电机转速测量系统

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精密电机转速测量的FPGA系统设计

精密电机转速测量的FPGA系统设计
Ab s t r a c t : T h i s p a p e r d e s i g n e d a F P GA- b a s e d p r e c i s i o n mo t o r s p e e d me a s u r e me n t s y s t e m. b y s h a p i n g t h e i n p u t mo t o r s p e e d
2 0l 3年
仪 表 技 术 与 传 感 器
I n s t r u me n t T e c h n i q u e a n d S e n s o r
2 0 l 3
No. 8
第 8期
精 密 电机转 速 测 量 的 F P G A 系统 设 计
张 海涛 , 谷 玉海 , 徐 小力 , 李 江 洁
测量。
关键词 : F P G A; 精 密 电机 ; 转速
中图分类号 : T P 2 7 3
文献标识码 : A
文章编号 : 1 0 0 2—1 8 4 1 ( 2 0 1 3 ) 0 8— 0 1 0 8— 0 3
FPGA. . b a s e d Pr e c i s i o n . . Mo t o r S p e e d Me a s u r e me n t S y s t e m
号, 采用V e r i l o g 语 言 实 现 信 号 的倍 频 、 同步 , 然后 对信 号 进 行 整 数 以 及 小数 计 数 , 通过 M o d e l S i m进行功能仿真 , 并 采 样 不
同频率的脉冲信号 。对 系统进行 了实验验证 , 实测相 对误 差小 于规 定误 差 范围 , 设计 的 系统 实现 了满足精 度要 求的转速

霍尔电机转速测量系统制作与调试.

霍尔电机转速测量系统制作与调试.

教学总结 作业习题
完成霍尔电机转速测量系统制作与调试的实训报告
预习内容

(J8)与直流电机测速模块的 cone10 接口连接, 把“磁敏传感器应用模块”上的 SP1 用跳线接到底 板上的数字转速表/频率计单元的 IN 端口上并设置 为转速表模式。 (2)检查各相关线路,接通实训平台电源,用数字万用 表测量磁敏传感器应用模块的供电电压(+5V)是 否正常。 (3)把拨动开关 SW1 拨到右侧(模拟控制),利用调速旋 钮 RP1 控制直流电机转速,观察转速表数据,记录 在表中。 (4)使用示波器观察 ES314 霍尔传感器的输出波形。 (5)把 SW1 拨到左侧(PWM 控制),用 20P 排线将传感器 J1 接口与智能显示终端 J2 接口相连接,开启电源, 通过按键 K1 与 K2 调节电机转速,观察智能显示终 端显示的转速并记录。
磁敏传感器与应用技术电子教案
第6章 第5节 第2讲
授课教师:苏全
教学内容
霍尔电机转速测量系统制作与调试
备注
教学类型 教学目标
重点难点
理论□ 实训■ 其他□ (1)了解霍尔效应、霍尔传感器 (2)熟悉霍尔传感器的工作原理 (3)掌握霍尔电机转速测量系统制作及调试方法 (1)霍尔传感器 ES314 内部结构及功能 (2)霍尔电机转速测量系统制作及调试
教学方法与手段 教学组织与实施
引导文法、教中学、学中做,PPT 1. 问题引导 (1)从电机转速的测量方法引入霍尔元件测量转速方案 (2)讲解霍尔传感器测转速的原理 2. 教学内容
霍尔传感器是根据霍尔效应制作的一种磁场传感器。 利用霍尔传感器测量电机转速时,可在电机主轴上相连的 码盘上安装一个磁钢,当电机旋转时,磁钢经过霍尔传感 器,其可以直接输出脉冲信号,送数字转速表/频率计单 元中进行显示,也可计算单位时间内的脉冲数,再换算出 转速。 (1)用 16P 排线将磁敏传感器应用模块的电机模块接口

基于单片机的电机转速测量系统设计_(附图及源程序)

基于单片机的电机转速测量系统设计_(附图及源程序)

摘要在工程实践中,经常会遇到各种需要测量转速的场合,测量转速的方法分为模拟式和数字式两种。

模拟式采用测速发电机为检测元件,得到的信号是模拟量。

数字式通常采用光电编码器,霍尔元件等为检测元件,得到的信号是脉冲信号。

随着微型计算机的广泛应用,特别是高性能价格比的单片机的出现,转速测量普遍采用以单片机为核心的数字式测量方法。

本文便是运用AT89C51单片机控制的智能化转速测量仪。

电机在运行过程中,需要对其进行监控,转速是一个必不可少的一个参数。

本系统就是对电机转速进行测量,并可以和PC机进行通信,显示电机的转速,并观察电机运行的基本状况。

本设计主要用AT89C51作为控制核心,由霍尔传感器、LED数码显像管、HIN232CPE电平转换、及RS232构成。

详细介绍了单片机的测量转速系统及PC机与单片机之间的串行通讯。

充分发挥了单片机的性能。

本文重点是测量速度并显示在5位LED数码管上。

其优点硬件是电路简单,软件功能完善,测量速度快、精度高、控制系统可靠,性价比较高等特点。

关键字:MSC-51(单片机);转速;传感器目录摘要 (1)Abstract .................................... 错误!未定义书签。

1 序言 (1)2 系统功能分析 (2)2.1 系统功能概述 (2)2.2 系统要求及主要内容 (3)3 系统总体设计 (4)3.1 硬件电路设计思路 (4)3.2 软件设计思路 (4)4 硬件电路设计 (6)4.1 单片机模块 (6)4.1.1 处理执行元件 (6)4.1.2 时钟电路 (10)4.1.3 复位电路 (11)4.1.4 显示电路 (12)4.2 霍尔传感器简介 (15)4.2.1 霍尔器件概述 (15)4.2.2 霍尔传感器的应用 (16)4.2.3 AH41霍尔开关 (17)4.3 发送模块 (18)5 软件设计 (22)5.1 单片机转速程序设计思路及过程 (22)5.1.1 单片机程序设计思路 (22)5.1.2 单片机转速计算程序 (23)5.1.3 二-十进制转换程序 (24)5.2 程序设计 (27)6 系统调试 (29)6.1 硬件调试 (29)6.2 软件调试 (30)6.3 综合调试 (32)6.4 故障分析与解决方案 (33)6.5 结论与经验 (34)参考文献 (36)致谢 (37)附录 (38)附录1 电路原理图 (38)附录2 元器件清单 (39)1 序言智能化转速测量可以对电机的转速进行测量,电机在运行的过程中,需要对其平稳性进行监测,适时对转速的测量有效地可以反映电机的状况。

