光电传感器测齿轮转速及磨损程度
光电传感器测转速
摘要：本文介绍了一种可模拟发动机转速信号的光电转速传感器检测装置，这种装置主要为开发发动机电控单元ECU时提供转速信号，通过对光电转速传感器信号进行滤波和整形，使处理后的信号转换成标准的方波信号。
实验表明，其模拟的转速信号完全能满足发动机电子控制单元的设计需要。
关键词：光电转速传感器；信号盘；检测中图分类号：TH822 文献标识码：B 文章编号：1 006—883X(2004)11-0029-03一、引言电控柴油机中，转速不仅仅是发动机的一个简单的工作参数，而且是计算电子控制系统其它参数的依据和控制喷射正时的基准。
转速信号是通过转速传感器测量而得的，如果传感器不能稳定地工作，电控系统也就无法正确地控制发动机正常工作。
所以，传感器的性能直接关系到电控系统的性能。
转速传感器的类型很多，因光电传感器具有线性度好、分辨率高、噪音小和精度高等优点，所以我们选择光电转速传感器来进行转速的检测。
二、光电转速传感器原理[1]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。
它包含调制光源，由光敏元件等组成的光学系统、放大器、开关或模拟量输出装置，其工作原理如图l所示。
光电式传感器由独立且相对放置的光发射器和收光器组成。
当El标通过光发射器和收光器之间并阻断光线时，传感器输出信号。
它是效率最高、最可靠的检测装置。
槽形(u形)光电开关是对射式的变形，其优点是无须调整光轴。
三、光电转速传感器检测装置l、转速信号盘信号盘可用一般钢板制成，结构如图2所示，这个信号盘就是发动机实验时所用的信号盘，盘上共有6个齿，其中有1个40°的宽齿(作为喷油正时基准信号)，5个20°的窄齿：围绕盘中心有4个均匀(相隔90°)的孔，两个大孔直径为21ram，另两个小孔直径为10．6mm，盘中心还有一个直径52mm的中心孔。
课程设计---应用光电传感器测量转速
应用光电传感器测量转速的电路设计 简述：本次设计应用了AT89C51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：转速测量 单片机 光电传感器 脉冲信号 一、 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。
其中应用最广的是光电式，光电式测系统具有低惯性、低噪声、高分辨率和高精度的优点。
加之激光光源、光栅、光学码盘、CCD 器件、光导纤维等的相继出现和成功应用，使得光电传感器在检测和控制领域得到了广泛的应用。
而采用光电传感器的电机转速测量系统测量准确度高、采样速度快、测量范围宽和测量精度与被测转速无关等优点，具有广阔的应用前景。
这次设计的内容包含了多个方面，从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入手，全面锻炼了我们信号采集，处理和分析的工作能力。
二、 选用器材AT89C51单片机，4位数码管，9013三极管4个，9014三极管一个，按钮一个，12M 晶振1个，30pF 电容3个，180、3.3K 、4.7K 、20K 、10K 欧电阻各1个，马达1个，光电门一个。
三、转速测量系统的原理1、转速测量方法…………………………装………………………………订………………………………线………………………………………………………………转速是指作圆周运动的物体在单位时间内所转过的圈数，其大小及变化往往意味着机器设备运转的正常与否，因此，转速测量一直是工业领域的一个重要问题。
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。
光电传感器实验报告（文档4篇）
光电传感器实验报告（文档4篇）以下是网友分享的关于光电传感器实验报告的资料4篇，希望对您有所帮助，就爱阅读感谢您的支持。
