各种转速测试方案
手持式转速测试仪
手持式转速测试仪设计The Design of Handheld Speed Tester届系专业学号学生姓名指导老师完成日期 2012年5月15日毕业设计成绩单毕业设计任务书毕业设计开题报告摘要本文介绍了一种基于单片机的转速测试仪，以便于人们可以方便的测出所用电机的转速。
文中简单说明了三种转速测量的方法和几种不同的设计方案，最终选定反射式光电传感器方案。
整个系统由转速信号采集部分、电压调整部分、显示部分、单片机部分四部分组成，采集的转速信号通过单片机计算得到电机的转速。
其中单片机STC10F08XE、复位电路、时钟电路等构成整个系统的核心。
转速信号采集部分采用反射式光电传感器将转速信号转变成电信号。
信号处理部分采用三极管将转速信号转换成数字信号送入单片机。
显示部分采用4位共阳极数码管。
软件部分，采用keil C编程，主要用外部中断0和定时器0计算1min电机的转速。
最终实现：可以通过该设计测出所测电动机的转速，并用数码管显示出来。
关键词：测速单片机数码管显示AbstractThis article describes the speed tester based on single chip processor, so people can measure the speed of the motor easily. This paper gives a brief introduction of three methods of speed measurement and several different designs, the final selection is reflective photoelectric sensor solutions.The system consists of speed signal acquisition part, voltage regulation part, showing part and SCM part, the collected speed signal get the speed of the motor through the calculation of the SCM. SCM STC10F08XE, reset circuit, clock circuit constitute the core of the whole system. Speed signal acquisition part uses the reflective photoelectric sensor to change the speed signal to electrical signal. The voltage regulation part uses the transistor to change the speed signal to digital signal and carried it to SCM. Showing part uses four common anode digital tubes. Software part uses keil C programming, mainly use external interrupt 0 and Timer 0 to calculate the speed of 1min motor.Ultimate objective: the motor of the speed can be measured through this design and displayed by the digital tube.Key words: Speed Single-chip Digital tube display目录第1章绪论 (1)1.1数字式转速测量系统的发展背景 (1)1.2 本设计课题的目的和意义 (1)第2章转速测量系统的原理 (2)2.1转速测量方法 (2)2.1.1 M 法( 测频法) (2)2.1.2 T法( 测周期法) (2)2.1.3 M/T法(频率/周期法) (2)2.2转速测量原理 (3)第3章系统方案设计 (4)第4章系统硬件设计 (6)4.1 转速信号采集电路 (6)4.1.1传感器介绍 (6)4.1.2信号采集电路 (7)4.2转速信号处理电路设计 (8)4.3单片机最小系统电路 (8)4.3.1 STC10F08XE单片机的介绍 (9)4.3.2 STC10F08XE芯片主要性能 (9)4.3.3 STC10F08XE引脚功能 (11)4.3.4 晶振电路 (13)4.3.5 复位电路 (14)4.4显示部分设计······································································错误!未定义书签。
直流电机转速测量报告
直流电机转速控制摘要……………………………………………………………一、系统总体设计…………………………………………....1.1系统总体方案.................................................................1.2系统总体框图.................................................................二、模块电路方案比较与论证………………………………2.1 电机驱动……………………………………………….2.2 转速检测……………………………………………….三、系统模块电路的设计……………………………………3.1 键盘…………………………………………………….3.2 显示部分……………………………………………....3.3 电机驱动………………………………………………3.4 转速检测………………………………………………四、软件设计…………………………………………………五、测试方案与测试结果……………………………………5.1 测试方案……………………………………………….5.2 测试结果……………………………………………….5.3 误差分析……………………………………………….六、总体结论…………………………………………………七、附录………………………………………………………八、参考文献…………………………………………………摘要：本作品以TI公司的超低功耗MSP430F149和光电传感器为主要部件，设计并制作了电机转速控制系统。
该系统用脉冲调制（PWM）控制驱动电路，从而改变电机转动，有效的降低了功率浪费和热耗散，降低了对电源的要求。
在测量部分使用光电传感器，有效地提高了测量的灵敏度与精度。
通过转速测量可以有效控制电机的运转。
