红外线测速仪LTQ1

目录

摘要 (4)

一概述 (5)

1 设计目的 (5)

2 设计要求 (5)

3设计原理与步骤 (5)

二各部分单元功能原理 (6)

1功能单元以及功能解析 (6)

2红外测试仪完成电路图 (10)

三单元电路计算 (12)

四电路原理图与模拟仿真调试要点 (13)

五所用器件 (14)

六设计总结 (14)

七参考文献 (15)

附图：电路整体机构图 (16)

数字式红外测速仪

摘要

本设计是要求使用红外发光二极管和光敏三极管作为速度转换装置，可以测定10到990转每分钟的转速，并在无闪烁的情况下数字显示。

为了达到设计要求，我们计划将整个设计分为几个部分，将各个部分设计成功之后进行整合，即可达到设计要求。

在经过商讨之后，将其划分为光电转化部分，控制电路部分，计数部分，显示部分。其中光电转化部分是将红外发光二极管和光敏三极管所产生的物理信号将其转化为整个系统可以处理的电脉冲信号。控制电路侧是将光电转化部分的得到的电信号再有效时间内控制性的输入到计数部分。技术部分是将在有效时间段内接收到的有效信号进行累加计数，并且在每次计数结束时自动完成完成清零。显示部分则是将一个计数周期内得到的转速进行锁存，并且显示输出。

在该设计中尽可能选用较少类型的芯片，方便使用，同时对于一些芯片较多，容易导致线路繁锁的问题，电路设计尽量采用模块布局，力求连线简洁、美观，逻辑功能清晰、有条理。

一、概述

（一）设计目的

1、利用模拟、数字电路知识，解决电子线路中常见实际问

题的能力，逐步积累掌握实际电子制作经验。

2、在前导验证性认知实验基础上，进行更高层次的命题设

计实验，要求学生在教师指导下独立查阅资料、设计、安装

和调试特定功能的电子电路。

3、巩固基础、注重设计、培养技能、追求创新、走向实

用。

（二）技术要求与指标

1、用红外线发光二极管，光敏三极管作为速度转换装置

2、测速范围：10~990转/分。

3、两位数字显示，显示不允许闪烁

（三）设计原理及步骤

1、测速仪原理框图

被测试

光电转换整形主门

图1 红外测速仪功能图

红外线转速表采用的红外线探头有直接试和反射式两种。直接式探头、发光管和受光管在被测物体的两边，发光管射出的光线直接照射到受光管上，被测物体运动时阻挡光线，产生计数信号，这种探头经常用做光电计数。反射式探头、发光管和受光管在被测物体的同测，当探头接近物体是，接收到脉冲的红外线信号，用于测量转速比较方便。

二、各部分电路图

1、光电转换电路模拟图

光电转换采用发光二极管HG11（红外）发光敏三极管3DU5C 组成。光电转换示意图如图所示。在被测速的主轴上装一遮光板，板上打一小洞（或数个小洞），调整发光二极管、小洞、光敏三极管才输出一个脉冲，其它位置时，由于遮光板的挡光作用，光敏三级管无输出。这样只要测量一分钟内光敏三级管输出的脉冲个数，就知道转速了，因为两者在数量上是一至的。

为保证发光二极管HG411的最大电流不超过30mA ，考虑红外发光二极管的正向压降为（1.3~1.5）V ，电源电压采用5V ，则限流电阻R= =0.12K Ω，取 R=108 K Ω，选择图4电路作为光电转换的模拟电路。

采用三极管的饱和导通与截止来控制发光二极管的发光与熄灭，省去了用人功法来模拟遮光板的作用，给电路调试带来方更。为了获得波形好的方波，光敏三极管的输出经施密特触发器整形，

锁 存

译 码

显 示

触发器选用CD40106

V17 V

R41kΩ计数脉冲

LED1Q1

2N2219

33R63kΩ0

R31kΩ

34

J1A

Key = Space

29

370

VCC

5V

J2

Key = Space

VCC

计数脉冲

图2 光电转换

2、控制与计数部分 a.控制电路

我们采用了主门作为控制机构，主门是一个控制门，反在基开通期间，计数脉冲顺利通过，在关闭期间计数脉冲则通不过。我们采用主门找开6S 钟，即测量6S 内的脉冲个数，转速就等于脉冲个数乘上10倍，为了把这一数值显示出来，而又不闪烁，采用先锁存，再译码显示。为了第二次测量，在计数值锁存后需对计数器清零，所以在关闭期间需完成锁存和清零功能，如以开门信号的后沿作标准，锁存延时为延时1，清零延时为延时2，可用锁存延时的结束时间做为清零延时的触发控制，其时序关系如图4所示：

Gs 0.67s

锁存Y

Td1(80ms)

清零Z Td2(80MS)

图4 测速时序图

b.定时计数电路

我们希望定时6s钟记一次频率，即转速，需要通过555定时器和计数器结合联用，实现一个6s的定时电路。本设计采用10Hz 的555定时器，计数器用两个74LS160D组成60进制计数器，把555定时器的输出信号作为两个74LS160D的时钟信号，这样计数器完成一次循环需要60个脉冲信号，也就是说555定时器工作了

6s，这样就实现了一个定时.

图5 0.1s脉冲发生电路-555定时器

6s计时锁存电路

该电路组成六十进制计数器，将上图555定时器的0·1s计成6s，并向下级电路输出进位脉冲，触发下级电路。当到6s时，计数器u2的输出端为0110，以此作为置零信号，将该电路清零，重新

开始下一次计数。