直流电机测速器

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基于C51单片机直流电机测速仪设计

基于C51单片机直流电机测速仪设计摘要：电机的转速是各类电机运行过程中的一个重要监测量，测速装置在电机调速系统中占有非常重要的地位，特别是数字式测速仪在工业电机测速方面有独到的优势。

本文介绍了一种基于C51单片机的光电传感器转速测量系统的设计。

系统采用对射式光电传感器产生与齿轮相对应的脉冲信号，使用AT89C51单片机采样脉冲信号并计算每分钟内脉冲信号的数目，即电机对应的转速值，最终系统通过LCD实时显示电机的转速值。

经过软硬件系统的搭建，分别通过Protues软件系统仿真实验和实际电路搭建检查实验。

仿真实验表明本系统满足设计要求，并且结构简单、实用。

整个直流电机测速系统在降低测速仪成本，提高测速稳定性及可靠性等方面有一定的应用价值。

关键词：转速测量；光电传感器；单片机Based On C51 SCM Single DC Motor Speedometer DesignABSTRACT：Motor speed is all kinds of motor operation is an important process to monitor the amount of speed measuring device in the motor control system occupies a very important position, Especially the digital speedometer in the industrial motor speed has unique advantage. This paper describes a photoelectric sensor 51 SCM-based speed measurement system design. System uses a beam photoelectric sensor generates a pulse signal corresponding to the gear, the use of a sampling pulse signal AT89C51 SCM and calculating the pulse per minute, the number of signals that the speed of the motor corresponding to the value of the final system time through the LCD display the motor speed value.After a hardware and software system structures, respectively, through Protues software system to build the actual circuit simulation and experimental examination. Simulation results show that the system meets the design requirements, and the structure is simple and practical. DC Motor Speed entire system in reducing speedometer costs, improve reliability, speed stability and a certain application value.Keywords: Speed measurement; Photoelectric; Single chip micyoco目录1 绪论 (1)1.1 数字式转速测量系统的发展背景 (1)1.2 转速测量在国民经济中的应用 (1)1.3主要研究内容 (2)1.4 设计的目的和意义 (2)2 转速测量系统的原理 (4)2.1 转速测量原理 (4)2.2 转速测量计算方法 (5)3转速测量系统设计方案 (7)3.1 直流电机转速测量方法 (7)3.2 设计任务及方案 (8)4 直流电机测速系统设计 (9)4.1 单片机AT89C51介绍 (9)4.2 转速信号采集 (14)4.2 转速信号处理电路设计 (16)4.4 最小系统的设计 (17)4.4.1复位电路 (17)4.4.2 晶振电路 (20)4.5 显示部分设计 (20)5 直流测速系统仿真 (24)5.1 直流测速系统仿真 (24)5.1.1单片机最小系统仿真 (25)5.1.2 数码管显示仿真 (25)5.2 主程序流程设计 (26)5.2.1 主程序流程设计 (26)5.2.2 定时器的初始化 (27)5.3 实际电路实验 (28)参考文献 (30)致谢 (31)1 绪论1.1 数字式转速测量系统的发展背景在现代工业自动化高度发展的时期，几乎所有的工业设备都离不开旋转设备，形形色色的电机在不同领域发挥着很重要的作用。

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概述直流测速发电机是一种将机械能转化为电能的设备，其工作原理是通过将旋转的磁场和导体之间的相对运动转化为感应电动势，进而产生电流。