基于逻辑电路的转速检测系统的设计

基于逻辑电路的转速检测系统的设计

基于逻辑电路的转速检测系统的设计随着科技的不断发展,各种电子设备不断出现并得到广泛的应用,特别是在工业自动化领域,电子设备的发展更是迅速。

作为其中的重要组成部分,逻辑电路已经被广泛应用。

基于逻辑电路的转速检测系统是这样一种系统,它通过测量电机转速,对电机进行控制,从而实现自动化生产。

一、转速检测的原理转速检测通常使用霍尔传感器或者光电传感器来进行测量。

两种测量方式各有优缺点,根据具体的应用场景选择不同的传感器,以达到最优的效果。

1. 霍尔传感器原理霍尔传感器是一种基于霍尔效应的传感器。

它可以测量磁场强度并将其转化为电压值。

在转速检测中,霍尔传感器通常被放置在电机的旋转轴上,当旋转的磁铁通过传感器时,会产生一个磁场变化,从而产生一个电压值。

经过适当的放大、滤波和处理,可以得到电机的转速。

2. 光电传感器原理光电传感器是一种基于光电效应的传感器。

它可以将光线的变化转化为电压信号。

在转速检测中,光电传感器通常被放置在电机的传动轴上,当旋转的圆盘或铁齿通过传感器时,会遮挡或透过光线,从而产生一个电压信号。

通过适当的处理,可以得到电机的转速。

二、逻辑电路的设计逻辑电路主要用于对测量的电信号进行处理和控制。

转速检测系统中,逻辑电路的设计要根据具体的应用场景进行选择。

1. 基于单片机的逻辑电路设计单片机是一种常见的逻辑电路,它可以对电信号进行处理和控制。

在转速检测中,单片机可以通过读取传感器的电压信号,并进行适当的处理,得到电机的转速。

控制电机的速度可以通过单片机输出控制信号,调整电机转速。

单片机的优点是设计灵活,可以根据具体的应用场景进行选择,但是需要进行编程。

2. 基于逻辑门的逻辑电路设计逻辑门是逻辑电路的基本组成部分,可以方便地实现布尔运算。

在转速检测中,逻辑门可以通过布尔运算,对测量的电信号进行处理和控制。

例如,可以使用或门将多个传感器的信号进行合并,得到更为准确的转速值。

逻辑门的优点是成本较低,不需要编程,但是不如单片机设计灵活。

基于霍尔传感器的电机转速测量系统设计

基于霍尔传感器的电机转速测量系统设计
( 二 ) 流程 图 如 图 4所 示 :
3 . 程 序 v o i d c o u n t e r ( v o i d )i n t e r r u p t 0 { c o u n t + +: i f ( c o u n t % 6 = = 0 )/ / 6次循 环 为 电机 转 一 圈 {z s + + : / / 转圈计 数加 1 )



。 I ( d i s p l a y f i ] ) :/ / 1 C D显 示 / / d Ma y m S ( 5 0 O ) ‘

v o i d d e l a y l m s ( i n t X )/ / 延时 函数 {
i n t i , J :
/ / 5 0 m s定 时
/ / 5 0 . 2 0 = 1 5
T M O D = O x 0 1 :
T H O = T H M1 :

T L O = T L _ M 1 : i n i t _ L C M( ): w h i 1 e ( f b = = 0 )
i f ( 斗 + m s e c : = 2 O ) {f b = l :)

( 二 ) 定 时 器 中 断 l _ 工 作 过 程 T T O定时器每 1秒定时中断一次,读 取记 录的脉冲个数 。 2 . 流 程 图 如 图 6所 示 :
嘲硅
( 三 )程序 m a i n 0
{P 2 0 = I :
P 2 0 = 0:
I E = 0 x 8 3 :
{)
E A = 0:
i f ( z s > = l O 0 0 )
P 2 0 = I:

霍尔传感器的电机转速测量系统国外研究现状

霍尔传感器的电机转速测量系统国外研究现状

霍尔传感器的电机转速测量系统国外研究现状一、引言霍尔传感器是一种常用于测量电机转速的传感器。

它通过检测磁场的变化来确定电机转子的位置和速度。

在国外,已经有许多研究对霍尔传感器的电机转速测量系统进行了深入探索和开发。

本文将对国外研究现状进行综述。

二、霍尔传感器原理霍尔传感器是基于霍尔效应工作的,通过在一个导体中施加电场,当磁场垂直于电流方向时,会产生一个横向的电势差。

这个效应可以用来检测磁场的变化。

在电机转速测量系统中,霍尔传感器通常安装在电机转子上,通过检测旋转过程中磁场变化来确定转子位置和速度。

三、国外研究现状1. 传统型霍尔传感器一些早期的研究主要集中在传统型霍尔传感器上。

这种类型的传感器通常使用单个或多个霍尔元件来检测磁场变化,并通过信号处理电路将其转换为数字或模拟信号。

这些方法可以实现较高精度和稳定性的转速测量,但对于高速转动的电机可能存在一定的限制。

2. 高速霍尔传感器为了解决传统型霍尔传感器在高速转动电机上的局限性,一些研究开始关注高速霍尔传感器的开发。

这种类型的传感器通常采用更先进的技术和材料,以提高其响应速度和测量精度。

一些研究使用了纳米材料来制造高灵敏度和高响应速度的霍尔元件。

这些方法在高速转动电机上取得了较好的效果。

3. 多通道霍尔传感器为了提高转速测量系统的精确度和稳定性,一些研究开始将多个霍尔元件组成多通道霍尔传感器。

这种类型的传感器可以同时检测多个位置,并通过信号处理算法来确定转子位置和速度。

这种方法可以减少误差并提高系统稳定性。

4. 基于微控制器的霍尔传感器系统随着微控制器技术的发展,一些研究开始将霍尔传感器与微控制器相结合,构建基于微控制器的电机转速测量系统。

这种系统可以实现实时数据处理和显示,同时具有较高的精确度和稳定性。

一些研究还将无线通信技术应用于该系统,实现了远程监测和控制。

五、总结通过对国外研究现状的综述,我们可以看到在霍尔传感器的电机转速测量系统领域已经取得了许多进展。

霍尔传感器电机转速测量系统设计

霍尔传感器电机转速测量系统设计

霍尔传感器电机转速测量系统设计09电子1班刘荣 090406130 摘要:本文介绍了霍尔传感器测速的原理,设计了基于单片机AT89C51的直流电机转速测量系统。

完成了电机转速测量系统的硬件电路设计、霍尔传感器测量电路的设计、显示电路的设计。

测量转速的霍尔传感器和机轴同轴连接,机轴每转一周,产生一定量的脉冲个数,由霍尔器件电路部分输出幅度为12V的脉冲。

经光电隔离器后成为输出幅度为5V转数计数器的计数脉冲。

控制定时器计数时间,即可实现对电机转速的测量。

在显示电路设计中,通过1602实现在LCD上直观地显示电机的转速值。

并对电机转速测量系统的硬件电路、显示电路进行了调试。

与软件配合,采用模块化方法进行了软件设计,编制了电机转速的测量设计了测量模块、转速模块、报警模块、显示模块等的C51程序,并通过PROTEUSE软件进行了仿真,实现了显示、报警功能。

仿真实验表明所设计的硬件电路及软件程序是正确的,满足设计要求。

关键词:电机转速测量;霍尔传感器;单片机;89C51;LCD液晶显示Abstract:The principles of motor speed measurements with hall sensor was described in this article and DC motor speed measurement system which is based on AT89C51 was designed, and the corresponding hardware circuit designs was also completed accordingly. The hall sensor is connected with crankshaft by coaxial junction. Every revolution of the crankshaft will generate a certain amount of pulses whose amplitude is 12v. The opto-coupler turns these certain amount of pulses into 5-amplitude count impulse. The motor speed can be measured by controlling the time. In the design of display circuit, the number of motor speed is displayed in LCD directly through 1602. The motor speed measurement system and the hardware circuits, display circuit function are debugged to cooperate with the software to display and alarm users. Combination of hardware circuit design, softwares were designed by a modular approach using C51 program, such as the motor speed measurement module, alarm module, display module etc., All these programs were simulated through PROTEUSE.The simulation results have proved that the hardware circuits design and software program is correct, and the system can meet the designing requirement completely.Key WordS: Motor Speed Measurement; Hall Sensor; Microcomputer; 89C51;LCD正文根据霍尔效应,人们用半导体材料制成的元件叫霍尔元件。

基于单片机的电机转速测量系统的设计

基于单片机的电机转速测量系统的设计
2 1正 01
仪 表 技 术 与 传 感 器
I sr me t T c n q e a d S n o n tu n e h iu n e s r
2 1 01
第 8期
No 8 .
基 于单 片机 的 电机 转 速测 量 系统 的设 计
王文成 李 ,
(. 1 潍坊学院信息与控制工程 系, 山东潍坊
霍尔元件作为 一种转 速测量 系统 的传 感器 , 有体 积小 、 它 重量轻 、 安装方便 等优点 , 该传 感器 是利用 霍尔效 应 原理 工作
式 中: 电机 的转 速 ; n为 P为 电机转 一 圈 的脉 冲数 ; T为输 出方 波信号 的周期 。
2 系 统 硬 件 设 计
收稿 日期 :0 0—1 21 2—2 收修改稿 日期 :0 1 3—1 7 2 1 一o 3
率, 根据式 ( ) 1 可计算 出 电机 的转速 。转 速检 测装 置的 软件 系 统主要包括 : 测速 主程序 、 据处 理子程 序 和显示 子程 序 。主 数
2 2 电 源 电路 .
图 5 电 机 测 速 电 路
3 软 件 设 计
系统 采用单片机 中的 I T N 0中断对转速 脉 冲进 行计数 。定

时器 T 工作 于外部 事件 计数方式 , 1 对转速脉 冲计数 ; T O工作 于 定时器方式 。每到 1 读 1 8 次计数 值 , 此值 即为脉 冲信 号的频
式 中 : 为霍尔器件 的灵敏度 系数 ; 为控制 电流 ; , B为磁 感应
强度 。
等 I 。他们各 有优 点和缺点 , 3 直流测速 发 电机 是应用 范 围较 广 的测速元件 , 它的主要优点是 灵敏度 、 高线性误 差小 , 由于 但 它具有 电刷和换 向接触装置 , 因而可靠性 较差 , 应用 范 围有限 ; 普通光 电编码器 虽然精 度较 高 , 体积 大 , 但 成本 高。霍尔 元件 具有尺寸小 、 外围电路 简单 、 使用 寿命 长、 调试 方便等 特点用它

