光电式传感器测速研究

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光电门测速度原理

光电门测速是一种常用的测速方法，在无人机、车辆等领域广泛应用。它的原理是通过光电门感应到物体经过时的遮挡时间，从而计算出物体的速度。

光电门主要由光电传感器和信号处理设备组成。光电传感器通常由发光二极管和光敏电阻组成，发光二极管发出红外光束，光敏电阻用于感应光束的遮挡情况。信号处理设备一般由计数器和时钟芯片组成，用于计算和记录物体的速度数据。

工作时，光电传感器发出的红外光束被物体遮挡后，光敏电阻立即感应到光强度的变化，并产生相应的电信号。信号处理设备通过计数器记录两个光电门之间物体经过的时间间隔，再根据设定的距离，计算出物体的速度。

在实际应用中，为了提高测速精度，光电门通常设置成一对，相距一段距离。物体经过第一个光电门时开始计时，经过第二个光电门时结束计时，通过时间间隔和设定的距离来计算物体的速度。同时，为了避免外界光干扰，光电门通常采用红外光束，具有较高的抗干扰能力。

总的来说，光电门测速是一种简单、高效的测速方法，通过光敏电阻感应光强度的变化，借助信号处理设备计算出物体的速度。它被广泛应用于物体运动速度的测量和控制中。

基于光电传感器的转速测量系统设计_毕业设计

毕业设计

学生姓名Xxx学号170302041 院(系) 电子与电气工程

专业Xxx

题目基于光电传感器的转速测量系统设计指导教师

年月

摘要：转速是发动机重要的工作参数之一,也是其它参数计算的重要依据。目前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、光电码盘测速法和霍尔元件测速法等。在对各种测速方法进行分析后提出了基于光电传感器的转速测量系统。详细分析了系统的组成及工作原理，给出了系统中各硬件模块设计方法及系统软件设计方法，给出了部分程序流程图和程序清单。该测速系统安装维护方便，工作稳定，运行可靠，具有较大的推广应用价值。

关键词：单片机，光电转速传感器，转速测量，数据处理

Abstract：The rotate speed is one of the important parameters for the engine, and it is also the important factor that calculates other parameters. At present there are many methods for the tachometric survey measurement. After analyze various rotate speed measurement methods, the photoelectric sensor tachometric survey system is presented. The composition and the principle of the system are presented, and the design method of hardware and the software are also presented. The whole system has the bigger promotion application value.

光电传感器测速

滨江学院

题目: 光电传感器测速

院系: 电子工程系

专业: 电子科学与技术

姓名: 20112321007

成员：20112321010

20112321053

指导教师:

2014年11月15日

引言…………………………………………………………………

1 设计思路……………………………………………………………

2 所需模块……………………………………………………………

2.1 光电传感器部分……………………………………………………………………

2.1.1 LM339工作原理及管脚图……………………………………………

2.1.2 整体连线图…………………………………………………………………

3 单片机部分…………………………………………………………

3.1 单片机外部连线图…………………………………………………………………

3.2 单片机内部主程序流程图…………………………………………………………

4 测速原理……………………………………………………………

5 所需器件……………………………………………………………

6 总结………………………………………………………………

附录1 整体电路图................................................附录2 源程序代码................................................附录3实物图......................................................参考文献 (27)