电磁感应电磁感应是直流测速发电机工作的基础原理。

它是指当导体在磁场中运动或磁场变化时，导体内会产生感应电动势和感应电流。

这是由于磁场变化引起了导体中的电子运动，从而生成电动势。

旋转磁场直流测速发电机中需要产生一个旋转的磁场，以便与导体相对运动，从而产生感应电动势。

旋转磁场可以通过使用定子绕组和电流通路进行实现。

定子绕组通常由直流电源供电，电流通过电枢绕组，产生一个磁场。

导体和电枢导体是指直流测速发电机中的旋转部分，它通常由铜制成，在转子上安装有导条或导线。

导体与旋转的磁场之间的相对运动将导致感应电动势的产生。

电枢是连接到导体的电路系统，它可以将感应电动势转化为电流。

电枢是直流测速发电机的输出端，通过连接负载，可以将电能传送到外部电路。

工作过程当导体中的旋转磁场相对电枢运动时，由于电磁感应的作用，电枢中将产生感应电动势。

感应电动势的大小和方向取决于磁场的大小、导体与磁场的相对速度以及导体的几何形状。

一旦感应电动势产生，电枢中将流过感应电流。

感应电流的大小和方向取决于电枢的阻抗和外部电路的负载特性。

直流发电机的稳定性直流测速发电机具有优良的稳定性，这是由于旋转磁场和导体之间的相对运动产生了恒定的感应电动势。

即使负载发生变化，感应电流也可以自动调整以适应负载特性。

然而，在高速旋转时，还需考虑惯性力对导体的影响，以及电机的机械稳定性和动态特性。

应用领域直流测速发电机的工作原理和稳定性使其在许多领域得到广泛应用。

以下是一些常见的应用领域：1.火车牵引2.汽车发电机3.风力发电4.水力发电5.汽轮机发电6.车载发电结论直流测速发电机是一种将机械能转化为电能的设备，其工作原理是通过将旋转的磁场和导体之间的相对运动转化为感应电动势，进而产生电流。

它具有良好的稳定性和多种应用领域。

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

目录
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
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磁场，图 c是主磁场和电枢磁场的合成磁场。
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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

单片机控制电动机调速测速器(修改) (2)

红外对管器件测转速
• 在本项目中，我们对转速的采集所采用的传感器是红外对管。我们所采用红外对管的原因有如下几点： • 1、红外对管的价格便宜。 • 2、红外对管的灵敏度虽然不是很高但完全能够满足低压直流电机的速度采集。 • 3、红外对管的驱动和信号转换电路比较简单。
红外对管
• • 红外对管是红外线发射管与光敏接收管，或者红外线接收管，或者红外线接收头配合在一起使用时候的总称。红外线在光谱中波长自0.76至400微米的一段称为红外线，红外线是不可见光线。所有高于绝对零度（-273.15℃）的物质都可以产生红外线。现代物理学称之为热射线。医用红外线可分为两类：近红外线与远红外线。红外线发射管红外线发射管在LED封装行业中主要有三个常用的波段，如下850NM、875NM、 940NM。根据波长的特性运用的产品也有很大的差异，850NM波长的主要用于红外线监控设备， 875NM主要用于医疗设备，940NM波段的主要用于红外线控制设备。EG：红外线遥控器、光电开关、光电计数设备等。光敏接收管它是一个具有光敏特征的PN结，属于光敏二极管，具有单向导电性，因此工作时需加上反向电压。无光照时,有很小的饱和反向漏电流（暗电流）。此时光敏管不导通。当光照时,饱和反向漏电流马上增加，形成光电流,在一定的范围内它随入射光强度的变化而增大。红外线接收管红外线接收管功能与光敏接收管相似只是不受可见光的干扰，感光面积大，灵敏度高，属于光敏二极管，一般只对红外线有反应。红外线接收头就是在红外线接收管的基础上增加了对微弱信号进行放大的处理的电路，类似与三极管的放大效果。
目录目录
第一章任务与要求第二章硬件电路设计第三章软件设计
第一章项目描述
单片机控制直流电动机调速，单片机属于前端的控制级，只需要能够产生可调的PWM波形就可以，PWM 脉宽调制，调节电机的输入占空比就可以控制电机的平均电压，控制转速。驱动级，在控制级后。因为单片机弱电不能直接驱动电机这样的强电，所以需要用功率开关器件（如MOSFET等）来驱动电机。基本思路就是通过弱电控制强电（本任务控制的为小型直流电动机）。通过测速元件及LCD显示，在屏幕上能看到电机的转速，这就是最简单的单片机调速测速器。本设计以单片机为核心，应用红外传感器，电机驱动电路和LCD显示来实现的。

