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1、智能转速测量器利用红外线测量转速系统的设计方案第1章绪论1.1本课题设计的背景和意义在我们的工程实践中和日常生活中,时常会见到到各种需要测量转速的地方,比如在电动机、发动机、卷扬机、机床主轴等设备的测试、运行和操控中,不断地需要分时或者连续测量及显示其转速和其瞬时转速值。伴随着电力电子技术和现代控制技术的飞速发展，对微电机的测速和控制技术的要求越来越高。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，这就要求我们从简单、实用、经济等方面来研究和解决我们生活中所遇到的各种需要测量转速的问题。而本课题的提出就是针对于这方面而做出的步探索和研究1.2
2、电机转速测量在国内外的发展情况随着现代科学技术的高速发展，现代军事、工业生产以及民用自动化设备越来越多，需要检测转速的速度的设备应用也越来越广泛，这也推动了转速传感器的研究与发展。比如直流测速机和光电式速度传感器、磁电式速度传感器以及霍尔速度传感器。其中由于光电式速度传感器的具有众多优点在现代设备中广泛应用。美国是研究光电传感器起步最早、水平最高的国家之一，在军事和民用领域的应用发展得十分迅速。美国的邦纳公司拥有世界最健全的光电系列产品线。并且拥有行业内最齐全的标准光纤和定制光纤产品。西欧以及日本各国也非重视并投资大量的经费来开发展光电相应的产品。上世纪九十年代，由日本电气，东芝等
3、1548家研究机构和公司，研究并开发出了多种具有一流先进水平的民用的光电传感器，电器产品在日本以价格适中质量好而闻名全球。西方各国的大公司和型企业也主动参与了光电传感器的开发和市场的争夺。由于光电式传感器在现代工业占据着重要位置，所以我国在这一块涉及得也比较早，目前国内应该有上百个单位在光电技术与检测方面展开研究了。到现在为止，光电技术应用在检测上已经非常全面了，特别是应用在速度、加速度、位移等检测上。目前转速检测对于自动化生产以及汽车控制等方面有着重要作用，同时对转速检测要求精度和稳定性方面越来越高，这也加强了对光电传感器在转速领域的研究。目前国内和国外通常用的转速测量方式有离心
4、式转速表测速法、测速发电机测速法、闪光测速法、光电测速法和霍尔元件测速法。第2章系统设计方案2.1设计的任务和要求(1)设计制作一台转速测量计;(2)能实时测量和显示被测转速;(3)测量范围:0~800r/min;(4)测量精度:±2%;(5)1人独立完成硬件和软件的设计任务;(6)按照规定提交符合规范要求的毕业设计论文.2.2目前常用的测速方法目前国内和国外通常用的转速测量方式有离心式转速表测速法、测速发电机测速法、闪光测速法、光电测速法和霍尔元件测速法。2.2.1离心式转速表测速法离心转式测速仪器,采用离心的原理能够直接读出电机的转速速度值。速度表的末端插到电机轴的中心，注意应
5、该清楚使石油中心孔和转速电机轴维持同心,不要上下左和右偏转,否则容易表轴扭转,影响转速的准确读数，所以应该使用断断续续测量方式来减少磨损和防止过热。如果想改变所测的范围、还要将转速表取出停转后,然后更改范围。482.2.2测速发电机测速法发电机转速测量速度时,电机连接到测量电机轴测量结束后,测量电机机械速度转换成电压信号输出值为E=CeFn，然后再读取速度值。2.2.3闪光测速法闪光测速技术是用一个专用可调脉冲频率的被强加的闪光灯组成，闪烁的灯光照到电机旋转部件,通过调节脉冲频率,使黑扇片频率的脉冲与发动机转速同步。如果脉冲频率设为f,则电机转速n=60f(r／min)。2.2.4
6、光电测速法光电测速技术是一种非接触式测量电机转速的方法，测量转速信号所形成的电压频率或时钟周期来进行测量。光学编码器被安装在轴心端的旋转电机、光学编码器连同转动,如果有一个固定光源,在代码的磁盘,可以使用数量的光所收到的感光元素是磁盘的代码数量的编码。若编码数字60,测量时间t,则测量脉冲N,那么n=N/t。2.2.5霍尔元件测速法霍尔元件测量速度的方法是使用霍尔开关元器件来测量速度的。霍尔开关器件包括一个电压调节器、在发电机、放大器、施密特触发器和输出电路。输出电平与TTL电平兼容，并安装在电机的轴顶部，光盘上装了小磁铁，小磁铁越多分辨率就越高，霍尔开关固定在附近的小磁铁，当电机
7、旋转时，一块小磁铁转向霍尔开关，霍尔开关将输出一个脉冲，计算单位时间内的脉冲数，就可以判断旋转体的转速。2.3测速系统方案的选择在以上的五种测量电动机转速的方法中，离心式转速表测速法和测速发电机测速法所使用的全是现已做成的做好的测速仪器仪表，这些能够轻易地买到。不过转速表和被测量的电机全要和电机同轴连接才可以完成转速的测量，这不但增加了电机机的组安装难度，而且有时有的微电机功率很小，转速表和测速机所需要的电功率占据了微电机的48大部分，甚到有的微电机的所需电功率甚至拖
