直流电机测速
无刷直流电机的测试方法
无刷直流电机的测试方法
无刷直流电机的测试方法可以分为静态测试和动态测试两种。
静态测试：
1. 额定电压测试：将无刷直流电机连接到额定电压的电源上，测量电机的空载转速和空载电流。
2. 额定电流测试：将无刷直流电机连接到额定电流的电源上，测量电机的负载转速和负载电流。
3. 电阻测试：使用万用表或电阻计测量电机的绕组电阻，包括相间电阻和相内电阻。
4. 绝缘测试：使用绝缘电阻计或绝缘测试仪测量电机的绝缘电阻，以判断绝缘性能是否符合要求。
5. 功率测试：测量电机的输入功率和输出功率，计算电机的效率。
动态测试：
1. 转矩测试：使用转矩传感器或力矩表测量电机的输出转矩。
2. 转速测试：使用转速传感器或编码器测量电机的转速。
3. 加速度测试：测量电机从静止状态加速到额定转速所需的时间，以评估电机的动态性能。
4. 调速性能测试：通过改变电机的输入电压或电流，测量电机的转速变化，以评估电机的调速性能。
5. 负载特性测试：将电机连接到负载上，测量电机在不同负载下的转速和转矩，以评估电机的负载特性。
在进行测试时，需要使用专业的测试设备和仪器，并按照
相关标准和规范进行操作，以确保测试结果的准确性和可靠性。
无刷直流电机测速原理
无刷直流电机测速原理无刷直流电机是一种常见的电机类型，其具有高效率、高功率密度、低噪音等优点，因此被广泛应用于各种领域。
测速是无刷直流电机控制中非常重要的一部分，其原理如下：1. 电机测速原理无刷直流电机的转速可以通过检测电机内部的反电动势（back EMF）来实现。
当电机运转时，由于磁场变化引起线圈内部产生反向电势，这个反向电势随着转速的增加而增加。
因此，通过检测反向电势大小可以确定电机的转速。
2. 反向电势检测原理为了实现反向电势检测，需要在驱动无刷直流电机时采用PWM调制方式。
PWM调制方式是指通过改变占空比来控制输出信号的有效值。
在PWM调制方式下，输出信号会周期性地从高状态（+V）到低状态（-V），然后再回到高状态。
当输出信号处于高状态时，线圈中会产生磁通，并且随着时间的推移这个磁通会逐渐增加。
当输出信号从高状态变为低状态时，线圈内部产生的磁通会逐渐减少，同时也会产生反向电势。
反向电势的大小与线圈中的磁通变化率成正比。
3. 反向电势检测电路原理为了实现反向电势检测，需要在无刷直流电机驱动电路中添加一个反向电势检测电路。
该电路包括一个比较器和一个滤波器。
比较器用于将反向电势信号与参考信号进行比较。
参考信号可以是一个固定的阈值，也可以是由微控制器生成的一个可变参考信号。
滤波器用于去除噪声和干扰，以保证检测到的反向电势信号稳定可靠。
常用的滤波器包括低通滤波器和带通滤波器等。
4. 反向电势测速方法通过上述原理和方法，可以实现无刷直流电机的反向电势测速。
具体步骤如下：（1）将PWM调制方式应用到无刷直流电机驱动中；（2）通过比较器将反向电势信号与参考信号进行比较；（3）通过滤波器去除噪声和干扰；（4）根据反向电势信号的大小计算出电机转速。
总之，无刷直流电机测速原理是基于反向电势检测的，通过比较器和滤波器等电路将反向电势信号转换为可靠的转速信号。
这种方法简单、可靠，广泛应用于各种无刷直流电机控制系统中。
直流测速发电机的工作原理
直流测速发电机的工作原理直流测速发电机是一种常用的测速、测量设备，它通过转动磁场产生电势差来测量物体的转速。
它是基于霍尔效应和电磁感应原理设计制造的一种精密仪器。
本文将详细介绍直流测速发电机的工作原理及其应用。
直流测速发电机的内部结构包括转子、定子和霍尔元件。
转子由永磁体和几个磁极组成，固定在被测物体上。
定子由线圈组成，是发电机的主要发电部件。
霍尔元件位于定子上方，并与磁铁相对应，用于感应磁场的变化。
当被测物体旋转时，磁铁的磁场也随之变化。
这种变化被霍尔元件感应到，霍尔元件将磁场变化转化为电压变化，并将其输出给直流测速发电机。
发电机接收到电压信号后，将其转换为测量物体的转速信息。
直流测速发电机的工作原理主要依赖于两个物理规律，即霍尔效应和电磁感应。
首先是霍尔效应。
霍尔效应是指当导电材料通过电流的作用，竖立在磁场中时，会在其两侧产生一定的电压。
这是因为磁场会使电子在导体内发生偏移，产生一种电势差。
直流测速发电机中的霍尔元件利用了这一效应，将转速变化转化为电压变化。
其次是电磁感应。
根据电磁感应原理，当导体相对磁场运动时，导体内部会产生感应电流。
直流测速发电机中的定子线圈通过电磁感应的方式，将被测物体的转速转化为电流输出。
基于霍尔效应和电磁感应原理，直流测速发电机能够准确测量物体的转速。
通过将测得的电压信号进行放大和处理，可以得到精确的转速数据。
直流测速发电机的应用非常广泛。
在工业生产中，它常被用于测量各种旋转设备的转速，如发动机、风机、电机等。
此外，直流测速发电机还可以用于运动控制系统中，实时监测运动的速度和位置。
值得注意的是，在实际使用直流测速发电机时，需要根据被测物体的特性和要求进行合适的参数设置。
例如，可以根据实际需要选择合适的线圈匝数、永磁体的强度和霍尔元件的位置。
总之，直流测速发电机是一种基于霍尔效应和电磁感应的测速设备，其工作原理简单而有效。
通过将物体转速转化为电压信号，它可以提供准确的转速测量数据。
bldc电机霍尔测速公式
bldc电机霍尔测速公式
BLDC电机霍尔测速公式
近年来，随着科技的不断进步，无刷直流电机（BLDC）在许多领域得到了广泛应用。
而在BLDC电机的控制过程中，霍尔测速公式扮演着至关重要的角色。
BLDC电机是一种无刷直流电机，它通过定子上的霍尔传感器来感知转子的位置，从而实现电机的控制。
霍尔传感器是一种基于霍尔效应的传感器，它能够感知磁场的变化。
在BLDC电机中，通常会有三个霍尔传感器，分别对应于电机的三个相位。
根据霍尔测速公式，我们可以通过检测霍尔传感器输出的信号来确定电机的转速。
具体来说，当转子旋转时，磁场的变化会引起霍尔传感器输出信号的变化。
通过测量这些信号的时间间隔，我们可以计算出电机的转速。
需要注意的是，霍尔测速公式只能提供电机的转速信息，并不能提供电机的位置信息。