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。

实验13--直流电机测速实验

4562、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±1r/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:WORD, DATA_8279:WORDEXTRN 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 5 ;0832调整幅度.STACK 200.DATAIO8259_0 DW 00F0HIO8259_1 DW 00F1HRD_IO8259 DW 0000HCon_8253 DW 00E3HT0_8253 DW 00E0HT1_8253 DW 00E1HDA0832 DW 00D0HIO_Bit8_BaseAddress DW ?PCI_IO_BaseAddress0 DW ?PCI_IRQ_NUMBER DB ?INT_MASK DB ?INT_Vector DB ?INT_CS DW ? ;保护原中断入口地址INT_IP DW ?msg0 DB 'BIOS不支持访问PCI $'msg1 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$'msg4 DB '读IRQ号出错$'buffer DB 8 DUP(0) ;显示缓冲区，8个字节buffer1 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 ;保存上一次采样时定时器的值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,将偏移地址转化为实地址CALL ModifyVector ;修改中断向量、允许中断MOV bNeedDisplay,1 ;显示初始值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 ;保存上一次采样时定时器的值CALL DAC0832 ;初始D/ACALL Init8253CALL Init8259STIMAIN: CALL IfExitCALL GetKeyA ;按键扫描JNB Main1JNZ Key1Key0: MOV AL,VoltageOffset ;0号键按下，转速提高ADD AL,VOLTAGECMP AL,VOLTAGEJNB Key0_1MOV AL,0FFH ;最大Key0_1: MOV VOLTAGE,AL ;D/ACALL DAC0832JMP Main2Key1: MOV AL,VOLTAGE ;1号键按下，转速降低SUB AL,VoltageOffsetJNB Key1_1XOR AL,AL ;最小Key1_1: MOV VOLTAGE,ALCALL DAC0832 ;D/AJMP Main2Main1: CMP bNeedDisplay,0JZ MAINMOV bNeedDisplay,0 ;1s定时到刷新转速Main2: CALL RateTest ;计算转速/显示JMP MAIN ;循环进行实验内容介绍与测速功能测试;转速测量/显示RateTest: MOV AX,CountMOV BL,10DIV BLCMP AL,0JNZ RateTest1MOV AL,10H ;高位为0，不需要显示RateTest1: MOV buffer,AHMOV buffer+1,ALMOV AL,VOLTAGE ;给0832送的数据AND AL,0FHMOV buffer+4,ALMOV AL,VOLTAGEAND AL,0F0HROR AL,4MOV buffer+5,ALMOV buffer+2,10H ;不显示MOV buffer+3,10HMOV buffer+6,10HMOV buffer+7,10HLEA SI,bufferLEA DI,buffer1MOV CX,8REP MOVSBLEA SI,bufferCALL Display8 ;显示转换结果RETTimer0Int: MOV bNeedDisplay,1MOV AX,NowCountSHR AX,1SHR AX,1MOV Count,AX ;转一圈,产生四个脉冲,Count = NowCount/4MOV NowCount,0RETIntProc: PUSH AXPUSH DXCALL ClearIntMOV DX,RD_IO8259IN AL,DXIN AL,DX ;判断由哪个中断源引起的中断CMP AL,08HJNZ IntProc1CALL Timer0IntJMP IntProc2IntProc1: CMP AL,0FHJNZ IntProc2CALL CountIntIntProc2: MOV DX,IO8259_0MOV AL,20HOUT DX,ALPOP DXPOP AXIRETCountInt: MOV DX,Con_8253MOV AL,40HOUT DX,AL ;锁存MOV DX,T1_8253IN AL,DXMOV AH,ALIN AL,DXXCHG AL,AH ;T1的当前值XCHG AX,kpTimeSUB AX,kpTimeCMP AX,100JB CountInt1 ;前后二次采样时间差小于100，判断是干扰INC NowCountCountInt1: RETInit8253 PROC NEARMOV DX,Con_8253MOV AL,34HOUT DX,AL ;计数器T0设置在模式2状态,HEX计数MOV DX,T0_8253MOV AL,12HOUT DX,ALMOV AL,7AHOUT DX,AL ;CLK0=31250Hz,1s定时MOV DX,Con_8253MOV AL,74HOUT DX,AL ;计数器T1设置在模式2状态,HEX计数MOV DX,T1_8253MOV AL,0FFHOUT DX,ALMOV AL,0FFHOUT DX,AL ;作定时器使用RETInit8253 ENDPInit8259 PROC NEARMOV DX,IO8259_0MOV AL,13HOUT DX,ALMOV DX,IO8259_1MOV AL,08HOUT DX,ALMOV AL,09HOUT DX,ALMOV AL,7EHOUT DX,ALRETInit8259 ENDP;数模转换，A-转换数字量DAC0832 PROC NEARMOV DX,DA0832MOV AL,VOLTAGEOUT DX,ALRETDAC0832 ENDP;IfExit、InitPCI、ModifyAddress、ModifyVector、ClearInt、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，将转速调节到25、50、75，观察转盘有什么现象出来。