关键字: MSP430F149 光电传感器脉冲调制（PWM）Abstract:this work by TI company MSP430F149 photoelectric sensor and low power consumption for main components, design and manufacture of the motor speed control system. This system by using a pulse modulation (PWM) control circuit, which drive motor rotation, effectively reduce the waste and heat dissipation power, reduced to power requirements. In some measure photoelectric sensor, effectively improve the accuracy of measurement and sensitivity. Through measurement can effectively control motor speed of operation.Key words: MSP430F149 photoelectric sensor pulse modulation (PWM)一、系统总体设计1.1系统总体方案根据题目要求，本系统总共分为六大部分：第一部分键盘输入信号控制了电机转速和显示。
霍尔传感器测量转速
测试技术应用案例（霍尔传感器测量转速）
班级:
学号:
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霍尔传感器测量转速
一.霍尔传感器的优点
1.测量范围广：霍尔传感器可以测量任意波形的
电流和电压，如：直流、交流、脉冲波形等。
2.精度高：在工作温度区内精度优于1%，该精度
适合于任何波形的测
3.线性度好：优于
金属导体、半导
物理现象。
当电
的方向施加磁场，。
利用霍尔效应
差U H的基本关系
为:
U H=K H IB K H =1/nq（金属）
式中K H――霍尔系数；n――单位体积内载流子或自由电子的个数；q――电子电量；I――通过的电流；
B――垂直于I的磁感应强度；
利用霍尔效应表达式：U H=K H IB , 当被测物体上装上Ｎ只磁性体时，物体每转一周磁场就变化N次，霍尔电势相应变化N次，输出电势通过放大、整形和计数电路就可以测量被测旋转物的转速。
三.测量设备
本案例以实验室霍尔元件测量
实验设备：CSY2000系列传感器与
位半数显表。
(可调)
5V直流源、转速
转速显示部分。
电源输入端。
）插入数显单元
Fin端。
4.将转速调节中的2V-24V转速电源引入到台面上
转动单元中转动电源2-24VK插孔。
5.将数显单元上的转速／频率表波段开关拨到转
速档，此时数显表指示转速。
6.调节转速调节电压使转动速度变化。
观察数显
表转速显示的变化。
五.实验结果计算
磁体经过霍尔元件，霍尔元件就会发出就会发出一个信号，经放大整形得到脉冲信号，两个脉冲的间隔时间即为周期，通过周期就。
课程设计--电机转速测量仪设计
中国计量学院电机转速测量仪设计学生姓名：指导老师：学院: 现代科技学院专业班级：电气1112014 年 03 月06 日1.绪论2.1任务（1）采用霍尔或光电传感器设计一能测量电机转速的测量仪器。
（2）电机转速在100-3000转/分之间。
（3）动态实时显示，显示稳定，显示位数3位。
（4）可采用传感器结合单片机电路实现。
2.2要求（1）绘制系统框图及电路原理图各一份a.标明所有集成电路的型号、引脚序号、功能。
b.标明所有集成电路的电源电压。
c.标明所有元器件的数值或取值范围。
（2）叙述整个系统的工作原理。
（3）详细记录实施中所遇到的问题及问题产生的原因，是如何解决的。
（4）设计转速测试方案，记录测量结果，并进行适当的误差分析。
（5）调试合格后写出综合设计报告。
（6）你对本次课程设计有何体会、建议、和意见。
2.3方案的选择与论证方案一：霍尔元件测速法霍尔元件测速法是利用霍尔开关元件测转速的。
霍尔开关元件内含稳压电路、霍尔电势发生器、放大器、施密特触发器和输出电路。
输出电平与TTL电平兼容，在电机转轴上装一个圆盘，圆盘上装若干对小磁钢，小磁钢越多，分辨率越高，霍尔开关固定在小磁钢附近，当电机转动时，每当一个小磁钢转过霍尔开关，霍尔开关便输出一个脉冲，计算出单位时间的脉冲数，即可确定旋转体的转速，但由于现有材料的限制，放弃此方案。
方案二：采用反射式光电传感器在测速一端放置反射式红外传感器，当带有遮挡物的电转轴经过时，利用其对红外线的反射能力，接收端检测到信号。
但是电机的空间较小，传感器不能稳定的放置，对测量产生较强的干扰，故放弃此方案。
方案三：采用槽式光电开关采用槽式红外对射式光电开关，集成度高，体积小，功能齐全，电线引出式，电源内藏式具备继电器大功率输出，具备交直流通用型，电压范围宽，抗震性能好，速度检测非常稳定，精度较高，成本低，经过实验可发现槽式式红外光电开关能比较灵敏地测出电机转动的圈数。
利用测量一秒内转过的圈数可测得电机的转速。
滚动轴承支撑的卧式转子一阶临界转速的测试
Equipment Manufacturing Technology No.12，2012滚动轴承支撑的转子，常见于多级离心泵、双吸泵等多种旋转设备中。
在很多情况下，要求设备在一阶临界转速之下运行，这就需要确定转子系统（主要包括转轴、轴承和支座）的一阶临界转速值，尤其是在核电等重要应用场合。
一阶临界转速的确定，一般有理论计算和试验测试两种方法。
理论计算方面，文献[1]指出，在数值上，转子的一阶临界转速与一阶横向振动频率相对应，而一阶横向振动振动频率，取决于转子系统的刚度、阻尼和质量。
转子系统的力学模型中，阻尼和质量较为简单，刚度较为复杂。
刚度包括转轴本身的刚度、滚动轴承的刚度、支座的刚度。
其中，最为重要、且最为复杂的是滚动轴承的径向刚度。
关于轴承刚度的计算与测试，不少学者都进行了研究。
滚动轴承刚度的计算，如果仅仅依据赫兹接触理论，计算结果与实际偏差较大，故还需考虑游隙、油膜、预紧力、转速等诸多因素，这导致了计算过程过于复杂[2~11]。
而且，轴承的加工质量、实际安装状况等不确定性因素的存在，也极有可能导致轴承刚度的理论计算值与真实值相差过大。
所以，通过理论计算轴承刚度，进而计算转子系统的刚度，从而最终计算转子系统的临界转速，很难保证结果的准确性。
在这种情况下，试验的方法显地更加重要。
在试验测试方面，考虑到滚动轴承的游隙、油膜等因素，可能存在的径向刚度不均，油膜刚度非线性等，对测试结果产生较为复杂的影响，所以，一般的采用冲击激励信号的测试方法，但不能作为首选。
较为合适的测试方法，则是加速共振法———调速电机带动转子，不断加速，跨越共振区，进行转子系统一阶临界转速的测定。
在这种测试方法下，轴承的滚动体处于旋转的工作状态，不用考虑游隙、油膜等因素的影响，直接测得了符合工况的临界转速。
但是，这种测试方法对测试设备要求较高，需要具备可调速电机。
锤击法测试一阶横向振动频率，不需要可调速电机，但其要求转子处于静止状态。
基于单片机的转速测试系统