光电传感器实验报告第一篇实验报告2――光电传感器测距功能测试1．实验目的：了解光电传感器测距的特性曲线；掌握LEGO基本模型的搭建；熟练掌握ROBOLAB软件；2．实验要求：能够用LEGO积木搭建小车模式，并在车头安置光电传感器。
能在光电传感器紧贴红板，以垂直红板的方向作匀速直线倒车运动过程中进行光强值采集，绘制出时间－光强曲线，然后推导出位移－光强曲线及方程。
3．程序设计：编写程序流程图并写出程序，如下所示：ROBOLAB程序设计：4．实验步骤：1) 搭建小车模型，参考附录步骤或自行设计（创新可加分）。
2) 用ROBOLAB编写上述程序。
3) 将小车与电脑用USB数据线连接，并打开NXT的电源。
点击ROBOLAB 的RUN按钮，传送程序。
4) 取一红颜色的纸板（或其他红板）竖直摆放，并在桌面平面与纸板垂直方向放置直尺，用于记录小车行走的位移。
5) 将小车的光电传感器紧贴红板放置，用电脑或NXT的红色按钮启动小车，进行光强信号的采样。
从直尺上读取小车的位移。
6) 待小车发出音乐后，点击ROBOLAB的数据采集按钮，进行数据采集，将数据放入红色容器。
共进行四次数据采集。
7) 点击ROBOLAB的计算按钮，分别对四次采集的数据进行同时显示、平均线及拟和线处理。
8) 利用数据处理结果及图表，得出时间同光强的对应关系。
再利用小车位移同时间的关系（近似为匀速直线运动），推导出小车位移同光强的关系表达式。
5．调试与分析a) 采样次数设为24，采样间隔为0.05s，共运行1.2s。
采得数据如下所示。
b) 在ROBOLAB的数据计算工具中得到平均后的光电传感器特性曲线，如图所示：c) 对上述平均值曲线进行线性拟合，得到的光强与时间的线性拟合函数：d) 取四次实验小车位移的平均值，根据时间与光强的拟合函数求取距离与光强的拟合函数：由上图可得光强与时间的关系为：y=-25.261858×t+56.524457 ; 量取位移为4.5cm，用时1.2s，得：x=3.75×t ;光强与位移的关系为：y= -6.73649547×x+56.524457 ;e) 通过观测上图及导出的光强位移函数可知，光电传感器在短距离里内对位移信号有着良好的线性关系，可以利用光强值进行位移控制。
光电传感器的测速
光电开关转速测量系统设计摘要：本文设计了一种基于AT89S52单片机的光电开关转速测量系统。
该系统采用对射式光电开关产生与齿轮相对应的脉冲信号，使用AT89S52单片机采样脉冲信号并计算每分钟内脉冲信号的数目，即电机对应的转速值，最终系统通过1602LCD液晶显示屏实时显示电机的转速值。
经过仿真测试和软硬件系统的搭建，本系统满足设计要求，且结构简单、实用。
系统在降低测速器成本，提高测速稳定性及可靠性等方面有一定价值，具有广泛的应用前景。
关键词：转速测量，单片机，光电开关1 绪论1.1 课题背景一种量大面广的产品，广泛应用于国民经济的各个行业中。
而电机的生产王国正在由日本转移到中国，尤其是浙江温州和广东珠三角地区。
广东省佛山市顺德区就有大大小小的电机生产厂家上百家，每年生产上亿台电机，同时顺德有许多家电生产厂家，家电中也要大量用到电机，不管是电机生产厂家，还是将电机作为它们的产品中的零部件的厂家，要将它们的产品打到国际市场上，迫切需要IS09002认证，IS09002要求生产产品所用的零部件以及最终的产品都要经过本单位的质量检测，也就是说，在顺德，每年要检测几亿个电机，对电机的测试仪的需求非常迫切。
电机测试的参数主要有：效率、功率因数、定子输入电流、转矩、转速等，本课题主要研究转速的测量。
1.2 国内外发展情况转速是各类电机运行中的一个重要物理量，如何准确、快速而又方便地测量电机转速，极为重要。
目前国内外常用的转速测量方法有离心式转速表测速法、测速发电机测速法、闪光测速法、光电码盘测速法和霍尔元件测速法。
(1)离心式转速表测速法离心式转速表是利用离心原理制成的测速仪表，可以直接读出转速。
测转速时，转速表的端头要插入电机转轴的中心孔内，插入前，应注意清除中心孔中的油污，并使转速表的轴与电机的轴保持同心，不可上下左右偏斜，否则易将表轴扭坏，并影响准确读数，而且转速表要间歇使用，以减少磨损和发热。