电机转速测量系统设计

电机转速测量系统设计

电机转速测量系统设计引言:在工业生产中,电机的转速是一个非常重要的参数,对于电机的控制和监测具有极大的意义。

因此,设计一个准确测量电机转速的系统是至关重要的。

本文将详细介绍一个电机转速测量系统的设计,包括硬件设计和软件设计。

1.系统硬件设计:(1)传感器选择:电机转速的测量可以采用多种不同的传感器,如光电编码器、霍尔效应传感器等。

根据转速范围和实际需求,选择合适的传感器。

例如,对于高速电机,光电编码器是一个较好的选择,而对于低速电机,霍尔效应传感器更为合适。

(2)电路设计:根据所选传感器的特性,设计合适的电路来接收和处理传感器输出的信号。

电路应包括信号放大器、滤波器和适当的保护电路,以确保对传感器输出信号的准确测量和可靠性。

(3)ADC选择:传感器输出的信号是模拟信号,需要将其转换为数字信号以进行处理和分析。

选择合适的ADC(模数转换器)来实现信号转换。

ADC的选择应考虑到转换精度、速度和功耗等因素。

2.系统软件设计:(1)信号处理:通过ADC获取的数字信号可以通过软件进行进一步处理。

根据具体需求,可以采用滤波、放大、平均等方法来提高测量精度和减小噪声干扰。

(2)算法设计:根据测量需求和应用场景,设计合适的算法来计算电机的转速。

常用的算法包括脉冲计数法、相位差法和频率计算法等。

选择合适的算法需要考虑测量精度、实时性和系统复杂度等因素。

(3)界面设计:为了方便用户对电机转速进行监测和控制,可以设计一个用户界面来显示测量结果和提供控制功能。

界面可以采用图形界面或者命令行界面,具体设计需要根据用户需求和系统复杂度进行选择。

3.系统测试和优化:完成硬件和软件设计后,需要对系统进行测试和优化。

测试过程中应验证系统的测量精度、稳定性和响应时间等指标。

如果存在问题,需要对系统进行优化和调整,直到满足设计要求为止。

总结:电机转速测量系统是一个重要的控制和监测系统,其准确性和可靠性直接影响到电机的运行和维护。

本文给出了一个电机转速测量系统的设计流程,包括硬件设计和软件设计。

霍尔传感器电机转速测量系统设计

霍尔传感器电机转速测量系统设计

霍尔传感器电机转速测量系统设计09电子1班刘荣 090406130 摘要:本文介绍了霍尔传感器测速的原理,设计了基于单片机AT89C51的直流电机转速测量系统。

完成了电机转速测量系统的硬件电路设计、霍尔传感器测量电路的设计、显示电路的设计。

测量转速的霍尔传感器和机轴同轴连接,机轴每转一周,产生一定量的脉冲个数,由霍尔器件电路部分输出幅度为12V的脉冲。

经光电隔离器后成为输出幅度为5V转数计数器的计数脉冲。

控制定时器计数时间,即可实现对电机转速的测量。

在显示电路设计中,通过1602实现在LCD上直观地显示电机的转速值。

并对电机转速测量系统的硬件电路、显示电路进行了调试。

与软件配合,采用模块化方法进行了软件设计,编制了电机转速的测量设计了测量模块、转速模块、报警模块、显示模块等的C51程序,并通过PROTEUSE软件进行了仿真,实现了显示、报警功能。

仿真实验表明所设计的硬件电路及软件程序是正确的,满足设计要求。

关键词:电机转速测量;霍尔传感器;单片机;89C51;LCD液晶显示Abstract:The principles of motor speed measurements with hall sensor was described in this article and DC motor speed measurement system which is based on AT89C51 was designed, and the corresponding hardware circuit designs was also completed accordingly. The hall sensor is connected with crankshaft by coaxial junction. Every revolution of the crankshaft will generate a certain amount of pulses whose amplitude is 12v. The opto-coupler turns these certain amount of pulses into 5-amplitude count impulse. The motor speed can be measured by controlling the time. In the design of display circuit, the number of motor speed is displayed in LCD directly through 1602. The motor speed measurement system and the hardware circuits, display circuit function are debugged to cooperate with the software to display and alarm users. Combination of hardware circuit design, softwares were designed by a modular approach using C51 program, such as the motor speed measurement module, alarm module, display module etc., All these programs were simulated through PROTEUSE.The simulation results have proved that the hardware circuits design and software program is correct, and the system can meet the designing requirement completely.Key WordS: Motor Speed Measurement; Hall Sensor; Microcomputer; 89C51;LCD正文根据霍尔效应,人们用半导体材料制成的元件叫霍尔元件。

基于单片机的电机转速测量系统设计

基于单片机的电机转速测量系统设计

基于单片机的电机转速测量系统设计一、绪论电机是现代工业生产中常用的电力传动装置,其转速的准确测量对于工业生产的稳定运行和质量控制具有重要意义。

本文设计了一种基于单片机的电机转速测量系统,通过对电机转速的实时监测和数据采集,实现对电机运行状态的有效控制和管理。

二、系统设计方案1.硬件设计:a.使用单片机作为控制核心,选择适合的单片机芯片,如STC89C52b.采用光电传感器作为转速检测元件,通过将光电传感器的发光管与光敏电阻相对应,并将其安装在电机转轴上,当转轴旋转时,光敏电阻会根据光线的变化产生电信号,通过电压变化实现转速测量。

c.添加滤波电路,通过对信号进行滤波处理,保证测量结果的稳定性和准确性。

d.利用LCD液晶显示模块,显示电机的实时转速。

e.设计相关电源和电路,保证系统正常运行。

2.软件设计:a.使用C语言编程,通过单片机的编程框架,编写测量转速的程序。

b.通过定时器中断的方式,实时采集光电传感器的信号,并进行信号处理,得到电机的实时转速值。

c.将转速值存储在内部存储器中,以备后续分析和处理。

d.利用LCD液晶显示模块,将转速值显示在LCD屏幕上,实现实时监测。

三、系统特点1.精确度高:通过光电传感器和滤波电路的配合使用,能够准确测量电机的转速,保证测量结果的准确性。

2.实时监测:通过单片机的编程,能够实时监测电机的转速,及时发现异常情况并进行处理。

3.数据采集:可以将转速数据存储在内部存储器中,方便后续分析和处理,实现对电机的有效控制和管理。

4.易于操作:通过LCD液晶显示模块,能够直观地显示转速值,操作简单方便。

5.低成本:该系统采用单片机作为核心,硬件设备简单,成本较低。

四、系统优化1.添加报警功能:当电机转速超过设定值或低于设定值时,系统能够及时发出警报提示操作人员,防止电机在异常情况下继续运行,保护设备安全。

2.添加通信功能:通过添加通信模块,将转速数据传输至上位机或者其他设备,实现对电机的远程监控和控制。

霍尔传感器测量电机转速

霍尔传感器测量电机转速

霍尔传感器测量电机转速一、背景随着单片机的不断推陈出新,特别是高性价比的单片机的涌现,转速测量控制普遍采用了以单片机为核心的数字化、智能化的系统。

本文介绍了一种由单片机C8051F060作为主控制器,使用霍尔传感器进行测量的直流电机转速测量系统。

二、工作原理1、转速测量原理转速的测量方法很多,根据脉冲计数来实现转速测量的方法主要有M法(测频法)、T法(测周期法)和MPT法(频率周期法),该系统采用了M法(测频法)。

