光电传感器测速.doc

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数目,即电机对应转速值,最终系统通过1602LCD液晶显示屏实时显示电机转速值。经过仿真测试与软硬件系统搭建,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,具有广泛应用前景。关键词:转速测量,单片机,,广泛应用于国民经济各个行业中。而电机生产王国正在由日本转移到中国,尤其是浙江温州与广东珠三角地区。广东省佛山市顺德区就有大大小小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产品中零部件厂家,要将它们产品打到国际市场上,迫切需要IS09002认证,IS09002要求生产产品所用零部件以及最终产品都要经过本单位质量检测,也就是说,在顺德,每年要检测几亿个电机,对电机测试仪需求非常迫切。电机测试参数主要有: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测量。,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、光电码盘测速法与霍尔元件测速法。(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测速仪表,可以直接读出转速。测转速时,转速表端头要插入电机转轴中心孔内,插入前,应注意清除中心孔中油污,并使转速表轴与电机轴保持同心,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,以减少磨损与发热。如果要改变量程,还要将转速表取出停转后再改变量程[2]。(2)测速发电机测速法测速发电机测转速时,测速发电机连接到被测电机轴端,将被测电机机械转速变换为电压信号输出E=CeFn,在输出端接一个刻度以转速为单位电压表,即可读出转速。(3)闪光测速法闪光测速法是利用可调脉冲频率专用电源施加于闪光灯上,将闪光灯灯光照到电机转动部分(可在电机端轴上粘贴一张标记纸片),当调整脉冲频率使黑色扇形片静止不动时,此时脉冲频率是与电机转动转速是同步。若脉冲频率为f,则电机转速为n=60f(r/min)。(4)光电码盘测速法光电码盘测速法是通过测出转速信号频率或周期来测量电机转速一种无接触测速法。光电码盘安装在转子端轴上,随着电机转动,光电码盘也跟着一起转动,如果有一个固定光源照射在码盘上,则可利用光敏元件来接收到光次数就是码盘编码数[6]。若编码数为60,测量时间为t,测量到脉冲数为N,则n=N/t。(5)霍尔元件测速法霍尔元件测速法是利用霍尔开关元件测转速。霍尔开关元件内含稳压电路、霍尔电势发生器、放大器、施密特触发器与输出电路。输出电平与TTL电平兼容,在电机转轴上装一个圆盘,圆盘上装若干对小磁钢,小磁钢越多,分辨率越高,霍尔开关固定在小磁钢附近,当电机转动时,每当一个小磁钢转过霍尔开关,霍尔开关便输出一个脉冲,计算出单位时间脉冲数,即可确定旋转体转速。在这五种测速方法中,离心式转速表测速法与测速发电机测速法所用都是现成测速仪表,容易得到。但转速表或测速机都要与电机同轴连接,一方面增加了电机机组安装难度,另一方面有些微电机功率很小,转速表或测速机消耗功率占了微电机大部分,更有甚者微电机甚至拖不动这些仪表,所以对微特电机测速,这二种方法不适用。霍尔元件测速法与光电码盘测速法测速方法基本类似,都是在转轴上装一个很轻巧传感器,将电机转动信号通过磁(霍尔元件)或光(光电码盘)转换为电脉冲,从而通过计算电脉冲个数来测速。闪光测速法目前实际应用不广泛,主要是光源问题。本课题研究是其中光电码盘测速法。,以单片机为核心对光电开关产生数字信号进行运算,从而测得电机转速,然后用1602LCD液晶显示屏把电机转速显示出来。即通过光电开关将电机转数转换成0,1数字量,只要转轴每旋转一周,产生一个或固定多个脉冲,并将脉冲送入单片机中进行计数与计算,就可获得转速信息。2系统设计系统主要由AT89S52单片机处理系统、电机、传感器检测单元、信号处理单元与显示系统等几个部分组成,如图1:转动系统信号采集及其处理单片机处理电路显示电路图1系统组成框图转动系统本设计中采用对射式光电传感器测量电机转速。当不透光物体挡住发射与接收之间间隙时,开关管关断,反之打开。测装置按照发动机上传感器实际安装位置进行安装。将信号盘固定在电动机转轴上,光电转速传感器正对着信号盘。测量头由光电转速传感器组成,而且测量头两端距离与信号盘