因此，在实际应用中，通常会结合其他传感器或算法来实现电机的闭环控制。
使用霍尔测速公式进行BLDC电机的控制具有许多优点。
首先，霍尔传感器具有高精度和快速响应的特点，能够准确地感知电机的转速变化。
其次，霍尔测速公式的计算过程简单，可靠性高，适用于实时控制。
此外，由于霍尔传感器的体积小，成本低，因此在实际
应用中广泛采用。
BLDC电机霍尔测速公式是实现电机控制的重要工具。
通过测量霍尔传感器输出信号的变化，我们可以准确地获取电机的转速信息，从而实现对电机的精确控制。
在今后的发展中，随着科技的不断进步，相信BLDC电机的控制技术会得到进一步的提升，为各行各业带来更多创新和便利。
无刷直流电机测速原理
无刷直流电机测速原理
无刷直流电机是由两个磁芯组成的定子和转子，每个磁芯有两个相互垂直的线圈。
定子的磁芯可以提供电流进入转子，从而来提供转子的动力。
无刷直流电机的测速原理是：当定子通过电流提供磁感应，而转子变成一个被动的器件，随着定子的磁感应的变化，转子也会改变自身的方向，而定子的磁感应又取决于转子的转速，从而可以通过定子的磁感应来测量转子的转速。
无刷直流电机的测速有多种方法，常用的有套线法和磁尺法。
套线法是通过在定子输出端安装两根探头，记录定子的电流波形，然后根据定子的分析，得出转子转速的大小。
磁尺法是通过安装一根磁尺于定子的极化轴上，计算绕组之间的间隙距离和磁力矢量来计算转子的转速。
两种方法都可以成功完成无刷直流电机的测速工作，因此可以根据相关应用的需求选择合适的方法进行测速。
- 1 -。
4.1直流测速电动机
任务一 认识速度传感器
一、测速发电机传感器的要求
测速发电机(tachogenerator)是一种检测机械转速的电磁装置。就是
把转子转速转换为电压信号的机电式元件。它的输出电压与转速成正比关系， 即Ua=Kn。
如图4-1所示。
目录
任务一 认识速度传感器
测速发电机的输出电压能表征转速，因而可用来测量转速；测速发 电机的输出电压正比于转子转角对时间的微分，在解算装置中可以把 它作为微分或积分元件。
磁通反向， 因此合成磁场的磁通密度在半个极下是加强了， 在另外半个极
下是削弱了， 如图 (c)所示。 由于电枢磁场的存在， 气隙中的磁场发生畸变
， 这种现象称为电枢反应。
目录
•
如果电机的磁路不饱和(即磁路为线性)， 磁场的合成就可以应用叠加
原理。 例如， N极右半个极下的合成磁通等于 1/2 主磁通与 1/2 电枢磁通之
•
4）电刷装置：电刷的作用是把转动的电枢绕组与静止的外电路相连接，
并与换向器相配合，起到整流或逆变器的作用。
• 转子部分：
•
转子称为电枢，包括电枢铁心、电枢绕组、换向器、风扇、轴和轴承等
。
•
1）电枢铁心：电机主磁路的一部分，用来嵌
• 放电枢绕组的，为了减少电枢旋转时电枢铁心中
目录
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磁场， 图 c是主磁场和电枢磁场的合成磁场。
目录
直流电机磁场
目录
•
磁场的分布在电机学中已作了分析，磁场的分布如图 (a)所示。电枢
电流所产生的磁场如图 (b)所示。由图 (b)可以看出， 在每个主磁极下面，
电枢磁场的磁通在半个极下由电枢指向磁极， 在另外半个极下则由磁极指
自动控制直流电机测速反馈控制实验
目录一、实验目的 (1)二、实验器材 (1)三、实验对象介绍 (1)四、实验思路 (1)五、实验过程 (2)六、实验结果 (7)七、出现问题及解决方案 (8)八、总结 (9)直流电动机转速控制实验一、实验目的1.掌握控制系统的结构框架和基本环节对系统的影响或作用2.建立数学建模的思想，学会用建模思想解决控制系统问题3.通过设计的测速闭环反馈控制系统让直流电动机达到理想和稳定的转速二、实验器材直流电动机、电路实验箱、电动机驱动模块、电源模块、导线若干三、实验对象介绍被控对象：电动机被控量：电动机的转速四、实验思路1、首先通过实验测定直流电动机转速模型的传递系数K 、时间常数T,以获得电机转速的传递函数1)(+=ΦTs K s 。
2.然后对未校正的直流电机转速控制系统建立数学模型。
3.最后添加校正环节到控制系统，使电机转速达到预定转速 电路直流电机控制系统模拟五、实验过程1.接线（1）电机：粗线（红、黑端）接输入驱动模块的out+和out-，细线（红、黑端）接测速反馈；（2）电源模块：输出端v+、com（提供24V电压）分别接电动机驱动模块的电源输入端BAT+、GND；（3）电动机驱动模块：S1端接地，S2端接控制信号；out+和out-为控制信号输出;EN、COM两端短接，控制其工作使能；（注：若输出信号为负，短接DIR和COM）。
2.获取电机转速的传递函数（1）电动机的传递函数为一阶系统，给控制系统加一个单位阶跃输入，测其输出响应。
但输出仿真波形中出现了大量高次噪声，所以需串联一个滤波环节。
（2）一阶积分环节具有滤除高频噪声的能力，同样二阶惯性环节也能滤除高频噪声，由于二阶惯性环节电路图比较复杂，所以选用一阶积分环节。
一阶环节的电路原理图如下：（3）加入滤波环节后再对其加单位阶跃输入，测得其输出响应波形为通过测试得到k=1.04,t=0.296，所以电机转速的传递函数为 1296.004.1)(+=Φs s 。
直流测速发电机的工作原理
Ia
=
Ua RL
（3-4）
经化简后为
U a= Ea
−
U R
a L
Ra
Ua
=
Ea
1+
Ra RL
=
Ke
1+
Ra RL
n = Cn
（3-5）
式中
C
=
Ke
1+
Ra RL
C 为测速发电机输出特性的斜率。当不考虑电枢反应，且认为Φ、 Ra 和 RL 都能保持为常
数，斜率 C 也是常数，输出特性便有线性关系。对于不同的负载电阻 RL ，测速发电机输出特性
（1）输出电压与转速保持良好的线性关系； （2）剩余电压（转速为零时的输出电压）要小； （3）输出电压的极性和相位能反映被测对象的转向； （4）温度变化对输出特性的影响小； （5）输出电压的斜率大，即转速变化所引起的输出电压的变化要大； （6）摩擦转矩和惯性要小。 此外，还要求它的体积小、重量轻、结构简单、工作可靠、对无线电通讯的干扰小、噪声 小等。