由于转速是以单位时间内转数来衡量,在变换过程中多数是有规律的重复运动。

根据霍尔效应原理,将一块永久磁钢固定在电机转轴上的转盘边沿,转盘随测轴旋转,磁钢也将跟着同步旋转,在转盘下方安装一个霍尔器件,转盘随轴旋转时,受磁钢所产生的磁场的影响,霍尔器件输出脉冲信号,其频率和转速成正比。

脉冲信号的周期与电机的转速有以下关系:式中:n为电机转速;P为电机转一圈的脉冲数;T为输出方波信号周期根据式(1)即可计算出直流电机的转速。

霍尔器件是由半导体材料制成的一种薄片,在垂直于平面方向上施加外磁场B,在沿平面方向两端加外电场,则使电子在磁场中运动,结果在器件的2个侧面之间产生霍尔电势。

其大小和外磁场及电流大小成比例。

霍尔开关传感器由于其体积小、无触点、动态特性好、使用寿命长等特点,故在测量转动物体旋转速度领域得到了广泛应用。

在这里选用美国史普拉格公司(SPRA GUE)生产的3000系列霍尔开关传感器3013,它是一种硅单片集成电路,器件的内部含有稳压电路、霍尔电势发生器、放大器、史密特触发器和集电极开路输出电路,具有工作电压范围宽、可靠性高、外电路简单<输出电平可与各种数字电路兼容等特点。

2、转速控制原理直流电机的转速与施加于电机两端的电压大小有关,可以采用C805 1F060片内的D/A转换器DAC0的输出控制直流电机的电压从而控制电机的转速。

在这里采用简单的比例调节器算法(简单的加一、减一法)。

基于高速脉冲计数器的电机转速测量系统设计

基于高速脉冲计数器的电机转速测量系统设计

0 引 言
电机 作为 机 电 能 量 的转 换 装 置 ,广 泛 应 用 于 各 种工业 企 业 的机 械 设 备 中 ,如 机 床 、轧 钢 机 、起 重 机 、风 机 、水 泵 、纺 织 机 械 等 ¨ 。此 外 ,在 农 业 、 J 交 通 、航 天 、国防 、医疗 、家用 电器 等 各个 领 域 中 , 电机 的应 用也 十 分 广 泛 。 电机 转 速 是 判 定其 运行 状 态 的关键 参 数 ,尤 其 在 电机 闭 环 控 制 系统 中 ,转 速 的准确性 直 接影 响整 个 系统 的稳 态 误 差 及 动 态 响 应 性 能 _ 。 目前 ,电机 转 速 的测 量 主要 使 用 光 电编 码 2 j 器 作为 信号 发 生器 ,根 据其 产 生 的高 速 脉 冲计 算 电
实 时性 好 、准确 性 高 的 电机 转 速 值 ,为 工 业 现 场 提
供 一种 切实 可行 的 电机 转速 测量方 案 。
1 数 字 测 速 方 法 及 其 精 度 指标
1 1 数 字测 速方 法 .
按照 脉 冲信 号 与标 准频 率 信 号 的相 互 关 系 ,采
用光 电编码 器测 速 的方法 有 三种 ,分 别 是 测频 法 ( M
De i n o o o p e e s r me tS se Ba e n Hi h S e d P le Co n sg n M t r S e d M a u e n y tm s d o g p e u s u t
L a h i NAN n u n,XI io IXi o a , Xiy a E L r ng
t g ae u to e r t d f ncin,S th se t n ie a p ia in v l e i h cu n u t a ie O i a xe sv p lc t a u n t e a t a i d sr lst . o l i Ke r s:¥ 2 0 PL y wo d 7- 0 C; moo p e tr s e d;p oo l crc e c de ;hih-p e o n e h t ee t n o r i g s e d c u tr

基于霍尔传感器的电机转速测量系统设计

基于霍尔传感器的电机转速测量系统设计

摘要在当今工业生产过程中,越来越多的场合需要测量电机的转速,转速已成为电机最重要的工作参数之一。

测量转速的方法有许多,最常用的两种方法为:光电式传感器测转速,霍尔式传感器测转速。

本文将着重介绍基于单片机的霍尔式传感器测量转速。

关键词:霍尔传感器,单片机,转速。

目录1引言 (2)2设计要求 (2)3方案论证 (2)3.1测量方法的选型 (3)3.2核心处理模块的方案 (3)3.2.1控制芯片的选型 (3)3.2.2采用51单片机测量的方案论证 (4)3.2.3软件系统设计方案 (4)3.3电机转速测量模块的方案 (5)3.4电机转速控制方案 (5)3.5显示模块方案 (6)4系统设计 (6)4.1单片机模块 (6)4.1.1 51单片机介绍 (6)4.1.2系统的复位电路 (8)4.1.3系统时钟电路设计 (8)4.1.4 IO口管脚分配 (9)4.2电机转速控制 (9)4.3显示模块 (10)4.3.1 LCD1602介绍和指令 (10)4.3.2LCD1602的工作时序 (13)4.4霍尔传感器模块 (13)5.软件系统设计 (14)5.2程序模块 (15)5.2.1数据采集处理部分和PWM输出部分 (15)5.2.2 LCD1602显示部分 (16)参考文献 (17)原理图 (18)1.引言转速是电动机极为重要的一个状态参数,在很多运动系统的测控中,都需要对电机的转速进行测量,速度测量的精度直接影响系统的控制情况,它是关系测控效果的一个重要因素。

不论是直流调速系统还是交流调速系统,只有转速的高精度检测才能得到高精度的控制系统。

本系统以AT89C51单片机为控制核心,用霍尔传感器作为测量小型直流电机转速的检测元件,经过单片机实时数据处理,用LCD1602显示小型直流电机的转速。

本系统可对转速0—3000r/min进行高精度测量。

且还可扩展更宽的测量范围。

2.设计要求基于霍尔传感器的电机转速测量系统设计,测量范围:0-3000转/分,测量精度:±3转/分,实时显示。

电动机转速的微机测量系统

电动机转速的微机测量系统
b hp I y c i NTEL 0 8 n o a i g h t e e t i e c d r I d s r b s h e l a i n o 8 9 a d r t t p o o lc r n o e . t e c i e t e r ai t f n c z o h r wa e a d s fwa et n n l z s a d e a u t s t e s se p r o m a c . ad r n o t r a d a a y e n v l a e h y t m e f r n e
维普资讯
电子 工程 师
D. 8No 4 2