直流测速发电机的基本结构和工作原理

正比，因此只要用一个直流压表就可测出速度大
小及方向
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结构
原理课堂练习
Block Diagram
基本结构工作原理
课堂练习
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结构原理课堂练习流测速发电机的结构直流测速发电机的外形如图所示，其结构与直流伺服电机基本相同，定子装有励磁绕组，加直流励磁电压。电枢有有槽电枢、无槽电枢、空心杯电枢、印刷绕组电枢等，电枢接测量仪器或仪表。
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结构
原理课堂练习
1.直流测速发电机的结构与直流伺服电机基本相同，
定子装有
，加
。电
枢有有槽电枢、无槽电枢、
电枢、印
刷绕组电枢等，电枢接
或仪表。
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结构
原理课堂练习
课堂练习——原理
1、直流测速发电机的电枢静止时，不会产生感
应电动势，输出电压为
；电枢转动时，电
枢切割磁力线，产生感应电动势，输出电动势和
与成正比。由于输出电压与转子的转速成
直流测速发电机的原理
直流测速发电机的工作原理如图，电枢静止时，不会产生感应电动势，输出电压为零；电枢转动时，电枢切割磁力线，产生感应电动势，输出电动势和输出电压与转速成正比。由于输出电压与转子的转速成正比，因此只要用一个直流压表就可测出速度大小及方向。
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结构
原理课堂练习
课堂练习——结构

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：在电机结构之中，直流型的电机在性能上具有极高的优势，随着时代的飞速发展，有关直流电机的应用范围也越发广泛。

但是，传统的直流电机的工作性质决定它会面临有关运转方面的问题，如何进行转速控制便成为困扰直流电机发展与应用的重要原因。

而直流电机控制系统的出现，很好地缓解了这方面的问题，不但提高了直流电机的稳定性与精准性，同时还能够对直流电机开展有效的调速控制，以此来满足我国对相关设备的应用需求。

正因如此，本文就直流电机调速控制加以分析，并以此为基础开展相应的测速系统设计。

关键词：直流电机；调速控制；测速系统电子技术是新时代发展的基础，对于人们的日常生活有着极为重要的影响，随着我国科学技术的不断提升，有关直流电机的成本也在不断降低，在这一过程中，直流电机本身所具备的优良特性也会得到有效发挥，在发展前景方面也会更加乐观。

此外，由于直流电机本身在控制方面相对简单，且自身所具备的应用性比较强，在进行设计的过程中，只需要对其自身调速稳定内容进行优化即可。

但是，当前我国在有关这方面的控制技术上还存在着一定程度的问题，很多计算过程十分复杂，很难将直流电机的调速控制工作完全发挥出来。

正因如此，本文就这方面进行调速与测速系统的控制与设计，以此来确保整个电机设备的稳定性与安全性能够得到有效提升。

一、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[1]。

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[2]。

本文针对直流电机进行相应的系统设计，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在P3.4以及P3.7这两部分，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。

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。

直流电机转速测量仪

智能仪表设计基础课程设计课题名称直流电机转速测量仪学生姓名所在班级指导教师扬州大学能源与动力工程学院二〇一年九月总目录第一部分：任务书第二部分：课程设计报告第一部分任务书《智能仪表课程设计》课程设计任务书一、课题名称温度测量仪设计二、设计内容及设计要求利用Pt100热电阻作为测温元件，设计一个温度测量仪，具有下面的功能：1. 测量范围为0℃～500℃，精度误差小于1℃。