1
此外，还有性能和可靠性更高的无刷测速发电机。
§3-2 直流测速发电机
一、直流测速发电机的型式 直流测速发电机实际上是一种微型直流发电机。按励磁方式可分为两种型式。 １．电磁式 表示符号如图 3-2（a）所示。定子常为二极，励磁绕组由外部直流电源供电，通电时产生 磁场。目前，我国生产的 CD 系列直流测速发电机为电磁式。 2．永磁式 表示符号如图 3-2（b）所示。定子磁极是由永久磁钢做成。由于没有励磁绕组，所以可省 去励磁电源。具有结构简单，使用方便等特点，近年来发展较快。其缺点是永磁材料的价格较 贵，受机械振动易发生程度不同的退磁。为防止永磁式直流测速发电机的特性变坏，必须选用 矫顽力较高的永磁材料。目前，我国生产的 CY 系列直流测速发电机为永磁式。
直流电机测速实训报告
一、实训目的通过本次实训，使学生了解直流电机测速的基本原理，掌握直流电机测速仪的设计与制作方法，提高学生的动手能力和创新意识。
同时，培养学生的团队合作精神和严谨的科学态度。
二、实训内容1. 直流电机测速原理直流电机测速是通过测量电机转动时产生的电压信号，从而确定电机的转速。
常用的测速方法有电磁测速、光电测速和霍尔元件测速等。
本次实训采用霍尔元件测速方法。
2. 直流电机测速仪的设计与制作（1）电路设计直流电机测速仪的电路主要由以下几个部分组成：电源模块、霍尔元件模块、放大电路模块、滤波电路模块、A/D转换模块、单片机控制模块和显示模块。
（2）硬件制作根据电路设计，制作电路板，焊接各个元件，连接好电路。
（3）软件编程编写单片机控制程序，实现以下功能：1）采集霍尔元件输出的电压信号；2）将电压信号转换为转速值；3）将转速值显示在LCD屏幕上；4）通过红外遥控器控制测速仪的开关和转速设定。
3. 实验步骤（1）组装测速仪按照电路图组装好测速仪，确保各个元件焊接牢固，电路连接正确。
（2）调试测速仪将组装好的测速仪接入电源，调试各个模块，确保电路正常工作。
（3）测试测速仪将测速仪与待测电机连接，通过红外遥控器控制测速仪的开关和转速设定，观察LCD屏幕上显示的转速值是否准确。
三、实训结果与分析1. 实验结果本次实训成功制作了一台直流电机测速仪，通过测试，测速仪能够准确测量电机的转速，满足实验要求。
2. 结果分析（1）电路设计合理，元件选择合适，电路连接正确，确保了测速仪的正常工作。
（2）软件编程实现功能完善，能够满足实验要求。
（3）测速仪具有较好的稳定性和抗干扰能力。
四、实训总结1. 通过本次实训，使学生掌握了直流电机测速的基本原理和测速仪的设计与制作方法。
2. 提高了学生的动手能力和创新意识，培养了团队合作精神和严谨的科学态度。
3. 深化了对电子电路、单片机编程和传感器应用等课程知识的理解。
五、实训体会1. 在实训过程中，认真对待每一个环节，确保电路连接正确，编程无误。
直流电机认识实验工作特性与调速性能的测定
直流电机认识实验工作特性与调速性能的测定【实验目的】1、动手操作并熟悉直流电动机的启动方法、调速方法和改变转向的方法。
2、学习用实验方法求取直流电动机的工作特性。
【实验原理图】【实验步骤】1、按电路图接线，经实验指导老师检查无误后，合上励磁电源开关K1（直流励磁开关）观察电流表指示后，作启动准备。
2、降压起动：将R1（启动电阻箱）调到电阻最小位置。
首先电枢电源调压器旋到零位，打开电源开关，缓慢调节旋钮，观察记录电机起动时电流表读数。
3、电枢串电阻起动：将R1调到最大位置，合上电枢电源开关，升压起动到220V，断开电源，电动机停稳后，直接合上电枢电源开关，电机起动时观察记录电流表读数。
比较2、3的起动电流冲击情况。
4、操作电机正、反转方法。
（1）按照步骤“3”将电机起动后，记录此时电机的转向。
（2）将电枢电压换接，再按步骤“3”起动。
观察记录此时电机转向。
（3）将励磁电压换接，再按步骤“3”起动，观察记录此时电机转向。
5、操作电机调速方法（1）将电机起动后，改变电驱电压测取转速变化。
（2）将电压调到额定值220V后，改变R1大小，测取转速的变化。
（3）改变励磁电阻（滑线变阻器）记录励磁电流变化测取转速的变化。
6、测取电机工作特性（机械特性）（1）将电枢电源与励磁电源并在同一控制开关上。
（2）将负载接到发电机电枢两端并将发电机励磁绕组接上电源。
（3）起动电机后，调节R1使空载转速n0等于1500转/分。
（4）加电阻负载记录以下数据（5）逐渐减去负载电阻大小到空载后，将电枢电压从220V调到180V，重复（4）的操作，并记录同样的数据（6）切断电源，实验结束【实验报告】1、写出每一步骤出现的电流、转速变化情况，并用所学理论说明现象原因。
2、绘制（4）、（5）、（6）测取的数据所对应的特性曲线。
3、总结实验的收获、体会。
【思考题】1、为什么增加电流与电动机同轴的直流发电机所带负载电阻，直流电动机电枢电流会增大？2、直流电动机转矩特性为什么是一条直线？它是否通过原点？。
12直流电机转速检测
直流电机转速检测
教学学时
4
教学场所
多媒体教室、传感器技术实训室
学习任务
直流电机的速度检测方法有多速，如测速发电机、光电编码器、光电对管、光纤等，本任务要求通过光纤传感器测量直流电机的转速。这种方法实现起来简单、成本低、测量精度高。
学习目标
1)了解光纤传感器的工作原理
2)熟悉光纤传感器类型和应用
教师通过问题引导等形式进行讲解
多媒体课件
实物演示
学生边学边练
讨论完成任务的方案
根据任务要求，提出解决任务的具体实现方案
讨论法
引导文法
实训电路板
小组讨论
代表发言
10分钟
电路设计与制作
1．传感器选型
选用反射式光纤位移传感器进行测量。直流电机端面上贴有反光纸，当电机转动时，反光被光纤传感器所接收，并通过基本的放大电路转换为脉冲电压输出。
演示、下达任务
多媒体课件、板书
小组讨论
代表发言
10分钟
任务分解
