基于單片機(jī)的轉(zhuǎn)速測量系統(tǒng)設(shè)計

馬曉鑫

【摘 要】伴隨著我國科學(xué)技術(shù)水平的快速發(fā)展，當(dāng)前我國對單片機(jī)的轉(zhuǎn)速測量系統(tǒng)控制這一領(lǐng)域也越來越趨于智能化。本文主要以單片機(jī)平臺為主要的出發(fā)點，對電機(jī)進(jìn)行轉(zhuǎn)速測量所選取的方法主要是通過光電傳感器來實現(xiàn)的，并且這其中還利用了一系列的語言編程，來綜合性的實現(xiàn)對單片機(jī)的轉(zhuǎn)速進(jìn)行有效測量。

【關(guān)鍵詞】單片機(jī);轉(zhuǎn)速測量;系統(tǒng)設(shè)計

中圖分類號： U467.43文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A文章編號： 2095-2457（2019）17-0040-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2019.17.018

0 引言

當(dāng)前隨著經(jīng)濟(jì)全球化的進(jìn)程不斷加深，無論是我國還是國際上其他國家都對測量電動機(jī)轉(zhuǎn)速的方法有了新的研究。而對這些方法綜合來看，它主要包括了以模擬測速、同步測速等一系列為主要形式的測速方法。雖然這些方法當(dāng)前已經(jīng)被廣泛地應(yīng)用在我國的電動機(jī)測速這一方面，但是所并未能夠從本質(zhì)上被我國所全面化的應(yīng)用。因此，當(dāng)前對電機(jī)轉(zhuǎn)速測量系統(tǒng)進(jìn)行研究已經(jīng)成為了我國當(dāng)前發(fā)展的一大重要課題。通過利用光電傳感器來對電機(jī)轉(zhuǎn)速測量系統(tǒng)的準(zhǔn)確性進(jìn)行有效地提高。

1 關(guān)于單片機(jī)的轉(zhuǎn)速測量方法

單片機(jī)的轉(zhuǎn)速指的是它在正常運轉(zhuǎn)過程中在單位時間內(nèi)所轉(zhuǎn)的圈數(shù)多少，并且它所轉(zhuǎn)的圈數(shù)的多少以及圈數(shù)的大小都會影響它的正常運轉(zhuǎn)。因此，對單片機(jī)的轉(zhuǎn)速進(jìn)行測量是我國當(dāng)前工業(yè)發(fā)展的一個重要的研究領(lǐng)域。當(dāng)前，我國根據(jù)不同的轉(zhuǎn)速理論的應(yīng)用對單片機(jī)的轉(zhuǎn)速測量方法主要分為了三大類型的測量方法，而文章主要介紹的測量方法是通過對單片機(jī)和光電傳感器的組成來實現(xiàn)轉(zhuǎn)速測量的，這主要表現(xiàn)在了以下的幾種測量方法之中：

首先，測頻率法。在應(yīng)用這種方法期間的首要要求主要是要有一個固定化的時間t，然后對它在這個單位時間之內(nèi)的固定頻數(shù)信號次數(shù)進(jìn)行記錄（N），最終被測信號的頻率就可以通過這兩大要素表現(xiàn)出：其中最主要的公式就是fx=NT。通過對被測信號的記錄，可以有效地對電機(jī)轉(zhuǎn)動過程中的頻率來進(jìn)行測量，從而實現(xiàn)轉(zhuǎn)速測量的準(zhǔn)確性。

其次，測周期法。在使用這種方法時要有一個規(guī)律性的周期，來對這個周期之內(nèi)所產(chǎn)生的脈沖數(shù)進(jìn)行有效的記錄，而這個脈沖數(shù)可以用m0來表示，然后電機(jī)的被測信號就可以通過以下公式來表現(xiàn)出來：Fx=fc/m0。采用這種周期的方法對電機(jī)的轉(zhuǎn)速進(jìn)行有效的測量，可以實現(xiàn)在一個周期內(nèi)對電機(jī)的整體性轉(zhuǎn)速進(jìn)行測量，從而提高電機(jī)在正常運轉(zhuǎn)過程中的規(guī)律性。

最后一種對電機(jī)轉(zhuǎn)速進(jìn)行測量的方法就是多周期測頻法。這種方法的應(yīng)用既要有被測信號也要有時鐘脈沖數(shù)，通過一個定時的系統(tǒng)來對這兩個方面進(jìn)行有效的測量。但是對這種方法在進(jìn)行應(yīng)用時選用的是不同的周期，這就很可能在一定程度上導(dǎo)致電機(jī)正常運行過程中轉(zhuǎn)速周期的混亂性。