2. LCD液晶显示当前温度值和温度动态曲线3. 通过继电器通断控制温度范围45℃～85℃4. 具有RS232通信接口。

三、时间安排第一周：星期一～星期二：布置任务，熟悉资料，确定仪表的功能要求、性能指标。

熟悉实验板原理图和印刷板图。

星期三～星期五：进行仪表的方案选择，确定主要芯片、工作方式、输入输出信号的接口方式、键盘和显示方式、以及通信方式。

进行硬件设计和元器件选择，画出硬件原理图。

第二周：星期一～星期五：根据硬件原理图，焊接硬件电路；测试硬件电路的功能；软件设计，包括软件需求说明、软件结构框图、主要软件功能模块的流程图；编写程序。

第三周：星期一～星期三：调试程序，联调软件和硬件。

星期四～星期五：写课程设计报告。

四、应交成果应交成果包括：⏹纸质课程设计报告和电子文档；⏹硬件原理图的Protel99se文件，程序；⏹可以演示的硬件和软件成果。

五、课程报告内容课程设计报告应包括下列部分：⏹课程设计任务书⏹仪表的功能要求、性能指标要求。

⏹方案选择：提出多种方案，进行方案比较，说明选定方案的理由，描述硬件和软件的功能分工。

⏹硬件设计：包括硬件结构框图、原理图及其各个主要环节的工作原理说明，元器件选择的计算方法或者理由，利用提供的实验板焊接元器件。

⏹软件设计：首先提出软件的功能需求，然后进行软件的结构设计，再画出主要功能模块的软件框图。

⏹程序编写和调试。

⏹设计小结。

报告中硬件原理于用Protel99se画出，软件框图和程序流程图用Microsoft Visio画出。

直流调速器的工作原理

直流调速器的工作原理令狐采学直流调速器就是调节直流电动机速度的设备，上端和交流电源连接，下端和直流电动机连接，直流调速器将交流电转化成两路输出直流电源，一路输入给直流电机砺磁（定子），一路输入给直流电机电枢（转子），直流调速器通过控制电枢直流电压来调节直流电动机转速。

同时直流电动机给调速器一个反馈电流，调速器根据反馈电流来判断直流电机的转速情况，必要时修正电枢电压输出，以此来再次调节电机的转速。

直流电机的调速方案一般有下列3种方式：1、改变电枢电压；（最长用的一种方案）2、改变激磁绕组电压；3、改变电枢回路电阻。

其实就是可控硅调压电路，电机拖动课本上非常清楚了直流调速分为三种：转子串电阻调速，调压调速，弱磁调速。

转子串电阻一般用于低精度调速场合，串入电阻后由于机械特性曲线变软，一般在倒拉反转型负载中使用调压调速，机械特性曲线很硬，能够在保证了输出转矩不变的情况下，调整转速，很容易实现高精度调速弱磁调速，由于弱磁后，电机转速升高，因此一般情况下配合调压调速，与之共同应用。

缺点调速范围小且只能增速不能减速，控制不当易发生飞车问题。

直流调速器直流调速器是一种电机调速装置，包括电机直流调速器,脉宽直流调速器,可控硅直流调速器等.一般为模块式直流电机调速器，集电源、控制、驱动电路于一体，采用立体结构布局，控制电路采用微功耗元件，用光电耦合器实现电流、电压的隔离变换，电路的比例常数、积分常数和微分常数用PID适配器调整。

