四位数数字显示红外线转速表.doc

目录一、内容摘要…………………………………………………………………… 2 二、设计内容及要求…………………………………………………………… 2 三、红外线转速表的工作原理………………………………………………… 2 四、单元电路设计……………………………………………………………… 4 五、总体设计……………………………………………………………………… 8 六、组装调试……………………………………………………………………… 8 七、心得体会……………………………………………………………………… 10 八、电路用到的器件……………………………………………………………… 11 九、参考文献……………………………………………………………………… 12 一、内容摘要我们设计的是四位数数字显示红外线转速表。转速表用红外线发光管,通过光学原理实现对转速的测量,通过计数锁存电路、延时电路、脉冲电路的相互有机组合可以使测速范围达到了从 0转/s到9999 转/s,实现近距离测量; 二、设计内容及要求(1)设计四位数数字显示红外线转速表。转速表用红外线发光管。测速范围为 0000 ?99 99转/s,实现近距离测量; (2)转速表用红外线发光管 5GL 发射的红外线,由接收管 3DU5C 接收被测转动体的转速脉冲; (3)组装、调试红外线转速表; (4)画出完整的电路图,写出设计、调试报告。三、红外线转速表的工作原理 红外线转速表采用的红外线探头有直接试和反射式两种。直接式探头、发光管和受光管在被测物体的两边,发光管射出的光线直接照射到受光管上,被测物体运动时阻挡光线,产生计数信号,这种探头经常用做光电计数。反射式探头、发光管和受光管在被测物体的同测,当探头接近物体是,接收到脉冲的红外线信号,用于测量转速比较方便。 测量转速的探头根据测量距离可以采用透镜系统,也可不采用透镜系统。当被测物离开探头距离在 15cm 以内时,无需采用透镜。探头设计是可采用小功率发光管 5GL 和光敏受光管 3DU5C 。组装电路如图 2-1所示,两管并排放置,两个管子的中心线夹角很小,使它们在 10cm ?15cm 远处相交。这种探头靠接近物体上漫反射回来的光线工作,对全黑色物体,接收灵敏度很底,对白色物体和镜面反射体接收最灵敏,也能接收到其他颜色物体的反射光,但相应的探头距离要近些。图1不加透镜,接收漫反射光的探头测量转速的探头经常用透镜系统,根据光学的折射反射原理,发射管和接收管都固定在探测架上,通过透镜聚焦。在探测架中间用半透膜使发射的红外线折射向转动体,又能使从转动的物体反射回来的红外线通过半透膜射向接收管。半透膜上最好涂一层只能透过某个单色波长的物质,或用单***很好的滤色玻璃制作,使它只能透过固定波长的红外线( μm),这样对于对抗杂散光的干扰更有利。 为了提高反射红外线的能力,通常在转动物体贴上一小片红外线反射纸,反射效果极好。有时用镜面、铝箔、洁白平滑的纸、白油漆等也能提供反射性能。当转动物体转到反射纸恰好对着从发光管发出的红外线时,接收管接收到光信号,从单位时间内收到光信号的次数便可测出转速。 红外线转速表电路原理框图如图 2-2所示。为了使红外线转速表不怕可见光干扰, 系统可以设置振荡器和波形变换电路,使发射的红外线通过脉冲功率放大和调制,当受光管收到脉冲信号后,电路把调制发光管的脉冲信号和受光管接收到的脉冲信号选通出来, 对收到的光电信号,必须“卸调”调制脉冲,即实行解调,从中取得真正需要的转速脉冲输出信号,解调后输出信号送入计数控制门计数。图2红外线转速表电路原理框图秒脉冲电路可以得到 1kHz 的秒脉冲信号,通过 1秒脉冲电路得到闸门时间(脉宽)为 1秒的闸门信号,该 1秒的脉宽就是转速表的取样时间,是计数控制门的输入信号。为了在测量过程中,只让显示数字在每次测量结束后自动改变一次数据,要对计数显示“锁存”,所以电路需要一个延时 1锁存信号。在计算器每测量依次转速后,使计算器自动清零, 故设置延时 2电路,以提供延时清零脉冲。计数、锁存、译码显示电路完成光电转速表的转速数据显示。四、单元电路设计 1 红外发射及接收电路 5GL 最大工作电流 10mA, 正向电压 U F <= ; 3DU5C 暗电流 ,光电流 1mA 。于是计算出 R1=500 ,R2=5K 。图3 2 秒脉冲电路系统所需要的秒脉冲由定时器 555 定时器所构成的多谐振荡器提供。其中 1脚是电路地 GND ; 8脚是正电源 Vcc ,工作电压范围为 3~18V ; 2脚是低触发端 TR ; 3脚是输出端 OUT ; 4脚是主复位端 R; 5脚是控制电压端 Uc ; 6脚是高触发端 TH ; 7脚放电端 DISC 。