光电编码器测速原理

光电编码器是一种用于测量旋转速度或位置的传感器。其测速

原理基于光电效应和编码原理。光电编码器包含一个光源和一个光

电传感器，通常使用光栅或编码盘来产生光电信号。

当物体旋转时，光源会照射到光栅或编码盘上，产生光电信号。这些信号随着物体的旋转而变化，光电传感器会将这些变化转换为

电信号。通过测量这些电信号的频率和脉冲数，可以确定物体的旋

转速度和位置。

具体来说，光栅或编码盘上的光栅线或编码孔会导致光电传感

器接收到不同的光信号，从而产生相应的电信号。通过对这些电信

号进行计数和测量，可以确定物体的旋转速度和位置。

总的来说，光电编码器测速的原理是基于光电效应和编码原理，利用光源、光栅或编码盘以及光电传感器来测量物体的旋转速度和

位置。

光电式传感器的原理

光电式传感器是一种利用光电效应来检测物体的存在或特定属性的传感器。其原理基于光电效应，即材料受光照射后产生电荷的现象。光电式传感器通常包括光源、接收器和信号处理电路。当光源照射到被测物体上时，被测物体会对光进行反射、吸收或透射，接收器接收到这些光信号并将其转换成电信号。信号处理电路对接收到的电信号进行处理，从而实现对被测物体的检测、测距、测速等功能。光电式传感器可以应用于工业自动化、机器人、光电开关等领域，具有灵敏、稳定、无接触等特点。

文献综述-光电测速传感器

附录② 光电测速传感器

光电式传感器通常先将被测机械量的变化转化成光量的变化，再利用光电效应将光量变化转换成电量的变化。在光的照射下，材料的导电性增加，电阻率下降的现象叫光电效应。基于光电效应的光器件有光敏电阻及光导管。当有光照时，光敏电阻阻值随光照射的强弱而变化，相应的测量电路中就有与光通量有关的电信号输出。各种光电器件均具有不同的光谱特性，即光电器件对不同波长的光线具有不同的灵敏度，因而在选用时，要注意与一定波长的光源配合使用。

利用光源和光电器

件之间的物体遮光程度

的变化，即可进行机械参

数测量。如图12—1为直

射式光电转速传感器。被

测轴（输入轴）上装有圆

盘式光栅（开空圆盘），

圆盘两侧分别设置发光

管（光源）和光电器件（光敏元件），当轴转动时，光电器件不断地接收光脉冲而产生电脉冲，该电脉冲与转速成正比，因而可以用输出电脉冲的频数换算轴的转速。

附录—1 光电传感器结构示意图

图附录-1为本设计采用的光电测速传感器工作示意图。光电测速传感器安装在制动器外壳上，利用制动盘上均布的小孔透光频率的变化，即可对主轴转速进行测量。制动盘上加工有直径为mm

10的均布小孔，光电转速传感器的发光管和感光器件分别与小孔同心，当制动盘跟随主轴转动时，光电器件不断地接收光脉冲而产生电脉冲，电脉冲与转速成正比，因而可以用输出电脉冲的频数换算轴的转速。该电脉冲信号经过放大后传输给可编程程序控制器，经过可编程程序控制器的识别和处理，再传递给主控系统，最终控制提升机完成从加速、等速、减速、爬行到停车整个运行过程的开关量的逻辑控制。由于本设计采用的是直流电动机，而直流电动机具有调速反应快的特点，与光电转速传感器配套使用，更能发挥出本方案的优点。

光电式传感器测速原理

光电式传感器测速原理是利用光电效应的原理，通过光电传感器接收到物体反射、透射或遮挡光线的时间差来判断物体的速度。

光电传感器由发光器和接收器组成。发光器向物体发射一束光，当光线被物体反射、透射或遮挡时，接收器会接收到光信号。根据接收到光信号的时间差，可以计算出物体运动的速度。

当物体靠近光电传感器时，光线被物体反射或透射后，接收器会较快地接收到光信号。当物体远离光电传感器时，光线被物体反射或透射后，接收器接收到光信号的时间会较长。根据接收到光信号的时间差，我们可以推算出物体的速度。

光电传感器测速原理的精确度受到光源和接收器的精度、物体的特性以及传感器与物体的距离等因素的影响。因此，在进行测速时需要根据具体的应用场景选择适当的光电传感器，并进行准确的校准和调试。

光电门测速原理

光电门测速原理是通过使用红外线或激光束发射器和接收器之间的光电传感器来实现的。当被测对象（例如车辆）通过光电门时，它会遮挡光束，导致接收器接收到的光信号减弱。通过测量光信号的变化，我们可以计算出被测对象通过光电门所用的时间，并进而计算出其速度。

具体而言，光电门由发射器和接收器组成。发射器会发射红外线光束或激光束，该光束会被接收器接收到。当被测对象通过光束时，它会引起光信号的损失，从而使得接收器接收到的光信号减弱。