该调速器体积小、重量轻，可单独使用也可直接安装在直流电机上构成一体化直流调速电机，可具有调速器所应有的一切功能。

直流调速器使用条件• 1.海拔高度不超过1000米。

（超过1000米，额定输出电流值有所降低）2.周围环境温度不高于40℃不低于-10℃。

3.周围环境相对湿度不大于85[%]，无水凝滴。

4.没有显着震动和颠簸的场合。

5.周围介质无爆炸危险，无足以腐蚀金属和破坏绝缘的气体及导电尘埃。

微型直流电动机无传感器测速的虚拟仪器设计

袁宝国
（海第Ｚ．业大学，海２１０）上Ｉ上０２９
中图分类号：Ｍ３Ｔ３
文献标识码：Ｅ
示。电流互感器将脉动电流升压后送入后续电路处。
文章编号：０４—７１（０６１Ｏ４０１００８２０）１一Ｏ４— ２
高档的测量中。电流互感器结构简单，只是频带不是很宽。
转速测量只对信号的频率感兴趣，转换的精度没有要求，对
式的仪表显示。本文将通过ＬｂＩＷ设计一个可以测定直因而对频带的要求不是十分严格。本文考虑采用电流互感ａＶＥ流电动机转速的无传感器的虚拟转速表。器取样及电流一电压转换。
脉动信号频率不高，般，＜２ｋｚ因此对数据采集卡一ｎＨ，
几乎没有什么要求。本文选用了价廉的ＰＩ６２。取样电Ｃ一２１路后端与采集卡配套的接线端子相连，通过配套的电缆再Ｃ６ＬＢ一８Ｐ将信号送入Ｐｃ机ＰＩＣ插槽上的数据采集卡。
（）电阻取样ａ
（）电流互感器取样ｂ
（）霍尔元件取样ｃ
图１三种取样及电流一电压转换电路
用电阻取样及电流一电压转换的优点是电路简单、频通带宽。缺点主要是当被测电机电流较大时，在取样电阻上产
生的较大压降而直接影响电机端供电电压的精度，带来转速误差。霍尔元件因其转换精度高、频带宽、价格贵，往往用于
（）去噪４
１为奇数时，２；ｃ＝。如果能够测量出该脉动电流的基频频率，那么电机转速也就可以间接地测得：６ｆ０．

直流测速发电机在自动控制系统中主要起什么作用

直流测速发电机在自动控制系统中主要起什么作用直流测速发电机广泛应用于各种自动控制系统中，其主要作用是实时测量和反馈系统中的转速信息。

通过准确获取转速数据，直流测速发电机能够对自动控制系统进行精准的调节和控制，确保系统的稳定运行和高效性能。

本文将从控制系统的角度详细探讨直流测速发电机在自动控制系统中的作用。

一、转速控制直流测速发电机作为转速传感器，可以通过测量输出的电压信号转化成转速数据，反馈给自动控制系统。

在转速控制系统中，直流测速发电机起到了重要的作用。

通过与控制系统的连接，直流测速发电机可以提供准确的转速信息，帮助控制系统实时监测和控制转速。

控制系统可以通过对直流测速发电机的信号进行分析和比较，调节相关参数，确保设备按照预定转速运行。

二、位置控制除了转速控制，直流测速发电机还可以用于位置控制。

在这种情况下，直流测速发电机可以作为位置传感器来使用。

通过测量输出的位置信号，控制系统可以准确地判断和控制执行机构的位置。

通过与其他控制元件的配合，如电机驱动器等，系统可以实现精准的位置调节和控制。

三、闭环反馈直流测速发电机在自动控制系统中的另一个重要作用是提供闭环反馈。

在自动控制系统中，闭环反馈是实现精确控制的关键之一。

直流测速发电机作为转速传感器，通过实时监测系统的转速，并将数据反馈给控制器，控制器根据这些数据进行实时调节。

通过不断比较实际转速与目标转速，系统可以快速响应，及时调整控制参数，保持系统的稳定性和高效性。

四、故障诊断直流测速发电机还可以用于故障诊断。

在自动控制系统中，故障的发生会导致系统运行的异常或失控。

通过监测直流测速发电机的输出信号，控制系统可以检测出异常值或故障信号，并及时采取措施，以避免进一步的故障。

直流测速发电机的故障诊断功能可以帮助控制系统实现故障的自动排除和修复，提高系统的可靠性和稳定运行时间。

总结来说，直流测速发电机在自动控制系统中主要起到转速测量、位置控制、闭环反馈和故障诊断等重要作用。

直流电机的测速实验

实验十四直流电机的测速实验一、实验目的1、掌握直流电机的工作原理。

2、了解开关型霍尔传感器的工作原理和使用方法。

3、掌握电机测速的原理。

二、实验原理直流电机是我们生活当中常用的一种电子设备。

其内部结构如下图14-1所示：图14-1 直流电机结构图下面就上图来说明直流电机的工作原理。

将直流电源通过电刷接通电枢绕组，使电枢导体有电流流过，由于电磁作用，这样电枢导体将会产生磁场。

同时产生的磁场与主磁极的的磁场产生电磁力，这个电磁力作用于转子，使转子以一定的速度开始旋转。

这样电机就开始工作。

为了能够测定出电机在单位时间内转子旋转了多少个周期，我们在电机的外部电路中加入了一个开关型的霍尔原件（44E），同时在电子转子上的转盘上加入了一个能够使霍尔原件产生输出的带有磁场的磁钢片。

