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- 基于紅外線的轉(zhuǎn)速測(cè)量?jī)x研究及設(shè)計(jì)
- 來(lái)源：維庫(kù) 發(fā)表于 2010/9/8
1 引言
測(cè)量轉(zhuǎn)子速度的方法很多，但多數(shù)比較復(fù)雜[1]。目前，測(cè)量轉(zhuǎn)速的方法主要有四種[2]：機(jī)械式、電磁式、光電式和激光式。機(jī)械式主要利用離心力原理，通過(guò)一個(gè)隨軸轉(zhuǎn)動(dòng)的固定質(zhì)量重錘帶動(dòng)自由軸套上下運(yùn)動(dòng)，根據(jù)不同轉(zhuǎn)速對(duì)應(yīng)不同軸套位置獲得測(cè)量結(jié)果原理簡(jiǎn)單直接，不需額外電器設(shè)備，適用于精度要求不高、接觸式的轉(zhuǎn)速測(cè)量場(chǎng)合。電磁式系統(tǒng)由電磁傳感器和安裝在軸上的齒盤組成，主軸轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)齒盤旋轉(zhuǎn)，齒牙通過(guò)傳感器時(shí)引起電路磁阻變化，經(jīng)過(guò)放大整形后形成脈沖，通過(guò)脈沖得到轉(zhuǎn)速值。由于受齒盤加工精度、齒牙最小分辨間隔、電路最大計(jì)數(shù)頻率等限制，測(cè)量精度不能保證。光電式結(jié)構(gòu)類似于電磁式結(jié)構(gòu)，把旋轉(zhuǎn)齒盤換作光電編碼盤或黑白相間的反射條紋，把電磁傳感器換作光電接收器，通過(guò)對(duì)反射回來(lái)的光脈沖信號(hào)計(jì)數(shù)得到測(cè)量結(jié)果。由于受條紋最小分辨間隔、電路最大計(jì)數(shù)頻率等限制，測(cè)量精度不能保證，所測(cè)轉(zhuǎn)速值和電磁式一樣為兩個(gè)計(jì)數(shù)脈沖間距的平均值。激光測(cè)速技術(shù)(LDV)是一種正在發(fā)展中的測(cè)速技術(shù)，通過(guò)激光多普勒效應(yīng)獲得轉(zhuǎn)動(dòng)體的瞬時(shí)角速度，理論上具有很高的瞬時(shí)轉(zhuǎn)速測(cè)量精度，但目前實(shí)際產(chǎn)品精度不夠高，并且價(jià)格昂貴，在實(shí)際使用上受到限制。通過(guò)改進(jìn)已有的電磁式傳感器，設(shè)計(jì)一種適于瞬時(shí)轉(zhuǎn)速測(cè)量的新型傳感器，在旋轉(zhuǎn)機(jī)械瞬時(shí)狀態(tài)分析中具有一定的實(shí)際意義。
本文以傳統(tǒng)的電磁式系統(tǒng)為基礎(chǔ)，研制一種使用紅外輻射技術(shù)的新型轉(zhuǎn)速測(cè)量?jī)x，安裝方便，對(duì)周圍環(huán)境要求不高，可以很容易地完成轉(zhuǎn)速的測(cè)量。具有較寬的動(dòng)態(tài)測(cè)量范圍，測(cè)量精度較高。
2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)
測(cè)速系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)如圖1所示，主要包括紅外測(cè)速傳感器（由紅外發(fā)射與接收電路和齒盤組成）、信號(hào)處理電路、單片機(jī)以及數(shù)字顯示部分。其工作過(guò)程如下：當(dāng)齒盤旋轉(zhuǎn)時(shí)，由于輪齒的遮擋，紅外發(fā)射管與接收管之間的紅外線光路時(shí)斷時(shí)續(xù)，信號(hào)處理電路將此變化的光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電脈沖信號(hào)，一個(gè)脈沖信號(hào)即表示齒盤轉(zhuǎn)過(guò)一個(gè)齒。單片機(jī)對(duì)脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)，同時(shí)通過(guò)其內(nèi)部的計(jì)時(shí)器對(duì)接收一定數(shù)目的脈沖計(jì)時(shí)，根據(jù)脈沖數(shù)目及所用時(shí)間就可計(jì)算出齒盤的轉(zhuǎn)速，最后通過(guò)數(shù)字顯示部分將轉(zhuǎn)速顯示出來(lái)。
2.1 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)
根據(jù)紅外測(cè)速的原理，系統(tǒng)的電路設(shè)計(jì)如圖2所示。
本系統(tǒng)采用AT89C52單片機(jī)，它是美國(guó)ATMEL公司生產(chǎn)的低電壓，高性能CMOS8位單片機(jī)，片內(nèi)含8KB的可反復(fù)擦寫的FLASH程序存儲(chǔ)器和256B的隨機(jī)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（RAM），器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存儲(chǔ)技術(shù)生產(chǎn)，與標(biāo)準(zhǔn)MS-51指令系統(tǒng)及8052產(chǎn)品引腳兼容，片內(nèi)置有8位中央處理器（CPU）。功能強(qiáng)大的AT89C52單片機(jī)適用于許多較為復(fù)雜的控制應(yīng)用場(chǎng)合。
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