1、测转速的光电传感器测转速的光电传感器课程课程设计设计 摘摘 要 ：要 ：转速是发动机重要的工作参数之一,也是其它参数计算的重要依据。 目前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、 光电码 盘测速法和霍尔元件测速法等。 在对各种测速方法进行分析后提出了基于光电 传感器的转速测量系统。 详细分析了系统的组成及工作原理， 给出了系统中各 硬件模块设计方法及系统软件设计方法，给出了部分程序流程图和程序清单。 该测速系统安装维护方便，工作稳定，运行可靠，具有较大的推广应用价值。 关键词关键词 ：光电转速传感器，转速测量，单片机，测量系统设计 1 1 引言引言 2 2 系统组成及工作原
2、理系统组成及工作原理 . 错误!未定义书签。 2.12.1 器件选择器件选择 . 错误!未定义书签。 2.22.2 转速测量方法转速测量方法 . 错误!未定义书签。 2.32.3 转速测量原理转速测量原理 3 3 方案方案的设计的设计与选择与选择 . 错误!未定义书签。 3.1 3.1 光电门测量方案光电门测量方案 . 错误!未定义书签。 3.2 3.2 霍尔传感器器测量方案霍尔传感器器测量方案 错误!未定义书签。 3.33.3 光电传感器测量方案光电传感器测量方案 . 错误!未定义书签。 4 4 硬件系统设计硬件系统设计 错误!未定义书签。 4.14.1 脉冲信号产生模块脉冲信号产生模块 4
3、.24.2 脉冲信号的处理模块脉冲信号的处理模块 4.34.3 转速的显示模块转速的显示模块 4.44.4 其他模块其他模块 5 相关器件的介绍相关器件的介绍 5.15.1 光电传感器的介绍光电传感器的介绍 5.25.2 单片机的介绍单片机的介绍 6 软件系统设计软件系统设计 6.16.1 主程序流程图及各子程序流程图主程序流程图及各子程序流程图 6.26.2 单片机程序编写单片机程序编写 装 订 线 结论结论 参考文献参考文献 1.引言引言 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
4、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，
5、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。 2.转速测量系统的原理转速测量系统的原理 2.1 选用器材选用器材 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。 2.2 转速测量方法 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，
6、因此，转速测量一直是工业领域的一 个重要问题。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)、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。本文介绍的采用单片机 和光电传感器组成的高精度转速测量系统，其转速测量方法采用的就是电子 式定时计数法。 对转速的测量实际上是对转子旋转引起的周期脉冲信号的频率进行测 量。在频率的工程测量中，电子式定时计数测量频率的方法一般有三种： （1）测频率法 在一定时间间隔 t 内，计数被测信号的重复变化次数 N，则被测信号的 频率 fx 可表示为 f x =Nt （2）测周期法 在被测信号的一个周期内，计数时钟脉冲数 m0，则被测信号频率 fx = fc/ m0 其中，fc 为时钟脉冲信号频率。 （3）多周期测频法 在被测信号
