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光电传感器是什么?如何对电机的转速进行测量?

150 光电传感器 电机
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有哪几种方式可以获得脉冲信号?
光电传感器是什么?
光电编码器的工作原理是什么?
如何对电机的转速进行测量
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2021-7-13 06:42:33   评论 分享淘帖 邀请回答
1个回答
  1.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!
  2、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。
  2.1 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。
  
  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。
  2.2.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。
  
  
  2.3.光电编码器
  光电编码器的工作原理与光电传感器一样,不过它已将光电传感器、电子电路、码盘等做成一个整体,只要用连轴器将光电传感器的轴与转轴相连,就能获得多种输出信号。它广泛应用于数控机床、回转台、伺服传动、机器人、雷达、军事目标测定等需要检测角度的装置和设备中。如图4所示,是某光电编码器的外形。
  这次课设我选的是光电传感器,采用穿透法测量电机转速。光电传感器的原理上面有详细的介绍。
  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。 这里我们才用转10个孔的方式!在一分钟的时间内,假如产生了10000脉冲,则电机的转速就为1000r/min.
  3、硬件连接
  测速的方法决定了测速信号的硬件连接,测速实际上就是测频,因此,频率测量的一些原则同样适用于测速。
  通常,可以用计数法、测脉宽法和等精度法来进行测试。所谓计数法,就是给定一个闸门时间,在闸门时间内计数输入的脉冲个数;测脉宽法是利用待测信号的脉宽来控制计数门,对一个高精度的高频计数信号进行计数。由于闸门与被测信号不能同步,因此,这两种方法都存在±1误差的问题,第一种方法适用于信号频率高时使用,第二种方法则在信号频率低时使用。等精度法则对高、低频信号都有很好的适应性。
  如上图:因为光电传感器不好仿真,这里我们采用了555芯片构成一个施密特触发器,由光电传感器得到的脉冲由2,5脚输入,经3脚输出接到单片机的T1(P3.5)。。经89C51编程处理后由P1口输出通过数码管显示出转速!
  4、实验程序及分析
  测量转速,使用光电传感器,被测电机带动纸片旋转,我们在纸片上开了10小孔,电机    每旋转一周就会产生10个脉冲,产生12个脉冲,要求将转速值(转/分)显示在数码管上。
  实验程序如下:
  #include 《REG52.H》
  #define uchar unsigned char
  #define uint unsigned int
  #define ulong unsigned long
  #define LED_DAT P1
  sbit LED_SEG0 = P0^3;
  sbit LED_SEG1 = P0^2;
  sbit LED_SEG2 = P0^1;
  sbit LED_SEG3 = P0^0;
  //sbit pin_SpeedSenser = P3^5; //光电传感器信号接在T1上
  #define TIME_CYLC 100
  //12M晶振,定时器10ms 中断一次 我们1秒计算一次转速
  // 1000ms/10ms = 100
  #define PLUS_PER 10 //码盘的齿数 ,这里假定码盘上有10个齿,即传感器检测到10个脉冲,认为1圈
  #define K 100.0 //校准系数
  unsigned char code table[]={0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f};
  uchar data Disbuf[4];// 显示缓冲区
  uint Tcounter = 0; //时间计数器
  bit Flag_Fresh = 0; // 刷新标志
  bit Flag_clac = 0; //计算转速标志
  bit Flag_Err = 0; //超量程标志
  //在数码管上显示一个四位数
  void DisplayFresh();
  //计算转速,并把结果放入数码管缓冲区
  void ClacSpeed();
  //初始化定时器T0
  void init_timer0();
  //初始化定时器T1
  void init_timer1();
2021-7-13 11:31:13 评论

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