基于单片机的转速测试系统介绍了一种利用89C51型单片机技术实现高精度转速测量系统的方法。
这种测量系统具有数据准确、精度高、体积小、使用方便等优点，具有广阔的应用前景。
标签：转速测量系统;单片机;光电传感器1 转速测试的原理伴随着现代化的生产规模不断地扩大，基于单片机转速测量系统在工业和民用领域中都有很高的使用价值。
国内外的各类转速测量系统都朝着高智能化、高精度化、小型化的方面发展。
在智能化的转速测量系统中可以对转速进行自动高精度测量，大大的提高了实用价值。
转速测试系统的原理是测量旋转中的转子所产生的周期脉冲信號频率。
主要有测周期法、测频率法和测频测周期法三种：①测周期法（T法）测周期法转速通过两脉冲信号产生的间隔宽度决定（脉冲宽度用TP来表示），假设用来采集数据的叶片有N片，那么测量的时间是每转的1/N。
TP通过定时器测得，时钟脉冲计数通过定时器计数获得，在TP内计数值若为M1，那么计算公式为：P是转轴旋转一周脉冲发生器产生的脉冲fc是硬件产生的时钟脉冲频率，单位用HZ来表示N为转速，单位：r/minM1为时钟脉冲影响T法测量额精度误差有两个因素：两脉冲的上升沿触发时间不一样，计数和定时不一致。
这种方法在测量低转速时精度很高，随着速度的不断增加，T法的测量准度也随着降低。
②测频法（M法）测量脉冲发生器所产生的脉冲数m1来测量转速在时间T内完成。
测量精度由于定时时间T和脉冲不能保证同步，以及在T内不能测量外部脉冲的完整周期，捕捉脉冲信号的能力变差。
T要足够的长，才能确保测量结果的准确性。
③测频测周期法测频测周期法即综合了T法和M法，分别对高、低转速测量。
通过测量检测时间和在此检测时间内光电脉冲发生器所产生的脉冲信号来确定转速。
为确保在不同转速的测量准确性，要保证对两种不同脉冲信号进行同步测量。
2 单片机转速测量系统的主要原理单片机转速测量系统在实际应用中，大多数情况下都会被视线安装在相应的设备上，通过对不同类型的传感器产生脉冲信号，这样才能实现对电机的转速的测量。
基于码盘转速测量系统的毕业设计
摘要在控制领域中,经常需要进行各种角度、位移量的测量。
当前，世界上正面临着一场新的技术革命，这场革命的重要基础之一就是测量技术。
测量技术的发展给人类社会和国民经济的各个部门及各个领域带来了巨大的、广泛的、深刻的变化，带动着传统工业和其他新兴产业的更新和变革，是当今人类社会发展的强大动力。
本设计为码盘转速测量系统，用来测量来自外部的不同的转速值。
实现转速的实时测量，显示。
具体应用AT80C51单片机为核心，旋转编码器实时轴转速测量，同时以八位串行段码式LCD显示模块显示。
旋转编码器输出4.25V，8位二进制自然码送入单片机处理经过计算处理，再查表转换为10进制数，送LCD模块显示。
本文从转速测量原理入手，详细阐述了转速测量系统的工作过程，以及硬件电路的设计、显示效果。
本文吸收了硬件软件化的思想，实现了题目要求的功能。
关键词：转速测量，旋转编码器，单片机，LCD显示模块AbstractIn the control field, a variety of angles and displacement measurements often need to be carried out. At present, the world is facing a new technological revolution; one of the most important bases of the revolution is measurement. The development of measurement technology bring s extensive，tremendous and profound changes to human society and all sectors of the national economy, changes the traditional industries and other emerging industries, becomes today's strongest driving force for development of human society .The encoder speed measurement system is designed to measure a different speed from the outside values，to achieve real-time speed measurement and display. Specific application use AT80C51 microcontroller as its core, rotary encoder measures real-time shaft speed, in both 8 serial Segment type LCD display module display. Rotary encoder output a 4.25V, 8-bit binary natural code into the MCU processed and computed, and then look-up table converts to 10 decimal number, sent to LCD display module.In this paper, detailed working process of speed measurement system is started with principle of speed measurement, and hardware circuit design and display. This paper has absorbed the idea of hardware and software to achieve with the subject required functionality.Key words:rotational speed measurement, rotary encoder, microcontroller, LCD display module目录第一章绪论 (1)1.1国内外转速测量技术简介 (1)第二章原理说明及方案选择 (2)2.1转速测量理论的简要介绍 (2)2.2方案选择 (3)2.3方案原理 (3)2.4转速测量参数及电路参数分析 (4)2.4.1MCS-51的定时器/计数器简介 (4)2.4.2定时器模式选择位 (5)第三章硬件电路的设计 (7)3.1单片机的选择 (7)3.1.1 80C51的介绍 (10)3.2旋转编码器的选择 (12)3.2.1 PALD6615-256-C05E简介 (13)3.2.2 PALD6615-256-C05E编码器的应用 (14)第四章显示部分 (15)4.1LED显示器 (15)4.2LCD显示器 (15)4.2.1 LCD的分类及特点 (15)4.2.1笔段式LCD液晶显示器的驱动 (16)4.2.2 LCD显示模块LCDM（Liquid Crystal Display Module） (16)4.3LCD显示器的驱动接口 (17)结论 (19)谢辞 (20)参考文献 (21)附录一系统电路图 (22)附录二程序清单 (23)第一章绪论1.1国内外转速测量技术简介[1]测量角位移的数字编码器，它具有分辨能力强、测量精度高和工作可靠等优点，是测量轴转角位置的一种最常用的位移传感器。