如果要改变量程，还要将转速表取出停转后再改变量程[2]。
红外光电传感器在转速测量仪上的应用
红外光电传感器在转速测量仪上的应用【摘要】：介绍一种用于转子速度测量的红外光电转速测量装置，系统的硬件电路简单，测量转速范围较宽，且具有较高的测量精度，对于低转速的测量也有相当高的精度，可用于各行业转速的非接触式检测和控制中。
【关键词】：红外光电传感器；转速测量在物理实验和工业生产中，转速的测量是一个很重要也很复杂的问题。
有关测量转子速度的方法比较多，但要求测量仪器的制造成本低、测量精度高、线性度好的却很少。
介绍一种安装方便、测量精度高的新型转速测量仪，它的系统硬件电路简单，测量转速范围较宽，且具有较高的测量精度，对于低转速的测量也有相当高的精度，可用于各行业转速的非接触式检测和控制中。
1. 测试系统结构设计光电转速测量仪由红外光电传感器和信号处理电路、单片机以及数字显示部分组成。
其工作过程如下：当齿盘旋转时，由于轮齿的遮挡，红外发射管与接收管之间的红外线光路时断时续，信号处理电路将此变化的光信号转换为电脉冲信号，一个脉冲信号即表示齿盘转过一个齿。
单片机对脉冲进行计数，同时通过其内部的计时器对接收一定数目的脉冲计时，根据脉冲数目及所用时间就可计算出齿盘的转速，最后通过数字显示部分将转速显示出来。
如下图：1.1 红外光电传感器红外光电传感器利用高灵敏度的光电探测器作为检测元件，包括光学成像系统及前置放大电路两部分。
⑴光学成像系统红外光电传感器发出的光，聚焦到被测的旋转轴上，光由转轴反射后，再聚焦到传感器光电探测器的光敏面上。
聚焦在旋转轴上的光斑的大小直接影响到测量的灵敏度，在旋转速度一定时如果光斑比较小，那么光斑渡越矩形反射区间的时间很快，反应到脉冲波形上，上升沿将会比较陡。
如果光斑比较大，那么光斑渡越矩形反射区间的时间相对慢一些，因而其输出的脉冲信号的上升沿将会有一定的坡度。
对于频率测量来说，脉冲信号的上升沿越陡，频率测量分辨率越高。
⑵前置放大电路选用的探测器件是高灵敏度的光电二极管探测器，其敏感波长恰在0.94μm 附近。
齿轮参数的测定
齿轮参数的测定齿轮是一种常用的机械传动装置，其作用是通过齿轮齿的啮合，将动力传递到另一个齿轮或机器设备上。
在齿轮的设计、制造和使用过程中，准确的齿轮参数测定非常重要，可以保证齿轮系统的可靠性、稳定性和正确性。
本文将介绍齿轮参数的测定方法和注意事项。
齿数是齿轮的重要参数之一，它决定了齿轮的传动比和载荷分配。
齿轮齿数的测定方法有多种，下面介绍两种常用的测定方法。
1. 直观法直观法是在放大平面上，通过直接观察齿轮齿数来进行测量的方法。
具体操作步骤如下：（1）将齿轮放在平面上，并用标尺测量齿轮的直径。
（2）确定齿轮的头尾端，计数器从齿轮头部开始，数出每个齿槽的齿数。
（3）计数每一排的齿数，求和即可得到齿轮齿数。
直观法的误差较大，适用于小型齿轮的齿数测量。
2. 相位比较法相位比较法是利用相位差和比较装置进行齿数测量的方法。
具体操作步骤如下：（1）将齿轮装在正反转可调的齿轮测试台上，同时与光电传感器相连。
（2）通过调整齿轮测试台的正反转方向，使光电传感器可以检测两个齿轮齿槽之间的光电信号。
（4）调整相位比较仪的灵敏度和滤波器信号，通过观察比较仪指针的运动，可以确定齿轮的齿数。
相位比较法的测量精度较高，适用于大规模生产的齿轮。
（1）将齿轮与模模配合时，将模模倾斜固定在工作平面上。
（2）将齿轮逐渐向模模缩进，同步注意齿轮啮合时的颤振、异响等感觉。
（3）当齿轮的两齿相隔距离感觉和模模的一般齿距接近时，将齿轮和模模分离出来，测量齿轮的齿距。
（4）对齿距进行测量后，通过公式计算得到齿轮的模数。
2. 分度盘法分度盘法是通过加工齿轮时使用的分度盘来测定齿轮模数的方法。
具体操作步骤如下：（1）将齿轮压在加工装置中，使其保持稳定的位置。