20 2 0
电 动 机 转 速 的 微 机 测 量 系 统
M i r c m p t r M e s r m e y t m o Te t M o o t to t c oo u e au e nt S s e t s t r Ro a i n Ra e
K e wor s: i ir o pu e y d ch p m c oc m t r,e e t o ot ,m e s e e to o a i n r t lc r m or a ur m n f r t to a e
在 工 业 过 程 实 时 控 制 中 , 速 的 检 测 与 控 制 常 转 占很 大 比 重 , 对 系 统 的 稳 态 误 差 及 动 态 响 应 性 能 它
兰 州_ 业 高等 专科 学 校 电 气工 程 系 ( 州 7 0 5 ) T - 兰 3 0 0
张 秀 香
【 摘 要 】 阐述 了一 种利 用 I E 0 8单 片机 和 旋 转 式光 电编码 器构 成的 数 字 宴 时 NT I 9 8

直流电机转速测量系统的设计

直流电机转速测量系统的设计

一、概述该课程设计是关于直流电动机转速的测量。

转速是电动机极为重要的一个状态参数,一般是指电机转子的每分钟转数,通常用r/min表示。

本次课程设计选用光电测速法,测量电路由光电转换电路,整形电路,晶体振荡电路,分频电路,倍频电路,时序控制电路和计数、译码、驱动、显示电路构成,电机转速的测量范围为600r/min~30000r/min,测量的相对误差<1%并用5位LED数码管显示出相应的电机转速。

本次课设需满足以下设计要求:1根据技术指标,设计各部分电路并确定元器件参数;2. 用5位LED数码管显示出相应的电机转速;3. 画出电路原理图(元器件标准化,电路图要规范化)。

二、方案论证本课程设计是设计电机转速测量系统,采用光电测速方案,将转速信号转化为脉冲信号,然后用数字系统内部的时钟来对脉冲信号的频率进行测量,方案中包括光电转换电路,整形电路,闸门电路,晶体振荡电路,分频电路,倍频电路,控制电路和计数、译码、驱动、显示电路。

原理方框图如图1所示:图1电机转速测量系统原理框图在电动机转轴上安装一个圆盘,在圆盘上打6个均匀小孔。

当电动机旋转时光源通过小孔投射到光敏三极管上,就产生了一序列的脉冲信号,光敏三极管产生的脉冲信号频率与电机转速成正比。

脉冲信号经过整形电路转变成方波,再用二倍频电路使整形后的信号频率变为原来的二倍。

再由晶体振荡电路输出的信号经过215分频电路,产生1Hz的基准信号,再经过10分频,便可产生一个0.1Hz的基准信号,该基准信号用来控制闸门电路,把经过倍频的光电转换后的信号计数并显示出来三、电路设计1.光电转换电路在该部分可以用发光元件作为光的发射部分,可以选择发光二极管作发光元件,接收部分则要选择光敏三级管作为接受部件。

其原理是用光敏三极管接收发光二极管通过小孔发射过来的光信号。

在电机的转轴上安装上已打好6个均匀小孔的圆盘,让发光二极管与光敏三极管通过小孔相对,这样电机每转动一周,光线就会相应通过小孔6次,因为光电转换器受光一次就会产生一个脉冲,所以说电机在每转一周后就会相应的产生了6个脉冲。

电机转速测量系统设计讲解

电机转速测量系统设计讲解

毕业设计(论文)题目:电机转速测量系统设计院(系)光电工程学院专业测控技术与仪器班级100106班姓名叶亚锋学号100106117导师李党娟2014 年 5 月20 日电机转速测量系统设计西安工业大学光电工程学院叶亚锋摘要:电机是电力系统的主要设备,而电机转速是衡量动力系统正常工作的重要的性能指标,因而需要测量电机转速,使它满足人们的各种需求。

在本设计中多次采用施密特触发器,成为电路的主控芯片,控制着信号的定时和锁純。

用三片CD40110BE级联实现电路的计数、译码、数码管的驱动等功能,通过对光电耦合器产生的脉冲数进行统计,并把所得到的计数脉冲转化为电机的转速值,利用施密特触发器完成数器的清零和锁純,计数器计数译码后将信号输送到数码管,动态的显示脉冲数目,最后根据脉冲数目计算电机的转速。

本设计采用的电子元器件简单普遍,线路连接简单,安装调试容易,测量结果精确,具有较高的实用价值。

关键词:光电耦合器;施密特触发器;计数器;数码显示。

Design of motor speed measurement system Abstract: The motor is the main equipment of power system, and the motor speed is an important performance ind ex to measure the power system normal operation, therefore need to speed measuring motor, make it meet the needs of peopl e. The Schmidt trigger multipl e times in the d esign of main circuit, a control signal timing and l ock the key part of pure. Circuit realization of counting, d ecoding, digital tube driver functions with three slice CD40110BE cascad e, statistics through the pulse number on the photoelectric coupl er, and count the pulses to the motor speed value, compl ete number is cl ear and pure use l ock Schmidt flip-fl op, counter after d ecoding the signal transmitted to the the digital tube dynamic display, pulse number, pulse number according to the cal culated motor speed. El ectronic components used in this d esign simpl e and common, simpl e circuit, easy installation, accurate measurement result, and has higher practical value.Keywords:photoelectric coupler;Schmidt trigger;timer;counter;digital display.目录第一章绪论 (4)1.1课题研究的目的和意义 (4)1.2 转速测量在国内外的研究 (4)1.3电机转速的测量方法 (5)1.3.1测频法“M法” (5)1.3.2测周期法“T法” (6)1.3.3 测频测周法“M/T法” (7)第二章转速测量系统的总体方案 (9)2.1 设计任务 (9)2.2设计思路 (9)2.3原理框图 (9)2.4设计的意义 (9)第三章系统硬件电路的设计 (10)3.1 主控芯片的选择 (10)3.2 硬件电路的实现 (10)3.2.1电源电路 (10)3.2.2电机转速脉冲产生电路 (11)3.2.3计数电路 (14)3.2.4控制电路 (16)3.2.5显示电路设计 (19)第四章电路的焊接与调试 (21)4.1电路连接过程的注意事项 (21)4.2电路的调试 (22)4.3转速测量系统的误差分析 (24)第五章总结与展望 (25)5.1 总结 (25)5.2 展望 (25)致谢 (26)参考文献 (27)附录:电机转速测量系统原理图 (28)第一章绪论1.1课题研究的目的和意义电机是将电能从最初的能源形式转换过来的重要桥梁,又是再将大部分电能转换为机械能的装置,电机在电力工业、工矿企业、农业、交通运输业、国防、科学文化及日常生活等方面都是十分重要的设备,在电力工业中,将机械能转换为电能的发电机以及将电网电压升高或降低的变压器,都是电力系统中的关键设备。