为了确保准确测量速度，光电门需要根据被测对象的尺寸和测速距离进行设置。根据被测对象的速度和光电门的测量时间间隔，我们可以使用以下公式计算速度：

速度 = 距离 / 时间

其中，距离是被测对象到光电门的距离，时间是被测对象通过光电门所用的时间。

光电门测速原理被广泛应用于交通领域，用于监测车辆的速度。此外，它还可以应用于工业自动化、体育竞技、安全监控等领域。

课程设计应用光电传感器测量转速

光电传感器测量转速一、概述在工程实践中，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。目前国内外测量电机转速的方法有很多，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。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。这次设计的内容包含了多个方面，从脉冲信号的产生模块、脉冲信号的处理模块和转速的显示模块三个模块入手，全面锻炼了我们信号采集，处理和分析的工作能力。二、选用器材 AT89C51单片机，4位数码管，9013三极管4个，9014三极管一个，按钮一个，12M 晶振1个，30pF 电容3个，180、3.3K 、4.7K 、20K 、10K 欧电阻各

1个，马达1个，光电门一个。

三、转速测量系统的原理

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

光电传感器的转速测量设计

一课程设计任务书

题目：转速检测显示装置设计

1.1课程设计任务

测速是工农业生产中经常遇到的问题，人们经常需要精确测量每秒钟转轴的转速，学会对电机转速的测量和显示具有重要的意义。本设计采用光电传感器感受输入光信号，产生的脉冲电信号，该脉冲信号送入计数器，累计所产生的脉冲数，并使计数器每秒钟做一次清零，就可以记下每秒钟的转速。在每次周期性的清零前一时刻，将计数器记下的数值传入寄存器存储，并进行显示，这就是测量到的上一秒钟的转速。

1.2课程设计目的

1）掌握利用光电传感器进行非接触式转速测量的方法；

2）掌握测量和显示电路的设计方法；

3）培养实践技能，提高分析和解决实际问题的能力。

1.3课程设计要求

1）转速测量显示范围为0~9999转/秒。

2）转速测量误差每秒不超过一圈，内部时钟稳定度每天不超一秒。

3）电路原理要求简单，便于制作调试，元件成本低廉易购。

1.4课程设计内容

1、整形电路、计数电路、锁存电路、时钟电路和译码显示电路的设计；

2、电路的连接和各部分调试；

3、硬件电路原理图及清单。

1.5课程设计报告要求

报告中提供如下内容：

1、目录

2、正文

2.1课程设计任务书；

2.2总体设计方案

2.2.1原理框图（手画）

2.2.2各部分电路原理说明

2.3调试、运行结果（包含各部分电路的波形图）

3、设计小结（心得体会）

4、参考文献

1.6课程设计进度安排

进度表如表1-1所示

表1-1

1.7课程设计考核办法

本课程设计满分为100分，从课程设计平时表现、课程设计报告及课程设计答辩三个方面进行评分，其所占比例分别为20%、40%、40%。

光电传感器在电机测速表中的应用研究

作者：高雁郭红英

来源：《数字技术与应用》2013年第08期

摘要：在工业测控系统中，经常需要对电动机的转速进行检测和控制。本文介绍了光电传感器实施电机转速测量的方法、基本原理，并用STC12C5A60S2和光电码盘配合M/T测速法来检测电动机转速，完成了一种基于STC12C5A60S2的电机测速表的系统设计。本文系统分析了系统的组成及工作原理，设计了电机测速表的硬件电路和软件编程，硬件系统包括光电传感器、脉冲信号处理和显示等相关模块，并运用汇编与C混合编程进行软件设计。该测速系统方便、稳定、可靠，具有较大的应用价值。

