电机转速测量

课程设计一 电机电机转速测量转速测量

一、设计目的

1、 掌握电机转速测量方法。

2、 了解工业上输送线测量速度传感器。

3、 利用开放式传感器实验箱更具体的了解测量速度传感器的工作原理和应用，并模拟实际的

采集和记录功能。

4、 掌握正确调试电路的方法。

二、设计任务及要求

1、 测量电机转速。

2、 根据所提供的设备，正确选择传感器、相关元件。

计算机、LabVIEW 虚拟仪器软件和DRLAB 快速可重组综合实验台为必选设备；

传感器的范围已经给定、其他元件可根据自己需求自行选择。

3、 论述基本原理，并画出相关电路图。

论述本次设计中所设计到的所有相关知识概念及原理；

电路图可以参考教材电路，最好自己设计。

4、 按照电路原理图在开放式传感器实验箱中搭建电路。

在调试电路时注意各元件的性能参数指标，避免损坏。

通过改变可调电阻大小改变电机转速，较理想电机转速范围：

10转/分~50转/分

5、 参考已完成的脚本，使用LabVIEW 来设计光电传感器虚拟仪器，包括前后面板。 脚本中的控件自己任意选择。脚本中应注出自己与合作者的姓名、班级等信息。

6、 软硬件结合验证，并调试，直到测试正确。

给出测量的结果和分析，包括数据数据表格和曲线关系等。

7、 回答相关问题

三、设计使用的设计使用的仪器和设仪器和设仪器和设备备

1、 计算机

2、 LabVIEW 虚拟仪器软件

3、 DRLAB 快速可重组综合实验台

4、 开放式传感器实验箱

5、 应变力式传感器、光敏电阻、集成温度传感器、霍尔开关传感器CS3020、铂电阻温度传感

器、k 型热电偶、二集管温度传感器、三集管温度传感器、噪声传感器。

6、 电阻、光源、跳线等

四、总体设计

设计方案

(一)设计方案

1、传感器的选择：霍尔开关传感器CS3020。

2、硬件实现：通过霍尔开关传感器与电机飞轮上的小磁片产生霍尔效应。

3、软件实现：应用LabVIEW编写实验脚本。

4、设计整体验证：软件硬件结合、测试验证设计的正确性。

基本原理

(二)基本原理

图1-1是霍尔开关集成传感器的内部结构框图。当有磁场作用在传感器上时，根据霍尔效应原理，霍尔元件输出霍尔电压Vh，该电压经放大器放大后，送至施密特整形电路。当放大后的Vh电压大于“开启”阀值时，施密特整形电路翻转，输出高电平，使输出三极管导通。当磁场减弱时，霍尔元件输出的Vh电压很小，施密特整形电路再次翻转，输出低电平，输出三极管关闭。这样，一次磁场强度的变化，就使传感器完成一次开关动作。

当被测电机飞轮上装有N只磁性体时，飞轮每转一周磁场就变化N次，霍尔传感器输出的电平也变化N次，通过计算即可知道电机的转速。

……

图1-1 原理图

五、具体步骤

：

硬件实现步骤：

(一)硬件实现步骤

1、准备相应的硬件设备，包括传感器和其它元器件。

2、按图1-2、图1-3，在实验电路板上搭建好电路，并仔细检查接线；可参考接线图1-4；

3、安装好电机，调整霍尔传感器同电机飞轮的相对位置，使传感器正面同磁体的距离5mm左

右；（由霍尔传感器输出信号脉冲的频率就可以计算出直流电机的转速。如磁铁个数为N，转速为n，脉冲频率为f，则有：n=f/N 。通常，转速的单位是转/分钟，所以要在上述公式的得数再乘以60，才是转速数据，即n=60×f/N。）

注：实验中搭建电路时确保霍尔传感器的三个引脚连接正确，将霍尔传感器较窄的一面对准飞轮上的磁体，并使两者之间距离保持在大约5mm。

图1－2 电路图

图1－3 管脚说明

图1－4 电路连接图

(二)软件实现步骤

软件实现步骤

1、在桌面上运行LabVIEW主程序图标,或在“开始”程序中运行快捷方式

。进入LabVIEW工作平面，如图1-5示。

2、点击选项，或者点击文件—>新建VI，如图1-6所示。

图1-6 新建VI

3、弹出前面板和程序框图，如图1-7、1-8所示

图1-7 前面板

图1-8 程序框图

4、（在设计虚拟仪器界面前，需要对所设计的系统有完整的了解，知道其需要用到的VI，）

针对此个霍尔传感器转速测量系统的设计，需要两个数值输入控件分别控制采集芯片的采样频率和采样长度，需要一个布尔开关来控制界面脚本的运行与停止，需要一个波形图显示控件来实时显示信号波形；找到需要的所有控件，并将其置于前面板上，右键点击前面

板弹出控件选板，点击数值控件->点击数值输入控件，如图1-9所示；

图1-9 选择数值输入控件

5、选择数值输入控件后，界面如图1-10所示；

图1-10 添加有数值输入控件的界面

6、如步骤5所示再次添加一个数值输入控件，如图1-11所示；

图1-11 再次添加有数值输入控件的界面

7、将这两个数值输入控件的标签分别改成其对应控制的内容，以方便系统设计和原理程序框

图的连接，双击“数值”和“数值2”，分别将其更改为“采样频率”和“采样长度”，如图1-12所示；

图1-12 更改标签后的界面

8、右键点击前面板弹出控件选板，点击布尔控件->点击开关按钮，如图1-13所示；

图1-13 点击布尔控件

9、（布尔控件中各控件的作用基本一致，可依据个人喜好来选择）选择开关按钮后，将其置

于合适的位置，如图1-14所示；

图1-14 选择开关按钮

10、右键点击前面板弹出控件选板，点击图形控件->点击波形图，如图1-15所示；