《传感器技术》课程设计--光电式转速测量仪.doc

《传感器技术》课程设计 课题： 光电式转速测量仪 班 级 学生姓名 学号 指导教师 电子与电气工程学院 2010年12月21日 光电式转速测量仪 一、系统方案设计 1.1概述 在工业生产和科学实验中，转速的测量是一个很重要的问题。有关测量转子速度的方法有很多，但大部分比较复杂。物体运动的速度可分为线速度和加速度。随着生产过程自动化程度的提高，开发出了各种各样的检测线速度和角速度的方法，如磁电式速度计、光电速度计、测速发动机等。 由于光电测量方法灵活多样，可测参数众多，一般情况下又具有非接触、高精度、高分辨率、高可靠性和相应快等优点，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。 二、工作原理 2.1检测原理 1）直射型光电转速传感器的检测原理。 ?直射式光电转速传感器的结构见图1。它由开孔圆盘、光源、光敏元件及缝隙板等组成。开孔圆盘的输入轴与被测轴相连接，光源发出的光，通过开孔圆盘和缝隙板照射到光敏元件上被光敏元件所接收，将光信号转为电信号输出。开孔圆盘上有许多小孔，开孔圆盘旋转一周，光敏元件输出的电脉冲个数等于圆盘的开孔数，因此，可通过测量光敏元件输出的脉冲频率，得知被测转速，即n=f/N式中：n - 转速 f - 脉冲频率 N - 圆盘开孔数。 2）反射型光电传感器的检测原理。 反射式光电传感器的工作原理见图2，主要由被测旋转部件、反光片（或反光贴纸）、反射式光电传感器组成，在可以进行精确定位的情况下，在被测部件上对称安装多个反光片或反光贴纸会取得较好的测量效果。在本实验中，由于测试距离近且测试要求不高，仅在被测部件上只安装了一片反光贴纸，因此，当旋转部件上的反光贴纸通过光电传感器前时，光电传感器的输出就会跳变一次。通过测出这个跳变频率f，就可知道转速n。n=f如果在被测部件上对称安装多个反光片或反光贴纸，那么，n=f/N。N-反光片或反光贴纸的数量。 2.2传感器选择 光电转速传感器LHYF-12-A 检测距离：0～10mm??? 工作温度()：-20～+50???????????????? 工作电压/电流：DC12V????????? 响应频率：500Hz 方法：在轴上贴上一小块1平方厘米的反光纸，通过调节传感器与轴的距离和拧传感器上的调节钮使传感器对轴不动作，对反光纸动作。 2.3测量电路介绍 光电传感器转速测量实验结构示意图如图3所示，按图示结构连接实验设备，其中光电转速传感器接入数据采集仪5通道。 三、系统软件设计 3.1系统软件 1）启动服务器，运行DRVI主程序，开启DRVI数据采集仪电源，然后点击DRVI快捷工具条上的联机注册图标，选择其中的DRVI采集仪主卡检测进行服务器和数据采集仪之间的注册。联机注册成功后，分别从DRVI工具栏和快捷工具条中启动DRVI微型Web服务器和内置的Web服务器，开始监听8600和8500端口。 2）打开客户端计算机，启动计算机上的DRVI客户端程序，然后点击DRVI快捷工具条上的联机注册图标，选择其中的DRVI局域网服务器检测，在弹出的对话框中输入服务器IP地址（例如：192.168.0.1），点击发送按钮，进行客户端和服务器之间的认证，认证完毕即可正常运行客户端所有功能。 3）本实验的目的是了解转速测量的方法，并且要实现服务器端的数据共享功能，需要分别设计服务器端和客户端的实验脚本。对于服务器端，首先需要将数据采集进来，蓝津信息提供了一个配套的8通道并口数据采集仪来完成外部信号的数据采集过程，在DRVI软件平台中，对应的数据采集软件芯片为蓝津DAQ_A/D芯片 ；数据采集仪的启动采用一片0/1按钮芯片 来控制；为完成转速的计算，使用一片VBScript脚本芯片 ，在其中添加转速计算的脚本，计算出电机的旋转频率和转速，并通过数码LED芯片 显示出来；另外，为了控制计算的准确性，插入一片数字调节芯片 ，用于设定门限值，只有大于该门限值的信号才被认为是正常的转速信号；还需要选择一片波形/频谱显示芯片，用于显示通过光电传感器获取的转速信号的时域波形；然后再插入1片内存条芯片 ，用于数据采集仪采集到的存储数组型数据；再加上一些文字显示芯片 和装饰芯片 ，就可以搭建出一个转速测量服务器端的实验，所需的软件芯片数量、种类、与软件总线之间的信号流动和连接关系如图4所示，根据实验原理设计图在DRVI软面包板上插入上述软件芯片，然后修改其属性窗中相应的连线参数就可以完成该实验的设计和搭建过程。 3.2软件