将任务分解成小单元，对小单元必须用到传感器知识和技能，在后面教学过程中，通过教师讲解，学生边学边练，学习传感器的相关知识和技能，完成该任务。
教师讲解
多媒体课件
实物演示
学生提问
10分钟
讲解相关知识
4.3.1光纤结构及其传光原理
光导纤维简称光纤，它是一种特殊结构的光学纤维。
4.3.3光纤传感器的工作原理
教师通过问题引导等形式进行讲解
多媒体课件
实物演示
学生边学边练
步骤
学习内容
教学方法
教学手段
学生活动
时间分配
讲解相关知识
光是一种电磁波，其波长从极远红外的lmm到极远紫外线的10nm。它的物理作用和生物化学作用主要因其中的电场而引起。因此，讨论光的敏感测量必须考虑光的电矢量E的振动。
利用电动自行车后轮无刷直流电机霍尔信号的一种测速方法
利用电动自行车后轮无刷直流电机霍尔信号的一种测速方法摘要：一、无刷直流电机霍尔测速原理二、电动自行车后轮无刷直流电机霍尔信号测速方法1.一路霍尔信号测速方法2.三路霍尔信号测速方法三、以STM32单片机为核心的转速测量系统四、总结正文：一、无刷直流电机霍尔测速原理无刷直流电机的工作原理本质上与有刷电机类似，不同之处在于无刷电机采用电子方式对绕组电流换向。
直流电机中的转矩是通过永磁体磁场和绕组中的电流相互作用产生的。
霍尔位置传感器探测转子旋转磁场的位置，通过逻辑与驱动电路，给相应的绕组激励。
二、电动自行车后轮无刷直流电机霍尔信号测速方法1.一路霍尔信号测速方法利用一路霍尔信号进行转速测量时，可以通过计算相同时间间隔内传感器输出的脉冲个数来获得转速。
设霍尔传感器输出的信号每转R个脉冲，对应的转速为N（r/min），则通过计算脉冲频率与60的比值，即可得到转速。
2.三路霍尔信号测速方法利用三路霍尔信号进行转速测量时，可以通过逻辑电路或算法产生六倍于一路霍尔信号频率的倍频信号，然后对其进行测量。
这种方法可以提高测速的准确性。
三、以STM32单片机为核心的转速测量系统以STM32单片机为核心搭建转速测量系统，可以实现对电动自行车后轮无刷直流电机的精确测速。
通过处理霍尔传感器输出的信号，实时监测电机转速，为用户提供准确的行驶速度信息。
四、总结利用电动自行车后轮无刷直流电机霍尔信号进行测速的方法具有较高的实用价值。
通过一路或三路霍尔信号的测量，可以实现对电机转速的准确监测。
以STM32单片机为核心的转速测量系统，进一步提高了测速的准确性和可靠性，为电动自行车用户提供实用的行驶速度信息。
直流电机调速(速度环)
测量电机转速方法主要采用测速发电机和光电编码器两种形式。
直流测速发电机由永久磁铁与感应线圈组成，用电枢获取速度信号。
它具有灵敏度高、结构简单等特点，常用于高精度低速伺服系统，也可与永磁式直流电动机组成低速脉宽调速系统。
直流测速发电机的输出信号是与输入轴的转速成正比的直流电压信号(模拟信号)，信号幅度大，信号调理电路简单。
由于输出电压信号有波纹，一般需要配置滤波电路。
光电编码器（增量式）主要由旋转孔盘和光电器件组成。
它具有体积小、使用方便、测量精度高等特点，常与直流电机配合使用构成脉宽调速系统。
增量式光电编码器输出的是与转角成比例的增量脉冲信号，可以通过脉冲计数获得角位置信号，也可以定时取样脉冲数的增量实现角速度测量。
因此，可以同时测量转角和转速（数字信号）。
使用光电编码器来测量电机的转速，可以利用定时器/计数器配合光电编码器的输出脉冲信号来测量电机的转速。
具体的测速方法有M法、T法和M/T法3种。
1．M法在一定的时间Tc内测区旋转编码器的脉冲个数M1，用以计算这段时间的平均转速，称作M法测速。
M法又称之为测频法2．T法测速是在编码器两个相邻输出脉冲的间隔时间内，用一个计数器对一直的频率为fo的高频始终脉冲进行计数，并由此计算转速。
3．M/T法是把M法和T法结合起来，既检测Tc 时间内旋转编码器输出的脉冲个数M1,又检测同一时间内间隔的高频时钟脉冲的个数M2，用来计算转速。
光电编码器，是一种通过光电转换将输出轴上的机械几何位移量转换成脉冲或数字量的传感器。
这是目前应用最多的传感器，光电编码器的工作原理如图所示，在圆盘上有规则地刻有透光和不透光的线条，在圆盘两侧，安放发光元件和光敏元件。
当圆盘旋转时，光敏元件接收的光通量随透光线条同步变化，光敏元件输出波形经过整形后变为脉冲，码盘上有之相标志，每转一圈输出一个脉冲。
此外，为判断旋转方向，码盘还可提供相位相差90°的两路脉冲信号，如图所示。
根据检测原理，编码器可分为光学式、磁式、感应式和电容式。
直流电机调速控制和测速系统设计
直流电机调速控制和测速系统设计摘要：直流型的电机得性能在电机结构中有着较好的优势，由于时代的持续进步，与直流电机相关的使用频率也变得更高。
然而，以往的直流电机工作性质与所面临得运转问题息息相关，怎样对转速进行合理管控就变成了直流电机发展和应用期间存在的困难。
而直流电机控制系统的产生，可以较好的处理该方面的情况，不仅能够增强直流电机的平稳程度和精准程度，还可以合理管控直流电机的运行速度，从而达到我国对相关设备的应用标准。
基于此，本文重点分析了直流电机调速控制的方式，进一步对测速系统进行设计，以供相关人员参考。
关键词：直流电机；调速控制；测速系统目前，直流发电机的应用非常广泛，在自动化装备领域中，其内蓄电池内部都配置有相应的直流发电机，保证在断电的情况下起到一定的发电机组的润滑作用。
而直流电动机在启动时，其所用的电流量会增大很多，造成一定的冲击力，这种冲击力会造成一定的影响，比如充电器出现损坏、短路等，这些故障的产生都会使得发电设备无法正常运转。
因此，为了解决我国在有关这方面的控制技术上存在的问题，需要对调速与测速系统进行控制与设计，以此来确保整个电机设备的稳定性与安全性。
1电机调速原理及其实现电机调速原理主要是指对电机两端所存在的电压进行数据上的更改，以此来完成对电机转速的调节工作，对于电机而言，当自身的电压方向出现改变，那么电机的旋转变化发生改变。
而PWM在调速原理方面则是以脉冲信号为主，利用脉冲信号的输出特性来进行传输，并改变原本存在于电机内部空间的脉冲信号，通过间接或速度按钮来完成有关电机电压的更改工作，从而来确保电机的转速能够因此发生改变。