各种转速测试方案
各种转速测试方案转速测试是一种非常重要的测试方法，用于测量物体或系统旋转的速度。
它在各种领域中广泛应用，包括机械工程、汽车工业、电子设备和航空工业等。
下面将介绍几种常见的转速测试方案。
1.光电转速计：光电转速计是一种常用的转速测试仪器。
它利用探头上的光电传感器或磁电传感器来测量物体的旋转速度。
光电转速计的优点是测试结果准确，对不同形状和尺寸的物体适用，且测量范围广泛。
它适用于各种转速测试场景，包括机械轴承、电机驱动系统等。
2.振动传感器：振动传感器是一种通过测量物体的振动来推断旋转速度的测试方法。
它通常与特定的分析仪器配合使用，如频谱分析仪。
通过分析物体振动的频率和幅度，可以计算出物体的转速。
振动传感器适用于一些无法直接接触到物体表面进行测量的场景，如高速转子、大型机械设备等。
3.光栅尺：光栅尺是一种基于光学原理的转速测试方法。
它利用光栅片的周期性结构，通过测量光栅尺上的位移来计算出物体的旋转速度。
光栅尺的优点是测量精度高，适用于高速转动的物体。
它常用于机床、加工中心等工业领域。
4.频率计：频率计是一种将物体的旋转周期转换为频率的转速测试方法。
它通过计算单位时间内物体通过的旋转周期数来测量其转速。
频率计常用于电子设备和通信系统中，用于测量电机、发动机、电子时钟等的转速。
5.惯性测量装置：惯性测量装置是一种通过测量物体在转动过程中的惯性力来计算出转速的方法。
它通常由加速度传感器和陀螺仪等组成。
利用加速度传感器可以测量出物体在转动过程中的加速度变化，进而计算出物体的转速。
惯性测量装置广泛应用于航空航天领域，如导航系统、卫星定位等。
除了上述方法，还有一些其他的转速测试方案，如激光测距仪、旋涡流测试等。
这些方法根据不同的测试需求和场景选择使用。
例如，激光测距仪可以测量物体任意一个部位的移动距离，从而计算出转速；旋涡流测试则适用于大型涡轮机械设备的转速测量。
总之，转速测试是一项重要且广泛应用的测试方法。
选择合适的转速测试方案对于确保物体运行的安全性和稳定性至关重要。
电机测试方案
电机测试方案电机作为现代工业生产线不可或缺的一部分，广泛应用于各个领域。
然而，为了确保电机性能的稳定和可靠，需要对其进行全面的测试。
本文将探讨电机测试的方案，并介绍一些常用的测试方法和工具。
一、测试目标和要求在电机测试中，我们的主要目标是验证电机的性能参数是否符合设计要求，并检测其工作状态是否正常。
测试要求包括以下几个方面：1. 输出功率测试：测量电机的额定功率，以确认其输出能力。
2. 效率测试：通过测量输入功率和输出功率，计算电机的效率，评估其能源利用效率。
3. 转速测试：测量电机的转速，以确认转速是否符合设计要求。
4. 负载测试：在特定负载下运行电机，以确定其响应和稳定性。
5. 温升测试：通过测量电机运行时的温度变化，评估其热性能和散热能力。
6. 耐久性测试：通过持续的运行测试，检测电机在长期使用下的性能和可靠性。
二、测试方法和工具电机测试可以采用多种方法和工具，下面列举几种常见的测试方法：1. 随机变频器测试：通过将电机与变频器连接，控制电机的运行参数，如转速、负载等，以测定电机的性能。
2. 负载箱测试：使用负载箱来模拟不同负载条件下的电机运行，以评估其适应能力和稳定性。
3. 可编程控制器（PLC）测试：使用PLC编程控制电机的启动、停止、转速等参数，并通过PLC编程完成电机性能测试。
4. 电量测试仪：通过测量电机的功率、电流和电压，计算电机的功率因数、效率等参数。
5. 热像仪：用于检测电机运行时的温度变化，通过红外热像技术，可以快速准确地获取电机的热性能信息。
6. 数据采集系统：使用数据采集设备收集电机运行时的数据，并进行分析和处理，以评估其性能和可靠性。
三、测试流程电机测试的流程可以根据具体需求进行调整，但通常包括以下几个步骤：1. 准备阶段：确保测试设备和测试工具的正常运行，检查电机是否满足测试要求。
2. 参数设定：根据测试目标和要求，调整测试设备和工具的参数，如转速、负载等。
3. 测试执行：按照预定的测试方案，进行电机测试，记录测试数据和观察电机的运行状态。
转速测量方法
摘要转速是工程中应用非常广泛的一个参数 , 往往成为某一产品或控制系统的核心部分。
本测量系统采用 8088cpu 控制 , 利用霍尔元件由转速产生的脉冲 , 对转速进行测量。
因而可以很方便的和工业控制计算机进行连接 , 实行远程管理和控制 , 进一步提高现代化水平。
本设计利用霍尔效应对旋转物体进行检测的转速测量系统。
该系统采用霍尔传感器把转速信息转换为电压脉冲输出, 8088cpu 对脉冲计数并进行相应的数据处理, 再用四位 7段 LED 数码管显示测量结果。
文中首先阐述了构成该系统的原理、硬件的实现方法, 然后开始软件设计部分, 包含系统初始化程序的设计、数据接收和处理程序的设计、显示程序的设计三个模块。
根据各部分的原理框图、电路图及转速测量的程序流程图,并编出其具体的程序。
本课题完成了硬件和软件系统的设计,实现了转速测量系统的测量,转速计算、显示功能,完成了设计的要求。
关键词 8088;转速测量;霍尔传感器第一章序言1.1设计内容及技术要求 :设计一转速测试系统,测试直流电机的转速。
具体功能如下:1,采用 4位 LED 数码管实时显示转速值(即最高测速为 9999转 /分 ,显示格式为:n=XXXX, X 为测试值。
2,测试方法:可采用定时计数方式。
定时时间到时,可读取转数脉冲的计数值并将其转化为十进制进行显示。
1.2课题研究的目的和意义目前,在工程实践中,经常会遇到各种需要测量转速的场合。
对于工业测试,水利,机械等方面,转速是重要的控制参数之一。
尤机在工业测试系统中,大部分旋转仪器需要测定目前的转速,对机械设备进行故障预防。
因此,如何利用先进的数字技术和计算机技术改造传统的工业技术,提高监控系统的准确性,安全性,方便性是当前工业测控系统必须解决的一个问题。
转速测量方法较多,而模拟量的采集和模拟处理一直是转速测量的主要方法,这种测量方技术已不能适应现代科技发展的要求,在测量范围和测量精度上,已不能满足大多数系统的使用。
rso转子试验方案
rso转子试验方案RSO转子试验方案引言：RSO转子试验是一种用于评估转子动态性能的重要实验方法。
本文将提出一种符合实验要求的RSO转子试验方案，以期得到准确可靠的试验结果。
一、试验目的：RSO转子试验的主要目的是评估转子的动态性能，包括转子的振动特性、稳定性以及承载能力等。
通过试验可以验证转子设计的合理性，并为改进转子的结构和性能提供参考依据。
