光电转速测量仪的制作

光电转速测量仪的制作

实验报告

学院：汽车工程学院

专业：**************

学号：*****

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目录：

一、实验目的。

二、实验原理。

三、实验装置。

四、其他测量转速的方法。

五、光耦的应用。

六、实验感想

一、实验目的。

1.通过本实验了解和掌握了光电传感器（直射式以及反射式）的测量原理和方法。

2.通过本实验了解和掌握转速测量的基本方法。

二、实验原理。

直接测量电机转速的方法很多 可以采用各种光电传感器 也可以采用霍尔元件。本实验采用光电传感器来测量电机的转速。由于光电测量方法灵活多样可测参数众多一般情况下又具有非接触、高精度、高分辨率、高可靠性和相应快等优点加之激光光源、光栅、光学码盘、CCD器件、光导纤维等的相继出现和成功应用使得光电传感器在检测和控制领域得到了广泛的应用。光电传感器在工业上的应用可归纳为吸收式、遮光式、反射式、辐射式四种基本形式。

直射式光电转速传感器的结构由开孔圆盘、光源、光敏元件及缝隙板等组成。开孔圆盘的输入轴与被测轴相连接光源发出的光通过开孔圆盘和缝隙板照射到光敏元件上被光敏元件所接收将光信号转为电信号输出。开孔圆盘上有许多小孔开孔圆盘旋转一周光敏元件输出的电脉冲个数等于圆盘的开孔数因此可通过测量光敏元件输出的脉冲频率得知被测转速即

n= f/N

式中n - 转速 f - 脉冲频率 N - 圆盘开孔数。

反射式光电传感器主要由被测旋转部件、反光片或反光贴纸、反射式光电传感器组成在可以进行精确定位的情况下在被测部件上对称安装多个反光片或反光贴纸会取得较好的测量效果。由于测试距离近且测试要求不高 仅在被测部件上只安装了一片反光贴纸因此当旋转部件上的反光贴纸通过光电传感器前时光电传感器的输出就会跳变一次。通过测出这个跳变频率f就可知道转速n。

n=f

如果在被测部件上对称安装多个反光片或反光贴纸那么

n=f/N

N-反光片或反光贴纸的数量。

三、实验装置。

转动源、光电传感器、直流稳压电源、频率/转速表、示波器。

光电耦合器(optical coupler，英文缩写为OC)亦称光电隔离器，简称光耦。光电耦合器以光为媒介传输电信号。它对输入、输出电信号有良好的隔离作用，所以，它在各种电路中得到广泛的应用。目前它已成为种类最多、用途最广的光电器件之一。光耦合器一般由三部分组成:光的发射、光的接收及信号放大。输入的电信号驱动发光二极管(LED)，使之发出一定波长的光，被光探测器接收而产生光电流，再经过进一步放大后输出。这就完成了电-光-电的转换，从而起到输入、输出、隔离的作用。由于光耦合器输入输出间互相隔离，电信号传输具有单向性等特点，因而具有良好的电绝缘能力和抗干扰能力。

图1 实验装置图

光电式转速传感器有反射型和透射型二种，本实验装置是透射型的，传感器端部有发光管和光电池，发光管发出的光源通过转盘上的孔透射到光电管上，并转换成电信号，由于转盘上有等间距的6个透射孔，转动时将获得与转速及透射孔数有关的脉冲，将电脉计数处理即可得到转速值。

四、其它测量转速的方法。

1、机械离心式转速计测转速

质量为m的重锤在离心力mrω*ω作用下使下部的轴套上升或下降,转速不同离心力不同轴套位置不同,通过齿轮机械转动指针,显示转速。这种方法测量必须是接触式测量,分固定式和手持式,如手持式转速表就是这种转速计。

2、用光电传感器测转速

它由光源、光电盘、光敏二极管、检波放大电路与数显装置等组成。光电盘随转轴一同转动,光敏二极管将光电盘透射来的光信号转换为电信号,然后通过计数脉冲的频率,即可在数显装置上读出旋转轴的转速。

3、用电磁传感器测转速

这种测速系统由电磁传感器、齿盘、整形放大电路与数显装置组成,齿盘上带有均匀分布的齿牙,当旋转轴带动齿盘旋转时,即齿盘有角位移时,磁路中磁阻变化。在感应线圈内产生感应电动势,经放大、整形后输出方波电脉冲信号,每一凸起部分发出一个脉冲。磁电传感器输出脉冲信号后,通过传输线接到计数器上整形计数后用数字形式显示被测转速。

4、日光灯法

日光灯法就是用日光灯照射在旋转物体上,利用灯光闪烁的频率测转速。光闪烁的频率与转速一致时,旋转体看起来仿佛是静止的。

在正弦交流电的每个变化周期内,出现两次最大值(正负各一次)和两次零值,对于使用频率f=50 Hz的工频电源,日光灯将在每秒钟内亮暗各100次(即每分钟6 000次)。如对于同步转速为3 000、1500、7 000、7 505/min的电动机,须在轴端分别涂上扇形2、4、6、8个,于是在同步转速下,每分钟将有6 000个黑色或白色扇形通过一定位置。这时如用每分钟亮暗6 000次的日光灯照射上去就可看到,在电动机同步转速下扇形静止不动,这是因为日光灯每亮一次,恰好也是黑白扇形各出现一次。

对于电动机其实际转速比同步转速低,故扇形将按与电机相反的旋转方向倒转。电动机的实际转速就是同步转速与黑白扇形倒转圈数(该倒转圈数在电机后端很方便计数)之差。即n = nt-n′(r/min)

式中 nt———电动机同步转速,r/min;

n′———黑白扇形倒转圈数,r/min。

五、光耦的应用。

(1) 在逻辑电路上的应用

光电耦合器可以构成各种逻辑电路，由于光电耦合器的抗干扰性能和隔离性能比晶体管好，因此，由它构成的逻辑电路更可靠。

(2) 作为固体开关应用

在开关电路中，往往要求控制电路和开关之间要有很好的电隔离，对于一般的电子开关来说是很难做到的，但用光电耦合器却很容易实现。

(3) 在触发电路上的应用

将光电耦合器用于双稳态输出电路，由于可以把发光二极管分别串入两管发射极回路，可有效地解决输出与负载隔离地问题。

(4) 在脉冲放大电路中的应用

光电耦合器应用于数字电路，可以将脉冲信号进行放大。

(5) 在线性电路上的应用

线性光电耦合器应用于线性电路中，具有较高地线性度以及优良地电隔离性能。

(6) 特殊场合的应用

光电耦合器还可应用于高压控制，取代变压器，代替触点继电器以及用于A/D电路等多种场合。

六、实验感想

大学生创新性实验计划项目实施强调自主性、探索性、实践性和协作性,遵循“兴趣驱动、自主试验、重在过程”的原则。注重创新性实验项目的实施过程讲究长远效益,强调项目实施过程中在创新思维和创新实践方面的收获,重点培养学生的创新意识和创新能力,不急功近利,不为成果而设计,重在实施过程中得到的锻炼和培养，在整个过程中，我们不仅学到了实验本身所带来的动手能力以及实践