在这一过程中，电机内部的脉冲占比越大，转速也就越慢。
整个电路主要是以H桥为主，为了确保整个驱动电机能够得到有效控制，将三极管进行单片机的引脚安装，将基极部分分别安装，从而来确保当电机处于运行状态时，能够利用垫片机来对其自身的转速内容进行控制。
当脉冲信号输送工作时，另一端会通过开展低电平的模式来进行应用，这时的直流电机会呈现为正转状态，反之亦然。
课程设计---直流电动机测速系统设计
专业课程设计题目三直流电动机测速系统设计院系：专业班级：小组成员：指导教师：日期：前言1.题目要求设计题目：直流电动机测速系统设计描述：利用单片机设计直流电机测速系统具体要求： 8051 单片机作为主控制器、利用红外光传感器设计转速测量、检测直流电机速度，并显示。
元件： STC89C52、晶振(12MHz)、小按键、 ST151、数码管以及电阻电容等2.组内分工(1)负责软件及仿真调试：主要由完成(2)负责电路焊接：主要由完成(3)撰写报告：主要由完成3.总体设计方案总体设计方案的硬件部分详细框图如图一所示 :数码管显示按键控制单片机 PWM 电机驱动一、转速测量方法转速是指作圆周运动的物体在单位时间内所转过的圈数,其大小及变化往往意味着机器设备运转的正常与否,因此,转速测量一直是工业领域的一个重要问题。
按照不同的理论方法,先后产生过模拟测速法 (如离心式转速表) 、同步测速法(如机械式或闪光式频闪测速仪) 以及计数测速法。
计数测速法又可分为机械式定时计数法和电子式定时计数法。
本文介绍的采用单片机和光电传感器组成的高精度转速测量系统,其转速测量方法采用的就是电子式定时计数法。
对转速的测量实际上是对转子旋转引起的周期脉冲信号的频率进行测量。
在频率的工程测量中,电子式定时计数测量频率的方法一般有三种：①测频率法:在一定时间间隔t 内,计数被测信号的重复变化次数N ,则被测信号的频率fx 可表示为f x =Nt(1)②测周期法:在被测信号的一个周期内,计数时钟脉冲数m0 ,则被测信号频率fx = fc/ m0 ,其中, fc 为时钟脉冲信号频率。
③多周期测频法:在被测信号m1 个周期内, 计数时钟脉冲数m2 ,从而得到被测信号频率fx ,则fx 可以表示为fx =m1 fcm2, m1 由测量准确度确定。
电子式定时计数法测量频率时, 其测量准确度主要由两项误差来决定: 一项是时基误差 ; 另一项是量化± 1 误差。
直流电机测速代码
process (s)
begin
case s is
when "000"=>lout4<=in6;
when "001"=>lout4<=in5;
when "010"=>lout4<=in4;
when "011"=>lout4<="0000";
when "100"=>lout4<=in3;
signal lout4:std_logic_vector(3 downto 0);
begin
process (clk)
begin
if (clk'event and clk='1')then
if (s="111") then
s<="000";
else s<=s+1;
end if;
end if;
sel<=s;
解决办法
通过学习了解了控制占空比就可以控制直流电机转速
五、 调试过程介绍
1、 调试过程 （1）
把程序下载到实验箱，观察实验现象，如果不对就修改程序，重复前面的操作，直到成功
2、
（1） 调试过程中出现的问题及其解决方法 问题一 数码管显示的速度跳动很大
解决方法
通过把占空比从100分频调到1000，这样占空比没变化1速度的变化
一、 设计要求
1. 用数码管显示直流电机转速 2. 控制直流电机转速
3. 控制直流电机保持在一个恒定值 二、 设计目的
a) 掌握直流电机的工作原理。
实验13--直流电机测速实验
实验13直流电机测速实验一.实验目的了解直流电机工作原理；了解光电开关的原理；掌握使用光电开关测量直流电机转速。
二.实验设备Star PCI9052. DMA S 32 BIT RAM 板卡一套、Star ES-PCI 模块一块、STAR ES598PCI 实验仪一套、PC机一台三.实验内容I、转速测量原理:图1强反射图2弱反射图3转盘本转速测量实验采用反射式光电开关，通过计数转盘通断光电开关产生的脉冲，计算出转速(1)反射式光开关工作原理：光电开关发射光，射到测量物体上，如果强反射，如图1,光电开关接收到反射回来的光，则产生髙电平1;弱反射，如图2,光电开关接收不到反射回来的光，则产生弱电平0。
(2)实验方法：本实验转速测量用的转盘在下表而做成如图3样子的转盘，白部分为强反射区，黑部分为弱反射区，转盘每转一圈，产生4个脉冲，每1/4秒计数出脉冲数，即得到每秒的转速。
(演示程序中，LED显示的是每秒钟转速)2、实验过程(1)由DAC0832给电机供电，使用光电开关，测量电机转速，再经调整，最终将转速显示在LED上。
(2)通过按键调节电机转速，随之变化的转速动态显示LED ±四.实验原理图五、实验步骤1.主机连线说明：2、由DAC0832经功放电路驱动直流电机，计数光电开关通关次数并经过换算得出直流电机的转速，并将转速显示在LED上。