二、试验装置：1. 转子：选择适当的转子样本，确保其具有代表性，并能满足试验要求。
2. 试验台：采用高精度的试验台，能够提供稳定的支撑和悬挂条件。
3. 传感器：安装合适的传感器，用于测量转子的振动和应变等参数。
4. 数据采集系统：选用高精度的数据采集系统，能够实时记录和分析试验数据。
三、试验步骤：1. 转子安装：将待测转子安装到试验台上，并进行初始校准。
2. 转子平衡：采用动平衡技术对转子进行平衡，确保转子在试验过程中的稳定性。
3. 振动测试：在不同转速下进行振动测试，记录转子的振动幅值和频率等数据。
4. 承载能力测试：逐渐增加转子的载荷，记录转子的变形和应变等参数，以评估其承载能力。
5. 转速稳定性测试：在不同转速下进行转速稳定性测试，记录转子的转速波动情况。
6. 数据分析：对试验数据进行分析和处理，得出转子的动态性能指标，并进行结果验证和评估。
四、试验安全：1. 严格遵守试验操作规程，确保试验过程安全可靠。
2. 定期检查试验装置和设备，确保其正常工作。
3. 在试验过程中及时发现和处理异常情况，确保人员和设备的安全。
五、试验结果分析：根据试验数据分析，可以得出转子的振动特性、稳定性和承载能力等指标。
进一步分析结果，可以找出转子存在的问题，并提出相应的改进方案。
同时，通过与设计要求进行对比，评估转子的设计合理性。
六、结论：RSO转子试验是一种评估转子动态性能的重要方法。
本文提出的试验方案可以提供准确可靠的试验结果，为改进转子的结构和性能提供参考依据。
同时，试验过程中需严格遵守安全规程，确保试验人员和设备的安全。
基于单片机的电机转速测量仪设计
摘要本文讨论了以STC89C51单片机为核心的电机转速测量的硬件设计和软件设计，硬件主要由光电传感器、信号整形、LED数码管显示几局部组成。
详细介绍了利用光电传感器技术在电机转速测量中的实现及应用，以及对电机转速进展测量，并由数码管显示转速。
随着汽车及电子技术的开展，转速测量技术也在不断创新，各种转速测量仪在工业得到广泛应用，对电机的转速进展测量极大的提高了自动化程度。
关键字：单片机，光电传感器，信号整形，LED显示Design of Motor Speed Measurement InstrumentBased on MCUAbstractThis article discussed take STC89C51 monolithic integrated circuit as the core electrical machinery tachometric survey hardware design and the software design, the hardware mainly by the photoelectric sensor, t he signal shaping, the LED nixietube demonstrated that several parts compose. Introduced in detail the use photoelectric sensor technology and applies in electrical machinery tachometric survey's realization, as well as carries on the survey to the electri cal machinery rotational speed, and demonstrates the rotational speed by the nixietube. Along with the automobile and electronic technology's development, the tachometric survey technology unceasingly is also innovating, each kind of rotational speed measu ring instrument obtains the widespread application in the industry, carried on the survey enormous enhancement automaticity to electrical machinery's rotational speed.Keywords:Monolithic integrated circuit,Photoelectric sensor,Signal shaping,LED demonstrated目录1 绪论41.1设计题目41.2课题背景42 转速测量系统的设计52.1 转速测量方法及比拟52.1.1测频原理62.1.2．测周原理72.1.3．计数器原理72.2测量方案设计92.2.1 转速测量原理92.2.2 系统原理93 硬件电路设计103.1 电源模块103.1.1 LM2596开关电压调节器113.1.2 单片机和显示供电电路123.1.3 电机电源供电电路133.2单片机模块133.2.1 复位电路143.2.2 晶振电路153.2.3 单片机系统163.3 显示模块213.4 红外模块224 软件设计244.1 软件设计概述244.2 软件设计方案244.3 系统主程序254.4 显示子程序264.5 中断子程序275 系统调试285.1硬件调试285.2 软件调试295.3系统综合调试30结论31附录32参考文献40致411 绪论1.1设计题目题目：转速测量仪要求完成技术指标：1. 测量电机转速围0——9999转/分；2．通电就开场测量，按键后复位；3．八位数码管显示，误差<5%；1.2课题背景目前，在工程实践中，经常会遇到各种需要测量转速的场合。
霍尔式传感器转速测量系统的设计PPT课件
（2）介质变化型：
介质变化型是在电容器 的两个固定电极板之间嵌 入一块高介电常数的可动 板而构成的。
可动介质板与转动轴相 连，随着转动轴的旋转， 电容器板间的介电常数发 生周期性变化而引起电容 量的周期性变化，其速率 等于转动轴的转速。
图中齿轮外沿面作为电 容器的动极板,当电容器定 极板与齿顶相对时,电容量 最大,而与齿隙相对时,电容 量最小。因此,电容量的变 化频率应与齿轮的转频成 正比 。
端产生的电动势。根据电磁感应定律,感应电动势的大小与霍尔元件输出电 极引线构成的感应面积成正比。
4)自激场零电势 霍尔元件控制电流产生自激场，由于元件的左右两半场相等,故产生的
电势方向相反而抵消。实际应用时由于控制电流引线也产生磁场,使元件左 右两半场强不等,因而有霍尔电势输出,这一输出电势即是自激场零电势。在 上述的四种零位误差中,寄生直流电势、感应零电势和自激场零电势,是由于 制作工艺上的原因而造成的误差,可以通过工艺水平的提高加以解决,而不等 位电动势所造成的零位误差,则必须通过补偿电路给予克服。
霍尔式转速传感器设计
组员：冯超 张琪琪 曹强 姜长青 蔡庆瑶
•
工程实践中，经常会遇到各种
需要测量转速的场合，例如在发电
