
当磁场消失时，霍尔电压变为零。
霍尔效应式转速传感器输出的信号是矩形脉冲信号，很适合于数字控制系统。
用公式表示为UH = KH·I·B ( 1)式中: KH为霍尔器件的灵敏度系数; I 为控制电流; B 为磁感应强度。
基于霍尔传感器的电机转速测量系统设计
３ ． 程 序 ｖ ｏ ｉ ｄ ｃ ｏ ｕ ｎ ｔ ｅ ｒ （ ｖ ｏ ｉ ｄ ）ｉ ｎ ｔ ｅ ｒ ｒ ｕ ｐ ｔ ０ ｛ ｃ ｏ ｕ ｎ ｔ ＋ ＋： ｉ ｆ （ ｃ ｏ ｕ ｎ ｔ ％ ６ ＝ ＝ ０ ）／ ／ ６次循 环 为 电机 转 一 圈 ｛ｚ ｓ ＋ ＋ ： ／ ／ 转圈计 数加 １ ）
—
』
｝
。 Ｉ （ ｄ ｉ ｓ ｐ ｌ ａ ｙ ｆ ｉ ］ ） ：／ ／ １ Ｃ Ｄ显 示 ／ ／ ｄ Ｍａ ｙ ｍ Ｓ （ ５ ０ Ｏ ） ‘
一
ｖ ｏ ｉ ｄ ｄ ｅ ｌ ａ ｙ ｌ ｍ ｓ （ ｉ ｎ ｔ Ｘ ）／ ／ 延时 函数 ｛
ｉ ｎ ｔ ｉ ， Ｊ ：
／ ／ ５ ０ ｍ ｓ定 时
／ ／ ５ ０ ． ２ ０ ＝ １ ５
Ｔ Ｍ Ｏ Ｄ ＝ Ｏ ｘ ０ １ ：
Ｔ Ｈ Ｏ ＝ Ｔ Ｈ Ｍ１ ：
—
Ｔ Ｌ Ｏ ＝ Ｔ Ｌ ＿ Ｍ １ ： ｉ ｎ ｉ ｔ ＿ Ｌ Ｃ Ｍ（ ）： ｗ ｈ ｉ １ ｅ （ ｆ ｂ ＝ ＝ ０ ）
ｉ ｆ （ 斗 ＋ ｍ ｓ ｅ ｃ ： ＝ ２ Ｏ ） ｛ｆ ｂ ＝ ｌ ：）
１
（ 二 ） 定 时 器 中 断 ｌ ＿ 工 作 过 程 Ｔ Ｔ Ｏ定时器每 １秒定时中断一次，读 取记 录的脉冲个数 。 ２ ． 流 程 图 如 图 ６所 示 ：
嘲硅
（ 三 ）程序 ｍ ａ ｉ ｎ ０
｛Ｐ ２ ０ ＝ Ｉ ：
Ｐ ２ ０ ＝ ０：
Ｉ Ｅ ＝ ０ ｘ ８ ３ ：
｛）
Ｅ Ａ ＝ ０：
ｉ ｆ （ ｚ ｓ ＞ ＝ ｌ Ｏ ０ ０ ）
Ｐ ２ ０ ＝ Ｉ：
霍尔传感器的电机转速测量系统国外研究现状
霍尔传感器的电机转速测量系统国外研究现状一、引言霍尔传感器是一种常用于测量电机转速的传感器。
它通过检测磁场的变化来确定电机转子的位置和速度。
在国外，已经有许多研究对霍尔传感器的电机转速测量系统进行了深入探索和开发。
本文将对国外研究现状进行综述。
二、霍尔传感器原理霍尔传感器是基于霍尔效应工作的，通过在一个导体中施加电场，当磁场垂直于电流方向时，会产生一个横向的电势差。
这个效应可以用来检测磁场的变化。
在电机转速测量系统中，霍尔传感器通常安装在电机转子上，通过检测旋转过程中磁场变化来确定转子位置和速度。
三、国外研究现状1. 传统型霍尔传感器一些早期的研究主要集中在传统型霍尔传感器上。
这种类型的传感器通常使用单个或多个霍尔元件来检测磁场变化，并通过信号处理电路将其转换为数字或模拟信号。
这些方法可以实现较高精度和稳定性的转速测量，但对于高速转动的电机可能存在一定的限制。
2. 高速霍尔传感器为了解决传统型霍尔传感器在高速转动电机上的局限性，一些研究开始关注高速霍尔传感器的开发。
这种类型的传感器通常采用更先进的技术和材料，以提高其响应速度和测量精度。
一些研究使用了纳米材料来制造高灵敏度和高响应速度的霍尔元件。
这些方法在高速转动电机上取得了较好的效果。
3. 多通道霍尔传感器为了提高转速测量系统的精确度和稳定性，一些研究开始将多个霍尔元件组成多通道霍尔传感器。
这种类型的传感器可以同时检测多个位置，并通过信号处理算法来确定转子位置和速度。
这种方法可以减少误差并提高系统稳定性。
4. 基于微控制器的霍尔传感器系统随着微控制器技术的发展，一些研究开始将霍尔传感器与微控制器相结合，构建基于微控制器的电机转速测量系统。
这种系统可以实现实时数据处理和显示，同时具有较高的精确度和稳定性。
一些研究还将无线通信技术应用于该系统，实现了远程监测和控制。
五、总结通过对国外研究现状的综述，我们可以看到在霍尔传感器的电机转速测量系统领域已经取得了许多进展。
霍尔传感器电机转速测量系统设计
霍尔传感器电机转速测量系统设计09电子1班刘荣 090406130 摘要：本文介绍了霍尔传感器测速的原理，设计了基于单片机AT89C51的直流电机转速测量系统。
完成了电机转速测量系统的硬件电路设计、霍尔传感器测量电路的设计、显示电路的设计。
测量转速的霍尔传感器和机轴同轴连接，机轴每转一周，产生一定量的脉冲个数，由霍尔器件电路部分输出幅度为12V的脉冲。
经光电隔离器后成为输出幅度为5V转数计数器的计数脉冲。
控制定时器计数时间，即可实现对电机转速的测量。
在显示电路设计中，通过1602实现在LCD上直观地显示电机的转速值。
并对电机转速测量系统的硬件电路、显示电路进行了调试。
与软件配合，采用模块化方法进行了软件设计，编制了电机转速的测量设计了测量模块、转速模块、报警模块、显示模块等的C51程序，并通过PROTEUSE软件进行了仿真，实现了显示、报警功能。
仿真实验表明所设计的硬件电路及软件程序是正确的，满足设计要求。