基于虚拟仪器技术的电机转速测控系统设计

基于虚拟仪器技术的电机转速测控系统设计

试也逐渐由传统的手动操作被计算机所取代, 并 向着 网络化 、 能化 方 向发 展 。本 文 利用 虚 拟 仪 智 器技术 , 设计 出 一种 新 型 电机转 速 测控 系 统 。虚
拟仪 器是 现代 计 算 机 和仪 器 技 术 深 度 结 合 的 产
物, 由计算 机 、 相应 的硬 件 和专 用软 件构 成 , 计 是
O 引 言
近 年来 , 随着微 型机技 术的发展 , 电机性 能测
I A t e 等 软 件 标 准 的 库 函数 。用 L b I W P、 cvX i aVE 软件设 计 的程 序包 括 前 面板 和 框 图程 序两 部分 。 L b IW 可产生 独立 运行 的可 执行 文件 , 一个 aVE 是 真正的3 2位编译 器 。
t n a d t s n rc s .At r s n , r c ua ea d r l be w yc n b d p e st a sn h tee t cme h i n e t g p o e s o i e e t a mo ea c rt n ei l a a e a o td i h t i g p oo lcr t — p a u i o o t r p e a u e n n o f q e c a u e n n o c mma d s e d t r u h P D ag r h d t n s e d me s r me tit r u n y me s rme ta d t o u e n p e h o g I lo t m. L b I W i a VE g a h c d s n s f r n L S ts p afr a d d t c u st n s se w ih d v lp d b r p i e i ot e a d E VI e t lt m n aa a q i i y tm h c e eo e y Ameia t n l g wa o io rc n Nai a o I s u n e i e t r s e d me s r me t a d c n r ls se wee ito u e , atr r p ae e t g, e u t n t me t sg d moo p e a u e n n o to y tm r n rd c d f e e td tsi r s l r d n e n s
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收稿日期:2009-02-03作者简介:高苇,助理工程师,哈尔滨商业大学,电子信息工程。

电机转速测量系统高 苇(黑龙江省冶金研究所,哈尔滨 150040)摘 要:本文介绍了由单片机89C52构成的电机转速测量系统的工作原理、设计思想、软硬件配置及应用方法。

该系统具有硬件体积小、成本低、检测精度高、操作方便、智能化较高等特点,应用前景十分广阔。

关键词:单片机;喂线机;转速System of Motor Speed MeasurementGao Wei(Heilongjiang Istitute of Metallurgy,Harbin 150040 China)Abstract:This paper introduces the theory and design of motor rotational speed measurement system based on the single chip processor 89c52and the detail implement.The system has the advantage of small cuba ge,low cost,high accuracy,easy to use and so on and can be applied widely.KeyWords:Single chip processor;Wire feeder;Rotational speed 在工业控制领域当中,经常需要测量电机实时转速,在冶金领域炉外精炼用的喂线机要求将精确量的芯线在一定时间内均匀地喂入钢包中,这就要求测量电机(喂线轮)的转速并计算出芯线的长度。

随着微型计算机的广泛应用,特别是高性能单片机的不断推陈出新,转速测量普遍采用了以单片机为核心的数字化、智能化的系统。

本文提出一种基于89C52单片机的测量控制电机转速的方法:利用霍尔传感器采集脉冲信号,通过单片机进行运算处理和分析,将电机的转速实时显示出来,同时实现对芯线长度的计算。

1 测量系统的工作原理本系统实现对喂线机中电机转速的测量,并根据机械比、喂线轮直径换算成芯线长度。

脉冲测速的方法主要有T 法(测周法)、M 法(测频法)。

(1)测周法:T 法是测量两个脉冲之间的时间换算成周期,从而得到频率。

测出产生N 个脉冲内所需要的时间t,则信号的周期为f=N/t,测量频率误差 f N t/t 2,相对误差 f/f= t/t,误差主要来自采样的时间误差,低频脉冲情况下误差较小,测量精度高。

(2)测频法:M 法是测量单位时间内的脉数换算成频率。

在设定t 时间内,测量产生N 个脉冲,则信号的周期为f=N/t,测量频率误差 f N/t,相对误差 f/f= N/N,误差主要来自脉冲个数!1计数误差,高频脉冲情况下误差较小,测量精度高。

本系统采用M 法进行测速,其测量原理如下:测量转速的霍尔传感器固定在距齿轮外缘3mm 的支架上,在霍尔元件正对面的喂线轮上贴一小块磁钢,当测速的喂线轮经过霍尔传感器正前方时,改变了磁通密度,霍尔传感器则产生一系列脉冲信号并经过光电耦合器后转化为计数脉冲送入单片机中,单片机将该数据进行处理后就可以得出喂线轮的转速,并将该数据通过串行通讯接口RS232将数据传输到上位机,显示速度变化。

单片机测量电机转速的系统原理如图1所示。

单片机测量电机转速主要包括三个过程:信33第29卷第2期2009年6月黑龙江冶金Heilongjiang MetallurgyVol.29 No.2June2009号转换、采集过程;信号运算处理、分析过程;速度、长度显示。