3、G5区的0、1号按键控制直流电机转速快慢，（最大转速^96r/s, 5V,误差±lr/s）六，演示程序（完整程序见目录SPEED）;键盘、LED显示子程序请参阅综合实验一・ MODEL TINYEXTRN CMD_8279:W0RD, DATA_8279:W0RDEXTRN Display8:NEAR, SCAN.KEY:NEAR, GetKeyA:NEARPCIBAR1 EQU 14H ；PCI9052 I/O基地址（用于访问局部配置寄存器）PCIBAR3 EQU 1CH ;8位I/O空间基地址（它就是实验仪的基地址，;也为DMA & 32 BIT RAM板卡上的8237提供基地址）PCIIPR EQU 3CH ;IRQ 号INTCSR EQU 4CH ;PCI9052 INTCSR 地址mask_int_9052 EQU 24HVendor_ID EQU 10EBH ；厂商ID号Device_ID EQU 8376 ;设备ID号VoltageOffset EQU・ STACK.DATA 5200;0832调整幅度108259^0 DW OOFOH 108259」DW 00F1H RD_I08259 DW 0000H Con_8253 DW 00E3H T0_8253 DW OOEOH Tl_8253 DW 00E1H DA0832 DW OODOH IO^BitS^BaseAddress DW 9•PCI 10 BaseAddressO DW 9•PCI_IRQ_NUMBER DB 9•INT.MASK DB 9•INT.Vector DB 9•INT.CS DW ? ;保护原中断入口地址INT.IP DW 9•msgO DB 'BIOS不支持访问PCI S'msgl DB '找不到Star PCI9052板卡$'msg2 DB '读PCI9052 I/O基地址时出错$'msg3 DB '读8位I/O空间基地址时出错：rmsg4 DB '读IRQ号出错$'buffer DB 8 DUP (0) 显示缓冲区，8个字节bufferl DB 8 DUP (0) 显示缓冲区，8个字节VOLTAGE DB 0 转换电压数字量Count DW 0 一秒转动次数NowCount DW 0 当前计数值kpTime DW 0 保存上一次采样时泄时器的值bNeedDisplay DB 0 需要刷新显示.CODESTART: MOV AX, ©DATAMOV DS,AXMOV ES,AXNOPCALL InitPCICALL ModifyAddress 根据PCI提供的基地址，将俶移地址转化为实地址CALL ModifyVector 修改中断向量、允许中断MOV bNeedDisplay, 1 显不初始值MOV VOLTAGE, 99H 初始化转换电压输入值，99H-3. 0VMOV Count,0 一秒转动次数MOV NowCount, 0 当前计数值MOV kpTime, 0 保存上一次采样时左时器的值CALL DAC0832 初始D/ACALL Init8253CALL Init8259STIMAIN: CALL IfExitCALL GetKeyA 按键扫描JNB MainlJNZ KeylKeyO: MOV AL, VoltageOffset0号键按下，转速提高ADD AL,VOLTAGECMP AL,VOLTAGEJNB KeyO.lMOV AL,OFFH 最大KeyO^l: MOV VOLTAGE, AL D/ACALL DAC0832J Keyl: MKeyl_l: S J X MMainl: C J CMain2: J M C;转速测量/ RateTest: J MRateTestl:MDCJMM MOV MOV AND MOV MOV AND RORMOVMOVMOVMOVMOV 為為MOVREPLEACALTimerOInt:Mam2AL,VOLTCount, AXNowCount, 0;1号键按下，转速降低;最小;D/A；ls左时到刷新转速；计算转速/显示；循环进行实验内容介绍与测速功能测试；高位为0,不需要显示;给0832送的数据;不显示;显示转换结果；转一圈，产生四个脉冲,Count = NowCount/4 RETRET IntProc ： PUSH AX PUSH DXCALL Clearlnt MOV DX, RD.I08259 IXAL,DX INAL, DX CMP AL,OSH JNZ IntProcl CALL TimerOInt JMP IntProc2 IntProcl: CMP AL,OFH JNZ IntProc2CALL Countlnt IntProc2: MOV DX, 108259.0 MOV AL, 20H OUT DX, AL POP DX POP AXI RETCountlnt ： MOV DX, Con_8253 MOV AL,40H OUT DX, AL MOV DX, T1.8253IN AL, DX MOV AH, AL IX AL, DX XCHG AL, AH XCHG AX, kpTime SUB AX, kpTime CMP AX, 100 JB CountInti INC NowCount Countlnt1: RETInit8253 ;判断由哪个中断源引起的中断；锁存;T1的当前值 ；前后二次采样时间差小于100.判断是干扰 ROO\O\UT O\ p M M o M OV UT OV UT OV OV UTM o M o M M ONEARDX, Con_8253 AL,34H DX, AL DX, T0_8253AL, 12H DX, AL AL, 7AH DX, AL DX, Con_8253 AL, 74HDX, AL;计数器T0设置在模式2状态,HEX 计数 ;CLKO 二31250Hz, Is 定时;计数器T1设置在模式2状态,HEX 计数 一完整版学习资料分享一一MOV DX, 108259.0 MOV AL, 13H OUT DX, AL MOV DX, 108259.1 MOV AL, OSH OUTDX, ALMOV AL, 09HDX, AL AL,TEHOUT DX, AL RETInit8259ENDP;数模转换，A-转换数字量 DAC0832PROC NEAR MOV DX, DA0832MOVAL, VOLTAGEOUTDX, ALRETDAC0832 ENDP;IfExit% InitPCIx ModifyAddresSx ModifyVector> Clearlnt% Exit 子程序请参阅 8259 实验END START七.实验扩展及思考题实验内容：在日光灯或白炽灯下.将转速调右到25、50、75.观察转盘有什么现象出来Init8253Init8259MOV DX,T1_8253 MOV AL, OFFHUTOV UTo M oETENDPDX, AL AL,OFFH DX, ALPROC NEAR;作左时器使用。