关键词：电机转速测量；霍尔传感器；单片机；89C51；LCD液晶显示Abstract：The principles of motor speed measurements with hall sensor was described in this article and DC motor speed measurement system which is based on AT89C51 was designed, and the corresponding hardware circuit designs was also completed accordingly. The hall sensor is connected with crankshaft by coaxial junction. Every revolution of the crankshaft will generate a certain amount of pulses whose amplitude is 12v. The opto-coupler turns these certain amount of pulses into 5-amplitude count impulse. The motor speed can be measured by controlling the time. In the design of display circuit, the number of motor speed is displayed in LCD directly through 1602. The motor speed measurement system and the hardware circuits, display circuit function are debugged to cooperate with the software to display and alarm users. Combination of hardware circuit design, softwares were designed by a modular approach using C51 program, such as the motor speed measurement module, alarm module, display module etc., All these programs were simulated through PROTEUSE.The simulation results have proved that the hardware circuits design and software program is correct, and the system can meet the designing requirement completely.Key WordS: Motor Speed Measurement; Hall Sensor; Microcomputer; 89C51；LCD正文根据霍尔效应，人们用半导体材料制成的元件叫霍尔元件。
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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
1.摘要
测速是工农业生产中经常遇到的问题，学会使用单片机技术设计测速仪表具有很重要的意义。
要测速，首先要解决是采样的问题。
在使用模拟技术制作测速表时，常用测速发电机的方法，即将测速发电机的转轴与待测轴相连，测速发电机的电压高低反映了转速的高低。
使用单片机进行测速，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。
2.系统结构
本文主要针对电机的转速进行测量，然后用数码管把电机的转速显示出来！
本装置主要有两部分构成。
1光电测速部分。
2测得的脉冲处理处理和显示部分！
光电测速部分主要由光电传感器构成！脉冲处理部分主要经施密特触发器对接收到的脉冲进行波形校正，由单片机的T1口输入，经80C51处理后显示输出电机的转速
下面我们来了解一下光电测速部分！。
3、脉冲信号的获得
可以有多种方式来获得脉冲信号，这些方法有各自的应用场合。
下面逐一进行分析。
3．1霍尔传感器
霍尔传感器是对磁敏感的传感元件，常用于开关信号采集的有CS3020、CS3040等，这种传感器是一个3端器件，外形与三极管相似，只要接上电源、地，即可工作，输出通常是集电极开路（OC）门输出，工作电压范围宽，使用非常方便。
如图1所示是CS3020的外形图，将有字面对准自己，三根引脚从左向右分别是Vcc，地，输出。
此主题相关图片如下：1.jpg
图1 CS3020外形图
使用霍尔传感器获得脉冲信号，其机械结构也可以做得较为简单，只要在转轴的圆周上粘上一粒磁钢，让霍尔开关靠近磁钢，就有信号输出，转轴旋转时，就会不断地产生脉冲信号输出。
如果在圆周上粘上多粒磁钢，可以实现旋转一周，获得多个脉冲输出。
在粘磁钢时要注意，霍尔传感器对磁场方向敏感，粘之前可以先手动接近一下
传感器，如果没有信号输出，可以换一个方向再试。
这种传感器不怕灰尘、油污，在工业现场应用广泛。
3.2．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，如透射式、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2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3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2光电传感器的原理图
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图3遮光叶片。