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
速和瞬时转速。
•
转速测量的应用系统在工业生
产、科技教育、民用电器等各领域
的应用极为广泛，往往成为某一产
2.零位误差的补偿电路
在实验中发现,对于霍尔 元件来说,不等位电动势与 不等位电阻是一致的,因此, 可以将霍尔元件等效为一 个电桥,并通过调整其电阻 的方法来进行补偿图4为霍 尔元件的结构,其中A、B 为控制电极,C、D为霍尔 电极,在极间分布的电阻用 R1、R2、R3、R4表示,等 效电路如图5所示。
磁力加热搅拌器转速测量标准方法研究
检测认证磁力加热搅拌器转速测量标准方法研究■ 孙钦密 李海滨（河南省计量测试科学研究院）摘 要：为了控制好特殊液体介质的加热混匀搅拌，现已通过对磁力加热搅拌器搅拌子的工作方式进行分析，对比两种不同方式转速准确度的测试，试图找出影响转速测量结果的不确定度因素，并将其进行适度量化。
结果发现对搅拌子直接测量的不确定度因素影响较小，是转速参数的较佳测量方法，适于日常的量值溯源，从而为计量及日常使用提供标准参考。
关键词：转速，校准，测量，不确定度，参考DOI编码：10.3969/j.issn.1002-5944.2024.06.027Research on Speed Measurement Standard Methodfor Magnetic Heating StirrerSUN Qin-mi LI Hai-bin（Henan Institute of Metrology）Abstract:In order to control the heating, mixing and stirring of special liquid media well, an analysis is conducted on the working mode of the magnetic heating stirrer, and two different methods of speed accuracy testing are compared. An attempt is made to identify the uncertainty factors that affect the speed measurement results and quantify them appropriately. The results show that the uncertainty factor in direct measurement of the stirrer has a relatively small impact, making it a better measurement method for rotational speed parameters and suitable for daily traceability of measurement values, thus providing a standard reference for metrology and daily use.Keywords: speed, calibration, measurement, uncertainty, reference0 引 言磁力加热搅拌器是通过电磁效应驱动搅拌子进行搅拌匀和，在电磁热效应下对介质进行制热的设备，广泛应用于医疗、化学、食品、生物等领域。
电机测试方案
电机测试方案引言电机是各种机械设备中常见的动力源，因此电机测试是确保其性能和质量的关键步骤。
本文档将介绍一种常见的电机测试方案，包括所需的测试设备、测试方法以及测试结果的评估和分析。
背景在进行电机测试之前，我们需要了解电机的类型和工作原理。
电机主要分为直流电机和交流电机。
直流电机通常由电刷和旋转子构成，工作原理是通过电流在线圈和磁铁之间产生的磁力来实现旋转。
交流电机有多种类型，其中最常见的是感应电机和永磁电机。
感应电机通过在定子上产生的交变磁场来产生转矩，而永磁电机则利用磁铁产生的磁场来驱动转子旋转。
测试设备进行电机测试需要一些基本的测试设备，包括：1.电源：用于提供电流给电机，测试时可以调节电流大小。
2.电流表：用于测量通过电机的电流。
3.电压表：用于测量电机终端的电压。
4.转速计：用于测量电机转子的转速。
5.温度计：用于监测电机的温度。
6.功率测量仪：用于测量电机的功率输出。
测试方法下面是一个典型的电机测试方法的步骤：1.准备测试设备：按照上述测试设备列表准备好所需的设备，并确保其正常工作。
2.连接电路：将电源、电流表和电压表与电机正确连接。
确保电路连接稳固，无松动或接触不良的情况。
3.测量电机参数：通过改变电流大小和转速来测量电机的性能参数，如电流-转速特性曲线、电流-扭矩特性曲线等。
4.测量效率：通过测量电流、电压和功率来计算电机的效率，并绘制效率-负载特性曲线。
5.测量温度：在进行长时间负载测试时，使用温度计定期测量电机的表面温度，并记录下来以评估电机的热性能。
6.分析数据：根据测试结果，对电机的性能进行评估和分析。
比较不同负载下的功率输出、效率等数据，并找出潜在的问题或改进的空间。
测试结果分析电机测试结果的分析主要包括以下几个方面：1.性能评估：根据测试结果，可以评估电机的性能是否符合设计要求。
比较测量的电流-转速特性曲线和电流-扭矩特性曲线与设计要求，如果存在差异，则需要进一步检查电机的制造质量或设计是否存在问题。
实验三 多级机械传动装置性能参数测试实验
实验三 多级机械传动装置性能参数测试实验一、实验目的(1)掌握转速、转矩、传动功率、传动效率等机械传动性能参数测试的基本原理和万法。
(2)通过实验，了解各种单级机械传动装置的特点，对各种单级机械传动装置的传动功率大小范围有定量的认识。
(3)通过实验，了解齿轮传动、蜗杆传动中的在传递运动与动力过程中的参数曲线（速度曲线、转矩曲线、传动比曲线、功率曲线及效率曲线等），加深对常见机械传动性能的认识和理解。
(4)了解JLC-A 系列综合设计型机械设计实验装置的基本构造及其工作原理。
二、实验设备本实验在“机械传动性能综合测试实验台”上进行。
本实验台采用模块化结构，由不同种类的机械传动装置、联轴器、变频电机、加载装置和工控机等模块组成，学生可以根据选择或设计的实验类型、方案和内容，自己动手进行传动连接、安装调试和测试，进行设计性实验、综合性实验或创新性实验。
本实验台的传感器测量精度高，能满足教学实验与科研生产试验的实际需要。
机械传动性能综合测试实验台采用自动控制测试技术设计，所有电机自动起停，转速自动调节，负载自动调节，整台设备能够自动进行数据采集处理，自动输出实验结果，是高度智能化的产品。
机械设计综合实验台的控制系统如图1—1所示。
三、实验原理和方法1．传动效率η及其测定方法效率η表示能量的利用程度。
在机械传动中，输入功率P i 应等于输出功率P 0与损耗 功率P f 之和，即f i P P P +=0 (1—1)式中，i P 为输入功率，kW ；P 0为输出功率，kW ；P f 为损耗功率，kW 。
