1、 1 转速测量系统设计转速测量系统设计 一、一、题目确定题目确定 在各种工业生产领域里都活跃着各式各样的旋转机械， 如何正确地测量这些 旋转机械的转速，并加以控制，这对利用旋转机械，获得输出动力的用户来说， 是一项不可缺少的工作。 二、二、方法选择方法选择 转速的测量方法多种多样，利用传感器来测量是现今最通用的路径。广泛应 用的传感器有光电传感器、电磁传感器、集成电路传感器等。把一个光发射器和 一个接收器面对面地装在一个槽的两侧的是槽形光电。 发光器能发出红外光或可 见光，在无阻情况下光接收器能收到光。但当被检测物体从槽中通过时，光被遮 挡，光电开关便动作。输出一个开关控制信号，切断或接通负载
2、电流，从而完成 一次控制动作。槽形开关的检测距离因为受整体结构的限制一般只有几厘米。 因此我们选用光电感应式传感器来完成。 三、三、设计流程图设计流程图 图 1 设计流程图 四、四、实现功能实现功能 由光电转速传感器采集数字信号经由放大电路后，输入数显电路板，显示被 测量齿轮的转速。 五、五、光电光电式转速传感器的工作原理式转速传感器的工作原理 光电式转速传感器工作在脉冲状态下， 它是将轴的转速变换成相应频率的脉 冲，然后测出脉冲频率就测得转速的数值。这种测速方法具有传感器结构简单、 可靠、测量精度高等优点。 马达 齿轮 转 速 传 感 数显 放大电路 2 图 2 直射式光电转速传感器的结构原
3、理图 上图所示即为直射式光电转速传感器的结构原理。 它是由装在输入轴上的开 孔盘、光源、光敏元件以及缝隙板所组成，输入轴与被测轴相连接。从光源发射 的光，通过开孔盘和缝隙照射到光敏元件上，使光敏元件感光。开孔盘上开有一 定数量的小孔，当开孔盘转动一周，光敏元件感光的次数与盘的开孔数相等，因 此产生相应数量的电脉冲信号。这种结构的传感器由于开孔盘尺寸的限制，其开 孔数目不可能太多，使应用受到限制。图中的开孔盘也可换为齿轮，效果一样。 图 3 光电式转速传感器的脉冲变换电路 光电式转速传感器的脉冲变换电路如上图所示，VTO1 为光敏三极管，当有 光照时，光电流 I 增加使 VT2 导通，作用到由
4、VT3 和 VT4 组成的射极耦合触 发器，使其输出 U0 为高电位。反之，U0 为低电位。传感器的输出脉冲信呈 U0 送到测量电路时行计数。 六、计数电路六、计数电路工作原理分析工作原理分析 6.1 主要原理： 由于光电传感器最终输出输出为数字信号，所以我们对输出信号采集后，在 单位时间内统计有多少个高频信号，就可以间接的测得转速，单位（转/分） 。 6.2 主要元器件 3 本实验中用到的主要元器件有： 译码器 4511BD 加法器 4518BD 触发器 4013BD 时钟芯片 PCF8583 其性能指标见下图： 4 5 图 4 各主要元器件及其性能指标 时钟芯片 PCF8583 及周围元件组成的局部电路能产生高精度的频率为 1Hz 的方波信号。 图 5 产生的方波信号图 6 6.3 基本思想 当接入输入信号后， 电路将记录在时钟芯片产生的一个周期信号内输入信号 的脉冲数，此脉冲数即为输入信号的频率。 6.4 电路分析 在没有接入输入信号时，两个触发器的 Q 端均处于低电平状态。电路进入 工作状态后，当时钟芯片产生的时钟信号脉冲的上升沿到来时，触发器的 Q 端 被置为高电平，随后电
