光电测速装置设计

摘 要

转速是各类电机运行中的一个重要物理量，如何准确、快速而又方便地测量电机转速，极为重要。

目前国内外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、闪光测速法、光电码盘测速法和霍尔元件测速法等。通过对现行电动机测速方法的研究发现离心式转速表和测速发电机由于要直接与电机转轴连接，测速仪作为电机的负载，对电机功耗较大，甚至有些电机根本带不动转速表和测速发电机，所以转速表和测速发电机对电机的测速不太适用，本文提出了电动机无接触测速法。详细分析了电动机无接触测速法的测速原理，介绍了无接触测速法所用的传感器光电码盘，设计了无接触测速的三种电路：①光电码盘LED显示数字电路型，②光电码盘LED显示单片机控制型，③光电码盘LCD显示单片机控制型。对于每一种电路分析了电路的组成、工作原理、转速的计算公式、元器件的逻辑参数和特性，给出了具体的电路，对于用单片机实现的电路，还分析了软件设计的方法，给出了程序流程图和程序清单。

用这三种测速方法设计的测速仪安装维护方便，工作稳定，运行可靠，测量精度高，具有较大的推广应用价值。

关键词：电动机，单片机，传感器，无接触，测速

目 录

第1章 绪论 3

1.1 概述 3

1.2 电机转速测试技术的国内、外发展现状 3

1.2.1 常用的数字测速方法 4

1.2.2 模拟式转速测试装置 8

1.2.3 常用数字测速方法评价 9

1.3 目前国内外使用的速度测试装置存在的缺点 10

第2章 光电测速法的基本原理 11

2.1 电机转速的常用测量技术 11

2.1.1 机械离心式转速计测转速 11

2.1.2 用光电反射式传感器测转速 11

2.1.3 用电磁传感器测转速 12

2.1.4 日光灯法 12

2.1.5 感应线圈法 13

2.1.6 测振法测量转速 13

2.1.7 漏磁法测量转速 14

2.2 光电码盘测速法原理 16

2.3 用数字电路构成的光电码盘测速电路 17

2.3.1 电路概述 17

2.3.2 电路输出波形 21

2.3.3 存在问题 22

第3章 系统的硬软件设计及方案选择 23

3.1 单片机控制LED显示的电机光电码盘无接触测速电路 23

3.1.1 前向通道与后向通道 24

3.1.2 LED显示接口 24

3.1.3 软件设计 25

3.2 LCD显示接口及方案选择 27

3.2.1 LCD显示接口 27

3.2.2 设计方案选择 29

3.3 单片机控制LCD显示的电机光电码盘无接触测速电路的设计 30

3.3.1 ICM7211液晶显示驱动器 30

3.3.2 AT89C51单片机 34

3.3.3 LM324四运放 35

3.3.4 测速电路图的设计 36

3.3.5 软件设计 37

第4章 测试数据比较分析 40

4.1 调试 40

4.2 数据比较分析 41

参考文献 42

致  谢 43

附 录 44

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