图1 单片机测量电机转速的基本原理(1)信号转换、采集过程主要是将喂线机电机的转速信号转换成单片机可以处理的信号。

首先将电机的转速信号通过霍尔传感器转换成对应频率的脉冲信号,并将脉冲信号送入单片机进行采集。

(2)信号运算处理过程主要是把采入单片机系统的经过转换的信号通过软件和算法进行运算处理和分析,得出喂线机的喂线速度和喂线长度。

(3)单片机C PU 将处理后的数据在LC D 上显示出来。

2 单片机部分的硬件设计根据工作原理设计出硬件部分包括三部分:信号检测处理部分、信号通讯部分、信号抗干扰部分。

2.1 信号检测处理部分这个部分主要包括两个方面的内容:(1)检测元件:本系统选用的检测元件为DN6837的开关集成霍尔传感器。

集成霍尔元件片内设有稳压电路、施密特电路,通过晶体管的集电极输出信号,并且通过的脉冲信号不需要进行整形。

这种传感器具有时滞特性,此特性可以防止噪声干扰。

此元件是OC 门,需要在输出端与电源之间接一个1.5k 电阻,为了提高其带负载能力,接一个三极管放大电路,电路如图2所示。

图2 检测元件的后续电路(2)处理器:本系统选用ATMEL 公司生产的MCS-51系列AT89C52单片机作为处理器,内置8K 字节电擦除可编程EEPROM 片内程序存储器和256字节RAM,片内程序存储器空间能满足本系统程序存储之需要,可省去片外EPROM 程序存储器和地址锁存器,使电路结构简捷,AT89C52单片机还具有性能价格比高,控制方式可靠,保密性强,功耗低,应用灵活、方便等特点。

2.2 信号通讯部分系统设计为了精确显示反映速度变化,设计一个通过串行通讯接口RS232传输数据信号,选用了MAX232芯片,将信号传输到上位机,通过软件接口显示速度变化,从而准确实现速度在线检测。

2.3 信号抗干扰部分(1)反向隔离:光电隔离电路主要功能是为了防止外部信号与单片机CPU 产生干扰,将外部矩形方波电压信号再经过一个TLP521-1光电隔离器进行隔离,然后再一次经过74LS14施密特反向器整型后进入单片机C PU 系统,且CP U 加隔离后进入驱动系统。

(2)看门狗:为了系统设计可靠性,采用了MAX705复位/看门狗电路,主要功能是防止程序运行时失控和提供外部复位功能。

当系统受到干扰,程序发生∀飞逸#或∀死机#时,看门狗可以使程序复位。

(3)抗干扰稳压电源:主要为控制器其它各部分电路提供可靠的工作电源。

电源电压首先经DC~DC 变压器降压,再经整流、滤波及不同的稳压电路之后,一方面为给定电路提供稳定的设定电压,另一方面也为驱动执行电路提供可靠的工作电源。

外部信号提供的工作电源电压为DC24V,而设计的硬件控制接口工作电压为DC5V,因此需要设计个电源模块由DC24V 转换为DC5V,即DC~DC 转换电源模块。

3 系统的软件设计该系统的软件设计思想采用模块程序设计思想,将该程序分解为若干个功能相对独立的较小的程序模块,这样不仅设计简单而且调试比较方便、直观。

本系统软件可分为主程序、数据处理程序、按键处理程序、中断服务子程序和显示程序五个部分。

其中主程序主要完成初始化功能,包括显示器的初始化、显示缓存的初始化、定时器的初始化、外部中断的初始化以及标志位的初始化。

(下转37页)34黑 龙 江 冶 金第29卷图2 双模控制器系统框图地址设为0x260。

xPC 不提供对光电编码器的支持,所以需要自行开发这些板卡在xPC 下的驱动程序。

这里采用C 代码编写S 函数的方法实现驱动模块。

码盘S 函数中输出函数如下:static void mdlOutputs(SimStruct *S,int-T tid){#ifndef MATLAB-MEX-FILEuint16-T Val,tVal;uint-T baseAddr =B ASE;real-T *y;y=ssGetOutputPortSignal(S,0);tVal =rl32eInpW ((unsigned short )(baseAddr));Val =(tVal&0xfffc)>>2;y[0]=Val;#endif}由于Matlab 环境下m 文件编写的模块无法进行实时仿真,所以各模块都使用Simulink 编制,确实不宜用Simulink 编制的,可以使用C 代码编写S函数的方法实现。

搭建好MATLAB/Simulink 下的模型后,就可以通过RTW 生成c 代码,下载到目标机中,对转台的位置进行实时控制了。

xPC 提供了多种操作实时仿真的方法,可以在宿主机上用MATLAB 的命令行,或者通过宿主机上xPC 的远程控制工具控制实时仿真。

3 结 语本文实现了转台控制系统的实时仿真,在Matlab/Simulink/RTW/xPC 环境下实现了整个系统的软件。

在纯数学仿真阶段编制算法的Simulink 模型可直接用于实时仿真,便于快速原型化。

参考文献[1]杨 涤,李立涛,杨 旭,等.系统实时仿真开发环境与应用[M].清华大学出版社.2002(3):189-207.[2]The Math works inc.xPC Target User ∃s Guide [EB/OL ].[2006-12-06].http://www.math /access/helpdesk/help/pdf-doc/xpc/xpc-target-ug.pd f.[3]刘小莉,韩加蓬.MATLAB/xPC 环境下数据采集系统的设计[J].山东理工大学学报(自然科学版).2007,21(4):28-30.[4]翟 坤,杨 涤,刘振刚,曲 溪.采用xPC 实现转台的位置伺服系统[J].系统工程与电子技术.2005,27(4):737-739.(上接34页)图3 主程序流程图4 结 语此系统提出了以AT89C52单片机为核心控制,通过对硬件软件的设计,完成了对喂线机中电机转速的在线检测控制系统,利用了单片机优越的编程、控制性能,充分发挥单片机的核心地位,集机电一体化技术、智能仪器仪表技术于一体,以达到使系统高度集成化,且系统硬件结构简单合理,具有十分广阔的应用前景。

参考文献[1]何立民.MCS-51系列单片机应用系统设计系统配置与接口技术[M ].北京航天航空大学出版社,1990.[2]谭浩强.C 语言程序设计[M].清华大学出版社,1991.[3]陈伯时.电力拖动自动控制系统[M].机械工业出版社,1992.37第2期于月芬:基于xPC 的转台控制实时仿真系统设计。

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