（2）在加工装置上安装分度盘，然后将这两部分起子联接，用千分尺、正确器等工具精确检查，使它们在转过固定度数后精确对位。
（3）在加工装置上移动齿轮和分度盘，将齿轮和分度盘上的相邻齿槽对齐。
（4）通过观察分度盘的标号来测定齿轮的模数。
任务15 光电传感器用于物位和转速的检测(2011.11改)资料
传感器技术与应用任务15 光电传感器用于物位和转速的检测⏹学习目标：使学生认识、了解光电传感器；了解光电效应的三种类型和光电传感器的工作原理和特性；能应用光电传感器。
⏹学习重点：（1）光电效应的三种类型。
（2）常用光电传感器的工作原理。
（3）光电传感器的应用。
⏹学习难点光电传感器的工作原理。
传感器技术与应用任务15 光电传感器用于物位和转速的检测＊任务提出：在各种车辆的运转、机械设备的运行中，都需要对转速进行检测。
传感器技术与应用任务15 光电传感器用于物位和转速的检测资讯光电传感器是将光信号转换为电信号的一种传感器。
光电传感器具有高精度、高分辨率、高可靠性、非接触、响应快和结构简单等特点。
传感器技术与应用任务15 光电传感器用于物位和转速的检测光电传感器的工作原理：光照射在物体表面上可看成是物体受到一连串具有一定能量的光子轰击，于是物体中的电子吸收了光子的能量，导致物体的电学性质发生了变化，这种现象就称为光电效应。
传感器技术与应用任务15 光电传感器用于物位和转速的检测外光电效应：物体在光线作用下，内部电子吸收能量后，逸出物体表面的现象称为外光电效应。
基于该效应的光电器件有光电管、光电倍增管等。
内光电效应：物体在光线作用下，内部载流子浓度增大，使电导率增大的现象称为内光电效应，又称光电导效应。
基于该效应的光电器件有光敏电阻、光敏晶体管等。
半导体光生伏特效应（光伏效应）：物体在光线作用下，产生一定方向电动势的现象称为半导体光生伏特效应。
基于该效应的光电器件有光电池。
真空光电器件半导体光电器件传感器技术与应用 任务15 光电传感器用于物位和转速的检测 光电管示意图光电器件光电管： 光电管由一个阴极和一个阳极构成，并密封在一支真空玻璃管内，如右图所示。
光电管的阴极是接受光的照射，它决定了器件的光电特性。
阳极由金属丝做成，用于收集电子。
传感器技术与应用任务15 光电传感器用于物位和转速的检测工作原理：当阴极受到适当波长的光线照射时，电子克服金属表面对它的束缚而逸出金属表面，形成电子发射。
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脉冲信号处理模块
脉冲信号放大电路
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脉冲信号整形模块
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转速的显示模块
许多电子产品上都 有跳动的数码来指示 电器的工作状态，而 且大都需要繁琐的电 路连接，此次设计巧 妙地避开了复杂的显 示模块，直接用现今 大多数电子产品使用 的蓝牙传送方式，将 测速装置与手机、平 板电脑等便携式设备 进行蓝牙匹配，将结 果输入显示到设备中。
此转速方法使用于中、低转速的测量，具 有较宽的应范围和广阔的应用的前景。但 是如果测量时在齿轮或间隙中停止，会产 生时间的误差，造成测量结果的变小。齿 间距越小，测量结果越准确。
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改进方案
提高采样频率，获得更高准确度 该方法仅适用于视觉上且测量线上有磨损 的场合，若想判断齿轮内部磨损情况，则 在齿轮轴上安装传感器测量轴的振动，通 过对振动的分析得到内部断裂与磨损情况。
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硬件系统设计
我们把整个电路分成四大模块，模块一为 脉冲信号的产生模块；模块二为脉冲信号 的处理模块；模块三为转速的显示模块； 模块四为其他模块，例如复位电路等。以 下便是我们各大模块的设计。