关键词：电动机 STC12C5A60S2 光电传感器转速测量

中图分类号：TP274 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2013）08-0063-02

0 引言

在工业生产中，经常有众多场合需要对电机进行转速测量，例如在发动机、卷场机、电动机、机床主轴等旋转设备的试验运行和控制中，常需要分时或连续测量和显示其转速及瞬时转速[1]。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、激光测速法、光电码盘测速法和霍尔元件测速法等[1]。转速是电动机的一个极为重要的状态参数，它对系统的稳态误差及动态响应性能都有着至关重要的影响，因此，转速的测量具有举足轻重的作用。

1 系统方案设计

光电传感器是采用光电元件作为检测元件的传感器。它首先把被测量的变化转换成光信号的变化，然后借助光电元件进一步将光信号转换成电信号[2]。光电传感器一般由光源、光学通路和光电元件三部分组成。光电传感器中的光电元件是各种光电检测系统中实现光电转换的关键元件，它是把光信号（红外、可见及紫外光辐射）转变成为电信号的器件[3]。

光电转速传感器的转速测量实验

光电转速传感器的转速测量实验报告

一、实验目的：

了解光电转速传感器测量转速的原理及方法。

二、实验仪器：

转动源、光电传感器、直流稳压电源、频率/转速表、示波器

三、实验原理：

光电式转速传感器有反射型和透射型二种，本实验装置是透射型的，传感器端部有发光管和光电池，发光管发出的光源通过转盘上的孔透射到光电管上，并转换成电信号，由于转盘上有等间距的6个透射孔，转动时将获得与转速及透射孔数有关的脉冲，将电脉计数处理即可得到转速值。

四、实验内容与步骤

1．光电传感器已安装在转动源上，如下图所示。+5V 电源接到三源板“光电”输出的电源端，光电输出接到频率/转速表的“f in ”。

2．打开实验台电源开关，用不同的电源驱动转动源转动，记录不同驱动电压对应的转速，填入下表，同时可通过示波器观察光电传感器的输出波形。

图39-1

五、数据记录与分析

2、用matlab 绘制V-n 曲线

电压（V ）/V 转速(n )/r p m 光电转速传感器V-n 曲线图

基于光电传感器的转速测量系统设计

课程设计说明书

题目基于光电传感器的转速测量系统设计课程名称电力电子技术课程设计

院（系、部、中心）

专业电气工程及其自动化

班级

学生姓名

学号240102224

设计时间2013. 6.3 ~ 6.14

设计地点工程实践中心8—315

指导教师

课程设计任务书

课程名称检测技术与系统课程设计院（系、部、中心）电力工程学院

专业电气工程及其自动化

班级电气101 起止日期13.6.3~6.14

指导教师许大宇

(1)给出设计说明书一份；

(2)有条件的情况下尽量给出必要的实验数据；

(3)在说明书中附上完整的系统电路原理图（手画或用PROTEL画）。

4．主要参考文献

1、李现明，吴皓编著.自动检测技术.北京：机械工业出版社，2009

2、徐仁贵.单片微型计算机应用技术.北京：机械工业出版社.2001

3、陈爱弟.Protel99实用培训教程.北京：人民邮电出版社.2000 5．课程设计进度安排

13年6月4日布置设计任务，熟悉课题，查找资料；

13年6月5日结合测控对象，选择合适的传感器，理解传感器性能；

13年6月6日设计传感器测量电路，选择合适的单片机，设计其外围电路；

13年6月7日设计电路参数，有条件情况下，在实验室进行实验，进一步理解测量电路输入输出关系；

13年6月8日继续设计论证电路参数，完善系统设计方案；

13年6月9日查找资料，理解系统各部分工作原理；

13年6月10日理清系统说明要点，着手设计说明书的书写；

13年6月11日书写设计说明书，充分理解系统每一部分作用；

13年6月12日完善设计说明书，准备设计答辩。

13年6月14日设计答辩。

光电传感器测速原理

(动画来源：日照职业学院精品课程建设，传感器与检测技术)

光电式测速传感器的测量原理示意图如上图所示，遮光测量盘与被测物体一起转动，上面开有一个小孔可以透光，当圆盘转一圈，光源就会照射在光敏元件上一次，通过计算固定时间内光源照射在光敏元件上的次数，便可以计算出转速来。