当电机旋转时，带动转盘是的磁钢片一起旋转，当磁钢片旋转到霍尔器件的上方时，可以导致霍尔器件的输出端高电平变为低电平。

当磁钢片转过霍尔器件上方后，霍尔器件的输出端又恢复高电平输出。

这样电机每旋转一周，则会使霍尔器件的输出端产生一个低脉冲，我们就可以通过检测单位时间内霍尔器件输出端低脉冲的个数来推算出直流电机在单位时间内的转速。

直流电机和开关型霍尔器件的电路原理图如下图14-2所示：图14-2 直流电机、霍尔器件电路图电机的转速通常是指每分钟电机的转速，也就是单位为rpm，实际测量过程中，为了减少转速刷新的时间，通常都是5～10秒刷新一次。

如果每6秒钟刷新一次，那么相当于只记录了6秒钟内的电机转数，把记录的数据乘10即得到一分钟的转速。

最后将这个数据在数码管上显示出来。

最后显示的数据因为是将数据乘以10，也就是将个位数据的后面加上一位来做个位即可，这一位将一直为0。

如：45*10变为450，即为在“45”个位后加了一位“0”。

由此可知，这个电机的转速的误差将是20以内。

为了使显示的数据能够在数码管是显示稳定，在这个数据的输出时加入了一个16位的锁存器，把锁存的数据送给数码管显示，这样就来会因为在计数过程中，数据的变化而使数码管显示不断变化。

HAL库直流电机编码测速（L298N驱动）笔记

HAL库直流电机编码测速（L298N驱动）笔记主函数开始后的处理流程：1.外设初始化：HAL_Init()2.系统时钟配置RCC振荡器初始化：HAL_RCC_OsConfig()RCC时钟初始化：HAL_RCC_ClockConfig()系统滴答定时器初始化：HAL_SYSTICK_Config()3.按键GPIO初始化GPIO端⼝时钟使能：__HAL_RCC_GPIOA_CLK_ENABLE()⼯作模式激活下拉或上拉引脚初始化：HAL_GPIO_Init()4.串⼝初始化串⼝GPIO端⼝使能：__HAL_RCC_GPIOA_CLK_ENABLE()串⼝初始化(包含串⼝硬件初始化)：HAL_UART_Init()5.编码器定时器初始化定时器时钟使能：__HAL_RCC_TIM3_CLK_ENABLE()编码器GPIO引脚初始化GPIO端⼝时钟使能：__HAL_RCC_GPIOB_CLK_ENABLE()⼯作模式激活下拉或上拉引脚初始化：HAL_GPIO_Init()编码器中断优先级配置设置中断优先级：HAL_NVIC_SetPriority()使能中断请求：HAL_NVIC_EnableIRQ()定时器基本环境初始化：HAL_TIM_Base_Init()定时器时钟源配置：HAL_TIM_ConfigClockSource()定时器输⼊捕获环境初始化：HAL_TIM_IC_Init()定时器主输出模式同步：HAL_TIMEx_MasterConfigSynchronization()定时器输⼊捕获配置：HAL_TIM_IC_ConfigChannel()6.编码器定时器启动：HAL_TIM_Base_Start()7.L298N定时器初始化基本环境初始化：HAL_TIM_Base_Init()时钟源配置：HAL_TIM_ConfigClockSource()⽐较输出初始化（包含mcu硬件初始化）：HAL_TIM_PWM_Init()初始化：HAL_TIM_Base_MspInit()反初始化：HAL_TIM_Base_MspDeInit()主输出模式同步：HAL_TIMEx_MasterConfigSynchronization()刹车和死区时间配置：HAL_TIMEx_ConfigBreakDeadTime()通道⽐较输出配置：HAL_TIM_PWM_ConfigChannel()定时器实际时钟频率为：72MHz/(定时器预分频+1)=36MHzPWM频率为：定时器实际时钟频率/(定时器周期+1)，[定时器周期为900的话，36MHz/(900+1)=40Khz]实际PWM频率为：PWM频率/(⾼级定时器重复计数寄存器值+1)，[⾼级定时器重复计数寄存器值为0的话，40KHz/0+1=40KHz] PWM占空⽐为：定时器通道⽐较输出脉冲/定时器周期*100%，占空⽐为50%时电机不转。

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。