PWM直流电机调速实验报告
int real_count=0;
uchar time;
uchar PWMH = 400;uchar PWML = 400;
uchar code table[]={0x3F,0x06,0x5B,0x4F,0x66,0x6D,0x7D,0x07,0x7F,0x6F,\
sent(table[speed1%100/10]);
sent(table[speed1%100%10]);
}
void timer0init(void)
{
TMOD = 0X01;
TH0=0XD8;
TL0=0XF0;
}
void detectspeed(void)
{
real_count=count/3.0;
{
while(length--){_nop_();}
}
vo value to the display
{
uchar i = 0;
for(i;i<8;i++)
{
DIN = dat&0x80;
CLK = 0;_nop_();CLK = 1;
dat<<=1;
题目：
PWM直流电机调速实验
学生姓名：
学号：
指导教师：
张友旺
学院：
机电工程学院
专业班级：
机械1604班
日期2019年12月
一、实验目的
1.了解脉宽调制（PWM）的原理
2.学习用PWM输出模拟量驱动直流电机
3.熟悉51系列单片机的延时程序
二、实验步骤
本实验需要用到本实验需要用到单片机最小应用系统（F1区）、串行静态显示（I3区）和直流电机驱动模块（M1区 ）。
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单片机课程设计基于单片机的转速测量系统设计【摘要】介绍了一种基于AT89C51单片机平台,采用光电传感器实施电机转速测量的方法,硬件系统包括脉冲信号产生、脉冲信号处理和显示模块,并采用C语言编程,结果表明该方法具有简单、精度高、稳定性好的优点。
介绍了该测速法的基本原理、实现步骤和软硬件设计【关键词】转速测量; 单片机; 霍尔传感器；电机；脉冲。
1.概述1.1 数字式转速测量系统的发展背景目前国内外测量电机转速的方法很多，按照不同的理论方法，先后产生过模拟测速法(如离心式转速表、用电机转矩或者电机电枢电动势计算所得)、同步测速法(如机械式或闪光式频闪测速仪)以及计数测速法。
计数测速法又可分为机械式定时计数法和电子式定时计数法。
传统的电机转速检测多采用测速发电机或光电数字脉冲编码器，也有采用电磁式(利用电磁感应原理或可变磁阻的霍尔元件等)、电容式(对高频振荡进行幅值调制或频率调制)等，还有一些特殊的测速器是利用置于旋转体内的放射性材料来发生脉冲信号．其中应用最广的是光电式，光电式测系统具有低惯性、低噪声、高分辨率和高精度的优点．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。
而采用光电传感器的电机转速测量系统测量准确度高、采样速度快、测量范围宽和测量精度与被测转速无关等优点，具有广阔的应用前景。
1.2 本设计课题的目的和意义在工程实践中,经常会遇到各种需要测量转速的场合, 例如在发动机、电动机、卷扬机、机床主轴等旋转设备的试验、运转和控制中,常需要分时或连续测量和显示其转速及瞬时转速。
要测速，首先要解决是采样问题。
在使用模技术制作测速表时，常用测速发电机的方法，即将测速发电机的转轴与待测轴相连，测速发电机的电压高低反映了转速的高低。
为了能精确地测量转速外,还要保证测量的实时性,要求能测得瞬时转速方法。
因此转速的测试具有重要的意义。
这次设计内容包含知识全面，对传感器测量发电机转速的不同的方法及原理设计有较多介绍，在测量系统中能学到关于测量转速的传感器采样问题，单片机部分的内容，显示部分等各个模块的通信和联调。
全面了解单片机和信号放大的具体内容。
进一步锻炼我们在信号采集，处理，显示发面的实际工作能力。
2.转速测量系统的原理2.1转速测量方法转速是指作圆周运动的物体在单位时间内所转过的圈数,其大小及变化往往意味着机器设备运转的正常与否,因此,转速测量一直是工业领域的一个重要问题。
按照不同的理论方法,先后产生过模拟测速法(如离心式转速表) 、同步测速法(如机械式或闪光式频闪测速仪) 以及计数测速法。
计数测速法又可分为机械式定时计数法和电子式定时计数法。
本文介绍的采用单片机和光电传感器组成的高精度转速测量系统,其转速测量方法采用的就是电子式定时计数法。
对转速的测量实际上是对转子旋转引起的周期脉冲信号的频率进行测量。
在频率的工程测量中,电子式定时计数测量频率的方法一般有三种：①测频率法:在一定时间间隔t 内,计数被测信号的重复变化次数N ,则被测信号的频率fx 可表示为f x =Nt(1)②测周期法:在被测信号的一个周期内,计数时钟脉冲数m0 ,则被测信号频率fx = fc/ m0 ,其中, fc 为时钟脉冲信号频率。
③多周期测频法:在被测信号m1 个周期内, 计数时钟脉冲数m2 ,从而得到被测信号频率fx ,则fx 可以表示为fx =m1 fcm2, m1 由测量准确度确定。
电子式定时计数法测量频率时,其测量准确度主要由两项误差来决定:一项是时基误差;另一项是量化±1误差。
当时基误差小于量化±1 误差一个或两个数量级时,这时测量准确度主要由量化±1 误差来确定。
对于测频率法,测量相对误差为：Er1 =测量误差值实际测量值×100 % =1N×100 % (2)由此可见,被测信号频率越高, N 越大, Er1就越小,所以测频率法适用于高频信号(高转速信号) 的测量。
对于测周期法,测量相对误差为：Er2 =测量误差值实际测量值×100 % =1m0×100 % (3)对于给定的时钟脉冲fc , 当被测信号频率越低时,m0 越大, Er2就越小,所以测周期法适用于低频信号(低转速信号) 的测量。
对于多周期测频法,测量相对误差为：Er3 =测量误差值实际测量值100%=1m2×100 % (4)从上式可知,被测脉冲信号周期数m1 越大, m2 就越大,则测量精度就越高。