直射式光电转速传感器的结构如上图所示。它由开孔圆盘、光源、光敏元件及缝隙板等组成。传感器的输入轴与待测轴相连接，光源发出的光通过开孔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。开孔盘上有很多个小孔(如20，30，60……)，开孔盘每转一周，光敏元件接受光的次数等于盘上的开孔数，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

式中：n - 转速

f - 脉冲频率

N - 圆盘开孔数。

光敏元件将光信号转换成电信号，通过放大、整形、计数最终得到与转速对应的计数值输出。

光电传感器在电机测速表中的应用研究

２硬件设计
２．１光电传感器结构
在本设计中采用光电传感器实现对信号的采集，通过这种传感
＋ｌ２Ｖ
来自百度文库
转换，计算得出转速的实际值，并送入显示电路
… ・・・
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图１光电传感器原理图
图２主程序流程图
作者简介：高雁，女，汉族，山西保德人，１９７６年出生。１９９９年７月毕业于首都师范大学，硕士，忻州师范学院物理系副教授，从事光电教学与
当叶片数较多时，旋转一周可以获得多个脉冲动机的一个极为重要的状态参数，它对系统的稳态误差及动态响应通断产生脉冲信号。信号，本设计采用的遮光叶片的叶片数为６０片，这样电动机旋转一性能都有着至关重要的影响，因此，转速的测量具有举足轻重的作周就会获得６０个脉冲，根据计数一秒钟的脉冲数，就可得到电动机用。
应用研究
光电传感器在电机测速表中的应用研究
高雁郭红英
（忻州师范学院物理系山西忻州０３４０００）
摘要：在工业测控系统中，经常需要对电动机的转速进行检测和控制。本文介绍了光电传感器实施电机转速测量的方法、基本原理，并用ＳＴＣ１２Ｃ５Ａ６０Ｓ２和光电码盘配合Ｍ／Ｔ测速法来检测电动机转速，完成了一种基于ＳＴＣ１２Ｃ５Ａ６０Ｓ２的电机测速表的系统设计。本文系统分析了系统的组成及工作原理，设计了电机测速表的硬件电路和软件编程，ｔ４４４－系统包括光电传感器、脉冲信号处理和显示等相关模块，并运用汇编与Ｃ混合编程进行软件设计。该测速系统方便、稳定、可靠，具有较大的应用价值。

光电传感器测转速实验

实

验

指

导

书

简介

一、本实验装置的设计宗旨：

本实验装置具有设计性、趣味性、开放性和拓展性，实验中大量重复的接线、调试和后续数据处理、分析、可以加深学生对实验仪器构造和原理的理解，有利于培养学生耐心仔细的实验习惯和严谨的实验态度。非常适合大中专院校开设开放性实验。本实验装置采用了性能比较稳定，品质较高的敏感器件，同时采用布局较为合理且十分成熟的电路设计。二、光电传感器测转速实验实验装置 1．传感器实验台部分

2．九孔实验板接口平台部分：九孔实验板作为开放式和设计性实验的一个桥梁（平台）； 3．JK-19型直流恒压电源部分：提供实验时所必须的电源；

4．处理电路模块部分：差动放大器、电压放大器、调零、增益、移相等模块组成。三、主要技术参数、性能及说明：

（1）光电传感器：由一只红外发射管与接收管组成。

（2）差动放大器：通频带kHz 10~0可接成同相、反相、差动结构，增益为100~1倍的直流放大器。

（3）电压放大器：增益约为5位，同相输入，通频带kHz 10~0。（4）19JK -型直流恒压电源部分：直流V 15±，主要提供给各芯片电源：

V 6 ,V 4 ,V 2±±±分三档输出，提供给实验时的直流激励源；V 12~0：A 1ax Im =作

为电机电源或作其它电源。

光电传感器测转速实验

【实验原理】

如图所示：光电传感器由红外发射二极管、红外接收管、达林顿出管及波形整形组成。

发射管发射红外光经电机转动叶片间隙，接收管接收到反射信号，经放大，波形整形输出方波，再经转换测出其频率，。