则传动效率η定义为iP P 0=η (1-2) 由力学知识知，轴传递的功率可按轴的角速度和作用于轴上的力矩由下式求得： M n M nP M P 3000010006020ππϖ=⨯== (1—3) 式中，P 为轴传递的功率，kW ；M 为作用于轴上的力矩，N ·m ；ω为轴的角速度，rad ；n 为轴的转速，r ／min 。
舵机测试方案
舵机测试方案1、舵机转速测量方案一：通过测量舵机无负载旳状况下转过60°角所需时间来拟定舵机转速。
以扇形纸板固定在舵盘上，在舵机从-45°～+45°（或-90°～+90°）位置之间旳-30°～+30°角线旳合适位置制作两小孔（下图A，B处为红外对管信息采集通道），以给红外射对管提供信息传递通道。
这样就可以在这两个信息通道采集舵机在转过60°范畴旳起始位置和结束位置旳信号变化，将采集到旳信号通过比较器（LM393）整形后送入单片机进行解决（这里可将整形后旳数字变化信号进行定期中断解决），就可以获得舵机在转过60°范畴旳起始位置和结束位置过程中需要旳时间值，并将时间值通过数码管显示出来。
从而测得舵机旳转速值。
方案二：测试设备：舵机控制器速度测试架操作措施:1设定好舵机供电电压2舵机控制器脉冲宽度制调节在1.5ms,接上舵机,使舵机静止在舵机旳中央位置3舵机固定在角度测试架上,指针较准在90度4使舵机控制器旳脉宽输出变成2ms,记录正向60度角摆幅旳时间(正向1)5使舵机控制器旳脉宽输出变回1.50ms,记录反向60度角摆幅旳时间(反向1)6使舵机控制器旳脉宽输出变成0.8ms,记录反向60度角摆幅旳时间(反向2)7使舵机控制器旳脉宽输出变回1.50ms,记录正向60度角摆幅旳时间(正向2)8更改舵机供电电压,重覆环节2到72、转矩测量方案一：通过实际旳测试来验证该舵机旳转矩。
由于舵机扭矩旳单位是Kg·cm，因此可以在舵盘上距舵机轴中心水平距离1cm处，测试舵机可以带动物体旳重量。
注意：由于较高旳电压可以提高电机旳速度和扭矩，因此在测试其性能参数时应根据具体状况合理选择舵机旳工作电压。
方案二：电流检测措施已知：舵机旳功率=速度×转矩如图所示测量电路，图旳右边是舵机插头，从上到下分别是信号SIGNAL，电源正VCC，电源负GND。
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多周期法是一种通过测量信号多个周期的时间而得到信号 的周期，再利用周期与频率互为倒数关系得到频率的测量 方法。
通过以上四种常用测量方法的比较可以看出: 这四种频率测量方法有着各自的优缺点及适用 范围。 直接测频法适用于高频测量; 测周期法适用于低频测量; 变闸门法和多周期法适用于中频测量。
一种新型方法—变周期测频法。
的适用性；在线测量方案还要求简单可靠，经济有效。
从传感器的安装方式来分，有接触式和非接触式两种； 按传感器的类别来分，就有磁电、磁敏、光电（光 纤）、霍尔等方式，下面先从这两个侧面来介绍转速 传感器的选用方案。
2.
传感器类型
接触式
安装方式
非接触式 磁电 磁敏 机理 光电（光纤） 霍尔 电涡流式、电容式等
轴式磁性测量2
轴式磁性测量2,可以选用磁电转速传感器(SZGB-1)来测 量。轴式磁性测量，要求轴或凸出的材料是导磁的钢铁。感 应距离1mm 左右。测量范围：0～60 万转/分。在高速轴上 打凹坑拧螺钉镶嵌磁钢时一定要考虑动平衡。
例子：
f n 60 N
n----- 发动机转速 N-----音轮的齿数 f -----脉冲的频率值
被测物体可测点几何状况及环境条件，往往是传感器和 测速仪的最大制约因数。比如一种微型电机，被测旋 转轴直径只有1.5mm，只有端面露在外面，且此轴没有负载 能力，如何检测？再如被测物体转速0.10～2.00r/min,要求 测量仪表输出4～20mA 的标准信号，测量环境70 摄氏度， 这就要求传感器和测速仪不光满足测速范围的要求，还要满 足环境温度的要求。 被测物体可测点几何形状，关系到适用传感器的品种， 可测点周边空间关系到选用传感器的可安装性，可测点环境 关系到传感器和仪表的耐受特性。
方案4：反射光电测量
当被测轴上不能安装发讯盘或遮光盘时，可以直接 在被测轴上粘贴反光标签（或在光洁的轴上涂黑），用 光电传感器（WO-DNPW2）来测量。测量距离在5～80mm。 反光标签容易污损的环境下，需即时更换，当然还可以 用下面的方案。
方案5：轴式磁性测量
轴式磁性测量1
当被测轴上本身就有孔或凹槽，打一个凹坑拧一个 螺钉或者镶嵌磁钢较容易时，如轴式磁性测量1,可以选 用磁敏(SMS-16/22)磁电转速传感器(SM-16/22)来测量。
5） 误差、响应时间、输出控制形式等；
误差、响应时间、输出控制形式，直接关系到测量目 的能否达到。
6） 测转速流程
传感器
输出TTL信号
处理电路（比 较？整形？）
输出方波信号 计 数
采集卡计数 通道
f n=60*f/N
以上决定转速（速度）在线测量方案选择的几点 要素，主要针对安装近开关 LJ-12
0～10KHz 0～200Hz
磁铁 金属
1～5mm 1～5mm
速度、位移 速度、位移
系统工程中还要根据测量的环境、转速范围，以及系 统的现有条件和具体工程要求来综合考虑传感器的选用方 案。比如在无刷直流马达作驱动的系统中，转速信号的来 源可直接从直流马达的反馈信号中取得。
磁敏、磁电、霍尔和部分接近开关同属磁性传感器， 但它们也有适用性的差异，选用时注意以下比较。 几种磁性传感器的性能比较：
传感器
典型型号
测数范围 0～10KHz 50～5KHZ
感应对象
检测距离
应用场合 速度、位移 速度
磁敏传感器 SMS-16 磁电传感器 SM-16
铁、电工钢 0.5～ 1.5mm 电工钢 0.5～1mm
测速范围作为基本参数，直接关系到传感器和测速仪的选 择；比如在20～20000r/min 这一测速范围，函盖了低速、中高 速，满足这一测速范围的传感器和测速仪表品种比较多；如果 测速范围在20r/min 以下，甚至0.1r/min 以下,这就是超低转 速测量，不是普通的传感器和测速仪表能满足的了。
2） 被测物体可测点几何形状； 轴（光轴/带孔/带槽/带销/叶片） 传动齿轮/皮带 3） 环境条件；
方案3：遮断式光电测量
遮断式光电测量一
遮断式光电测量二
发讯盘不管是什么材料，只要在遮光盘的同心圆上均匀分布若 干个通光的孔或槽，槽形光电传感器固定在遮光盘工作的位置上，
这种方案，一般不能用在粉尘较多的场合。
遮断式激光测量
J 小型氦氖 激光器 S 激光束 r 遮光叶片 G 光电池
f n 60 x
直接测频法是一种在标准的闸门时间，通过计数器记录待测信号 的脉冲个数的测量方法。闸门时间通常根据计数器对标准频率源 计数而获得。下图为直接测频法示意图，图中f为待测信号频率， fn为标准信号频率，T为标准闸门时间。测量时，一般利用单片 机内的两个定时/计数器，其中一个作为定时器给出标准闸门信 号T，另一个作为计数器对待测信号的变化次数直接进行计数便 得到计数值N，则f=n/T
3.
