测转速的光电感器器课程设计论文(编辑修改稿)

测转速的光电感器器课程设计论文(编辑修改稿)内容摘要：

HB 的激励电机分别与绕组 A 和 B 相连 ， 它们的霍尔电极串联后作为传感器的输出。 图 2 霍尔转速传感器的结构原理图 图 3 方案 霍尔转速传感器的接线图 缺点：采用霍尔传感器在信号采样的时候，会出现采样不精确，因为它是靠磁性感应才采集脉冲的，使用时间长了会出现磁性变小，影响脉冲的采样精度。 光电传感器测量方案 整个测量系统的组成框图如图 4 所示。 从图中可见 ， 转子由一直流调速电机驱动 ， 可实现大转速范围内的无级调速。 转速信号由光电传感器拾取 ，使用时应先在转子上做好光电标记 ， 具体办法 可以是 ： 将转子表面擦干净后用黑漆 (或黑色胶布 )全部涂黑 ， 再将一块反光材料贴在其上作为光电标记 ，然后将光电传感器 (光电头 )固定在正对光电标记的某一适当距离处。 光电头采用低功耗高亮度 LED， 光源为高可靠性可见红光 ， 无论黑夜还是白天 ，或是背景光强有大范围改变都不影响接收效果。 光电头包含有前置电路，输出 0— 5V 的脉冲信号。 接到单片机 89C51 的相应管脚上，通过 89C51 内部定时 /计时器 T0、 T1 及相应的程序设计，组成一个数字式转速测量系统。 图 4 测量系统的组成框图 优点：这种方案使用光电转速传感器具有采样精 确，采样速度快，范围广的特点。 综上所述，方案三使用光电传感器为本设计的最佳选择方案。 4 硬件系统设计 根据之前的分析，我们选择了光电传感器结合单片机的方案来设计测量转速的电路。 以下为我们的系统总电路图： 图 5 系统总电路图 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。 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素值。 这种测量方法具有传感器结构简单、可靠、测量精度高的特点。 是目前常用的一种测量转速的方法。 从光源发出的光通过测速齿盘上的齿槽照射到光电 元件上，使光电元件感光。 测速齿盘上有 30 个齿槽，当测速齿槽旋转一周，光敏元件就能感受与开孔数相等次数的光次数。 对于被测电机的转速在 90— 1700r/min 的来说，每转一周产生 30 个电脉冲信号，因此，传感器输出波形的频率的大小为： 45Hz≤ f≤ 850Hz 测速齿盘装在发射光源 (红外线发光二极管 )与接收光源的装置 (红外线接收二极管 )之间，红外线发光二极管 (规格 IR3401)负责发出光信号，红外线接收三极管 (规格 3DU12)负责接收发出的光信号，产生电信号，每转过一个齿，光的明暗变化经历了一个正弦周期，即产生了正弦脉冲电信号。 图 6 所示为转速传感器电路，由于红外光不可见，无法用肉眼识别发光信号是否在工作，故将红外线的输出回路串接了一个普通光电二极管作为判别光源发生回路是否为通路。 所选用的红外二极管 IR3401，在正向工作电流为 20mA时，其导通电压为 — ，所选用的发光二极管的正向压降一般为 — ，电流为 10— 20mA。 转速传感器输出电压幅度在 0— 呈正弦波变化，由此可见，红外线接收三极管的光信号转化为电信号的电压 Uo 很微弱 (一般为 mV 量级 )，需要进行信号处理。 图 6 转速传感器电路图 脉冲信号的处理模块 转速信号处理电路为一个放大电路，因为产生的电压信号很小，所以需要进行放大处理，一般至少要放大 1000 倍，然后再进行信号处理工作。 信号放大装置选用运算放大器 TL084 作为放大电压放大原件，其电路图为下图所示： 图 7 脉冲信号的放大电路图 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，其实数码管显示的数码均是由八个发光二极管构成的。 每段上加上合适的电压，该段就点亮。 我们应用了一个四位八段数码管，并使用了一些电阻，起到对数码管的保护作用。 其电路图如下图所示： 图 8 显示模块 其他模块 （ 1）复位电路 单片机复位电路 是指 单片机的初始化操作。 单片机启运运行时，都需要先复位，其作用是使 CPU 和系统中其他部件处于一个确定的初始状态，并从这个状态开始工作。 因而，复位是 一个很重要的操作方式。 但单片机本身是不能自动进行复位的，必须配合相应的外部电路才能实现。 复位电路的基本功能是：系统上电时提供复位信号，直至系统电源稳定后，撤销复位信号。 为可靠起见，电源稳定后还要经一定的延时才撤销复位信号，以防电源开关或电源插头分 — 合过程中引起的抖动而影响复位。 以下便是复位电路图： 图 9 复位电路 （ 2）晶振电路 晶振是晶体振荡器的简称，在电气上它可以等效成一个电容和一个电阻并联再串联一个电容的二端网络，电工学上这个网络有两个谐振点，以频率的高低分其中较低的频率是串联谐振，较高的频 率是并联谐振。 AT89S52 单片机内部有一个用于构成振荡器的高增益反相放大器。 引脚XTAL1 和 XTAL2 分别是此放大器的输入端和输出端。 这个放大器与作为反馈元件的片外晶体谐振器一起构成一个自激振荡器。 外接晶体谐振器以及电容 C1 和 C2 构成并联谐振电路，接在放大器的反馈回路中。 对外接电容的值虽然没有严格的要求，但电容的大小会影响震荡器频率的高低、震荡器的稳定性、起振的快速性和温度的稳定性。 因此，此系统电路的晶体振荡器的值为 12MHz，电容应尽可能的选择陶瓷电容，电容值约为 30μF。 在焊接刷电路板。