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脉冲信号产生模块
在设计中采用光电传感器采集信号，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。
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PS原理
光电传感器一端有个 线性光源，另一端有 个光敏电阻，门中无 物体阻挡时光照射到 光敏电阻上。有光照 时光敏电阻阻值减小， 光敏电阻两端为低电 压。当门中有物体阻 挡时，光敏电阻受到 光照度减小，电阻增 大，光敏电阻两端为 高电压。
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PS测速原理
光电门是一个像门样的装置，一边安装发 光装置，一边安装接收装置，当光线没有 被物体挡住，随即产生一个低电平，反之， 产生一个高电平，脉冲信号的宽度就是光 线通过的时间。通过放大与整形电路，进 入控制器，计算出脉冲信号的翻转数n，通 过公式 v=ω*R=θ/t*R=2/C*(n/2)/t*R=nRπ/(Ct) 算出速度，同时通过控制器得出的瞬时占 空比来检测齿轮的磨损程度。
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软件系统设计
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齿轮转速程序思想
对方波信号（输入信号）进行采样，将当 前采样数据与上一次采样数据进行对比， 当两者一样时，翻转次数加0，否则加1， 直至程序运行结束。统计出翻转次数，对 数据进行运算，得出总转角（弧度值）， 将该数据与程序运行时间相除得到角速度， 进而得到线速度。
PS(Photoelectric Sensor)测速原理框图
光电 传感 器 驱 动 电 机 齿 轮
放大 电 路
整形
RIO处理 器
翻转数 n 瞬时占 空比 转速v
这次设计的内容包含了多个方面，从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入手，全面锻炼了我们信号采集，处 理和分析的工作能力。
光电传感器测齿轮转速及磨损程度
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工程实践中，经常会遇到 齿轮，因此，测量齿轮转速 是工程实践中必不可少的。 目前国内外测量齿轮转速的 方法有很多。其中应用最广 的是光电式，光电式测系统 具有低惯性、低噪声、高分 辨率和高精度的优点。采用 光电传感器的齿轮转速测量 系统测量准确度高、采样速 度快、测量范围宽和测量精 度与被测转速无关等优点， 具有广阔的应用前景。 西安电子科技大学
蓝牙
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RIO控制器简介
作为一款配备NI工业级标 准可重配置I/O (RIO) 技 术的产品，NI myRIO使用 Xilinx最新的Zynq技术，其 FPGA与运行实时操作系统 的处理器集成。 该强大的 技术结合了板载加速度计、 可编程LED、音频I/O、模 拟和数字I/O以及USB端口， 可使各种创意变为现实。 具有功能多样、携带方便、 多种编程方式、可兼容等 多种优点。
Hale Waihona Puke 西安电子科技大学磨损程度程序思想
对传感器收集到的脉冲信号进行采样，并 对采样后的信号进行傅里叶变换，这样可 以减少由于计算占空比造成的分析困难， 然后通过图象检测装置对变换得到的图形 进行识别，识别出与其他图形有差别的图 形，即说明齿轮有磨损，差别越大，则磨 损程度越大。
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应用展望