测试方案
方案1：接触式测量
如SGDBM01光电编 码器
如SGB-4A 光电转速 传感器
这种测量方式一般适用中、低转速的测量。传感器与被测旋 转轴，通过弹性联轴器连接，传感器安装固定时，要求出轴与被 测旋转轴尽量保持同一条直线，在较高速时尤其严格。 这种测速方式一般选用的传感器有光电、磁电和霍尔等式样， 一般测速范围在0～4000 转/分。测速时每周脉冲数在100 以下。 在转速低于1 转/分时，可选用光电编码器，每周脉冲数可高达 2000 以上。这种接触式测量在6000 转/分 ～几十万转/分就不能 满足要求。
5.
待补充
1. 传感器知识： 频响时间，范围，电压信号，国内国 外此类传感器发展情况等。 2. 反射式装置时，对反射片有何要求？
3. 激光传感器 激光转速传感器JX7750005该探头发射激光束
到旋转轴上，在旋转轴上的反光标志(反光线)产生每转一个反 光脉冲, 由该探头转换为TTL电信号，用于转速测量、动平衡 相位基准和触发采样。 技术指标 输出电信号: TTL脉冲上升沿对应从黑到白 脉冲指示灯: LED,在脉冲位于高电平时显示 工作温度范围: 0~50 oC 转速测量范围: 1 ~ 60000转/分 探头到轴的工作距离: 1~200 cm 电源: 4.5~5.5Vdc, <30mA 外形尺寸(mm): 65(长) × 25(宽) × 25(高) 重量: 45 g 连接线：5Vdc电源，地（公共端），TTL输出 多种解决方案： 1）输出TTL脉冲电压信号（0-5V）； 2）通过转速表，现场显示转速，并可输出4-20mA电流信号； 3）通过转速表，现场显示转速，并可接485或232接口；
4） 动态/静态显示、记录、控制；
动态测量和静态测量，关系到测量方法和瞬时转速的 概念，静态测量一般选用的采样时间为0.5 秒到2 秒，超 低转速时，可延时到60 秒。动态测量一般采样时间选择 小于0.1 秒，高速采样时，要求采样时间不超过0.01 秒。
在线测量有时作为观测手段，只需要显示；有时作为 反馈，用于系统调节，有时用于报警控制。
4.
转速信号获取
传感器输出的信号是TTL信号，所以需要采集卡进行A/D转 换为数字信号。那么对采集卡有和要求？ 定时器时钟频率和计数器
频率信号抗干扰性强，易于传输，可以达到较高准确度的 测量，所以在测控系统中，测频方法的研究越来越受到重 视。常用的频率测量方法有直接测频法、测周期法、变闸 门测频法和多周期同步法等。
测周期法是一种利用周期与频率互为倒数关系，通过测量待 测信号的周期获得其频率的间接测量方法。测周期法示意图 如下图所示，图中f表示待测信号频率，fn表示标准信号频率， T表示信号的周期。
该方法与测周期法类似，即精确的闸门时间由待测信号确定， 但又不仅仅测一个周期，而且待测信号频率越高，测量的周期 就越多，也保证了高频测量的精度。变闸门测频示意图如图所 示，图中f表示待测信号频率，fn表示标准信号频率，T表示预 置闸门时间，T。表示精确闸门时间。测量时，一般利用单片 机内或BNC中两个定时/计数器，将它们分别设置为预置闸门时 间的定时器和对待测信号的变化次数计数的计数器。当定时时 间一开始，定时器便开始对内部脉冲计数，直到计数器次数变 化时停止对内部脉冲的计数，这样便得到了时间t和计数器的 次数N，则f=N/（T+t）
方案2：盘式磁性测量
被测旋转轴上固定一个发 讯盘，发讯盘上一个同心圆上均 匀分布若干个孔或凹槽，转速传 感器可为磁电转速传感器或磁敏 转速传感器。发讯盘均匀分布 1～100 个孔或凹槽（发讯盘的 材料为导磁材料），传感器的感 应距离在1mm 左右；发讯盘上均 匀分布2～8 个磁钢（发讯盘的 材料可以是非导磁材料），传感 器的感应距离在2～6mm 左右。 在低转速时，过去为满足计数式转速表的测量要 求，一般发讯盘选用均匀分布60 个孔或凹槽，现在也 可以选用1～100 个孔或凹槽。如选用接近开关，感应 距离可达4～6mm.；发讯盘只要选用导电材料就可以。 这种方案中的发讯盘，往往可以借用系统本身就有的 齿轮、皮带轮等。 如果发讯盘既不能选用导磁材料，也不能选用导 电材料，还可以选用以下方案。
X为叶片数
漏光式激光测量 激光器的功率不须很大, 只要1 一2mW即可。叶片 或光盘要求尽量轻、薄, 并有一定的刚性。可用 硬纸片或刮胡刀片( 磨 钝) 。如果光盘太柔, 高速转动时会发生抖动 使光束不能准确地穿过 小孔。如果叶片太重,则 影响小功率被测体的转 速。光电池型号不拘, 没有光电池可用大功率 晶体三极管等经处 理后代替 激光束有光束细、不发散、能量集中, 方向性好、射程远等特点, 因而 在一定范围内可以实现远距离光电效应。适应于任何旋转刚体的转速测量。
2013.1.18
主要内容
1.准备工作（测试前要考虑的几个问题）
2.传感器类型
3.测试方案 4.转速信号获取 5.待补充
1.
转速在线测量方案一般要考虑以下几点：
1） 被测物体运动的速度范围 超低速(0.10～2.00r/min) 低速(0.5～500r/min) 中高速(20～20000r/min) 高速(500～200000r/min) 超高速(500～600000r/min) 全速(0.10～600000r/min)