它适用于高、低频信号(高、低转速信号) 的测量。
但随着精度和频率的提高, 采样周期将大大延长,并且判断m1 也要延长采样周期,不适合实时测量。
根据以上的讨论,考虑到实际应用中需要测量的转速范围很宽,上述的转速测量方法难以满足要求,因此,研究高精度的转速测量方法,以同时适用于高、低转速信号的测量,不仅具有重要的理论意义,也是实际生产中的需要。
3.系统方案提出和论证转速测量的方案选择,一般要考虑传感器的结构、安装以及测速范围与环境条件等方面的适用性;再就是二次仪表的要求,除了显示以外还有控制、通讯和远传方面的要求。
本说明书中给出两种转速测量方案，经过我和伙伴查资料、构思和自己的设计，总体电路我们有两套设计方案，部分重要模块也考虑了其它设计方法，经过分析，从实现难度、熟悉程度、器件用量等方面综合考虑，我们才最终选择了一个方案。
下面就看一下我们对两套设计方案的简要说明。
方案：霍尔传感器测量方案霍尔传感器是利用霍尔效应进行工作的？其核心元件是根据霍尔效应原理制成的霍尔元件。
本文介绍一种泵驱动轴的转速采用霍尔转速传感器测量。
A04E开关式霍尔传感器使用说明书产品图片霍尔传感器的外形图和与磁场的作用关系如右图所示.磁钢用来提供霍尔能感应的磁场, 当霍尔元件以切割磁力线的方式相对磁钢运动时, 在霍尔输出端口就会有电压输出, 所以霍尔传感器和磁钢需要配对使用.测速原理霍尔传感器检测转速示意图如下. 在非磁材料的圆盘边上粘贴一块磁钢, 霍尔传感器固定在圆盘外缘附近. 圆盘每转动一圈, 霍尔传感器便输出一个脉冲.通过单片机测量产生脉冲的频率,就可以得出圆盘的转速. 同样道理,根据圆盘(车轮)的转速,再结合圆盘的周长就是计算出物体的位移. 如果要增加测量位移的精度,可以在圆盘(车轮)上多增加几个磁钢. 备注:当没有信号产生时,可以改变一下磁钢的方向,霍尔对磁钢方向有要求.没有磁钢时输出高电平,有磁钢时输出低电平.应用领域电机的转速测量;应用案例 1. 2. 电动自行车速度测量; 智能小车位移测量等.电气参数输入电压:4.5-28V; 工作电流:20mA; 为常开型霍尔元件.霍尔转速传感器的结构原理图如图3.1, 霍尔转速传感器的接线图如图3.2 。
图3.1 霍尔转速传感器的结构原理图图3.2方案霍尔转速传感器的接线图缺点：采用霍尔传感器在信号采样的时候，会出现采样不精确，因为它是靠磁性感应才采集脉冲的，使用时间长了会出现磁性变小，影响脉冲的采样精度。
4.系统硬件设计随着超大规模集成电路技术提高，尤其是单片机应用技术以及功能强大，价格低廉的显著特点，是全数字化测量转度系统得一广泛应用。
出于单片机在测量转速方面具有体积小、性能强、成本低的特点，越来越受到企业用户的青睐。
对测量转速系统的硬件和编程进行研究，设计出一种以单片机为主的转速测量系统，保证了测量精度。
4.1 74ls24574LS245是我们常用的芯片，用来驱动led或者其他的设备，它是8路同相三态双向总线收发器，可双向传输数据。
74LS245还具有双向三态功能，既可以输出，也可以输入数据。
当809s1单片机的P0口总线负载达到或超过P0最大负载能力时，必须接入74LS245等总线驱动器。
当片选端/CE低电平有效时，DIR=“0”，信号由 B 向 A 传输;（接收）DIR=“1”，信号由 A 向 B 传输；（发送）当CE为高电平时，A、B均为高阻态。
由于P2口始终输出地址的高8位，接口时74LS245的三态控制端1G和2G接地，P2口与驱动器输入线对应相连。
P0口与74LS245输入端相连,E端接地，保证数据线畅通。
89s51的/RD和/PSEN相与后接DIR，使得RD且PSEN有效时，74LS245输入（P0.1←D1），其它时间处于输出（P0.1→D1）。
DIR是H时，A→B74LS245是我们常用的芯片，用来驱动led或者其他的设备，它是8路同相三态双向总线收发器，可双向传输数据。
74LS245还具有双向三态功能，既可以输出，也可以输入数据。
当8051单片机的P0口总线负载达到或超过P0最大负载能力时，必须接入74LS245等总线驱动器。
当片选端/CE低电平有效时，DIR=“0”，信号由 B 向 A 传输;（接收）DIR=“1”，信号由 A 向 B 传输；（发送）当CE为高电平时，A、B均为高阻态。
由于P2口始终输出地址的高8位，接口时74LS245的三态控制端1G和2G接地，P2口与驱动器输入线对应相连。
P0口与74LS245输入端相连,E端接地，保证数据线畅通。
8051的/RD和/PSEN相与后接DIR，使得RD且PSEN有效时，74LS245输入（P0.1←D1），其它时间处于输出（P0.1→D1）。
4.3单片机AT89S51介绍AT89C51 的性能相对于8051 已经算是非常优越的了。
不过在市场化方面，89C51 受到了PIC 单片机阵营的挑战，89C51 最致命的缺陷在于不支持ISP（在线更新程序）功能，必须加上ISP 功能等新功能才能更好延续MCS-51 的传奇。
89S51就是在这样的背景下取代89C51 的，现在，89S51 目前已经成为了实际应用市场上新的宠儿，作为市场占有率第一的Atmel 目前公司已经停产AT89C51，将用AT89S51 代替。
-- 相对于89C51,89S51新增加很多功能，性能有了较大提升，价格基本不变，甚至比89C51 更低！-- ISP 在线编程功能，这个功能的优势在于改写单片机存储器内的程序不需要把芯片从工作环境中剥离。
是一个强大易用的功能。
-- 最高工作频率为33MHz，大家都知道89C51 的极限工作频率是24M，就是说S51 具有更高工作频率，从而具有了更快的计算速度。
-- 具有双工UART 串行通道。
-- 内部集成看门狗计时器，不再需要像89C51 那样外接看门狗计时器单元电路。
-- 双数据指示器。
-- 电源关闭标识。
-- 全新的加密算法，这使得对于89S51 的解密变为不可能，程序的保密性大大加强，这样就可以有效的保护知识产权不被侵犯。
-- 兼容性方面：向下完全兼容51 全部字系列产品。