2 單片機(jī)轉(zhuǎn)速測量系統(tǒng)采用的主要原理

一般情況下，大多數(shù)的單片機(jī)轉(zhuǎn)速測量系統(tǒng)都會被視線安裝在相應(yīng)的設(shè)備上，同時還要通過對一些不同類型的傳感器的使用來實現(xiàn)脈沖的產(chǎn)生，最后才可以實行測評的方法對電機(jī)的轉(zhuǎn)速進(jìn)行有效的測量。但是對于那些臨時性的轉(zhuǎn)速測量系統(tǒng)來說，他們在進(jìn)行轉(zhuǎn)速測量過程中所選取的傳感器主要是光電傳感器，這就需要相關(guān)的技術(shù)工作人員提前在電機(jī)的轉(zhuǎn)軸上安裝一個能夠產(chǎn)生脈沖的裝置，從而實現(xiàn)對電機(jī)轉(zhuǎn)速的頻率的測量。但是綜合來看，不論是長期使用的單片機(jī)轉(zhuǎn)速測量系統(tǒng)還是短期的測量系統(tǒng)，都可以通過微系統(tǒng)來對轉(zhuǎn)軸上的光電信號進(jìn)行有效的收集與處理，再通過轉(zhuǎn)速測量系統(tǒng)自身數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換來對轉(zhuǎn)軸的頻率和轉(zhuǎn)速進(jìn)行有效的測量與分析。通俗來說，它也就是通過利用光電傳感器將設(shè)備正常運行過程中所產(chǎn)生的光電信號轉(zhuǎn)換成一種電脈沖，從而再利用轉(zhuǎn)速測量系統(tǒng)之中的其他技術(shù)對單位時時間內(nèi)設(shè)備運轉(zhuǎn)所產(chǎn)生的脈沖進(jìn)行有效的統(tǒng)計，從而真正地實現(xiàn)對電機(jī)運行過程中的轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)速數(shù)據(jù)的收集。用數(shù)字表示來說主要是以下幾種：

3 關(guān)于單片機(jī)轉(zhuǎn)速測量系統(tǒng)的設(shè)計方案

3.1 利用霍爾傳感器對轉(zhuǎn)速進(jìn)行有效的測量

利用霍爾傳感器對轉(zhuǎn)速進(jìn)行測量的最核心部分，即為采用霍爾效應(yīng)原理所制作出來的那些轉(zhuǎn)速測量元件。而文章在對轉(zhuǎn)速測量系統(tǒng)的設(shè)計方案進(jìn)行設(shè)計時主要是將霍爾傳感轉(zhuǎn)速測量系統(tǒng)在泵驅(qū)動軸的應(yīng)用進(jìn)行了介紹，霍爾轉(zhuǎn)速測量的傳感系統(tǒng)設(shè)計主要表現(xiàn)在了以下圖中：

根據(jù)這個圖我們可以知道，霍爾轉(zhuǎn)速傳感器上面具有兩個相互垂直的定子繞阻，而這其中的霍爾片被粘貼在了繞組之間的中心線上，而這種轉(zhuǎn)速傳感器所采用的轉(zhuǎn)子主要是以永久磁鋼為主。而在其運轉(zhuǎn)的過程中，霍爾元件主要通過對電機(jī)進(jìn)行激勵使兩個垂直的繞組相互連接，從而實現(xiàn)真正的轉(zhuǎn)速傳感信號的產(chǎn)生。雖然霍爾轉(zhuǎn)速傳感器可以有效地對我國電機(jī)的轉(zhuǎn)速進(jìn)行測量，但是在使用霍爾轉(zhuǎn)速傳感器進(jìn)行信號收集的時候往往會出現(xiàn)一種信號收集不準(zhǔn)確的現(xiàn)象。這主要是由于霍爾轉(zhuǎn)速傳感器在進(jìn)行脈沖的采集時主要利用了磁性感應(yīng)這一種方法進(jìn)行收集的，而在長時間的使用之后霍爾轉(zhuǎn)速傳感器的磁性感應(yīng)會在很大的程度上讓磁力減小，從而無法對設(shè)備正常運行過程中所產(chǎn)生的脈沖信號進(jìn)行即時準(zhǔn)確的收集。

3.2 利用光電傳感器對轉(zhuǎn)速進(jìn)行有效的測量

利用光電傳感器對電機(jī)的轉(zhuǎn)速進(jìn)行測量是當(dāng)前較為常用的一種方法，而這種設(shè)計方法的具體內(nèi)容主要表現(xiàn)見圖2。

根據(jù)這個圖我們可以知道，一直流調(diào)速電機(jī)可以對轉(zhuǎn)子實現(xiàn)有效的驅(qū)動，而且它還可以產(chǎn)生較大范圍的無極調(diào)速模式。圖中顯示了光電傳感器可以有效地對轉(zhuǎn)速的信號進(jìn)行收集，但是，在具體的使用過程中需要對轉(zhuǎn)子做好相應(yīng)的標(biāo)記。做好這種標(biāo)記的方法主要是用黑色膠布將干凈的電機(jī)轉(zhuǎn)子表面進(jìn)行覆蓋，然后再采用一些反光材料對各種類型的光電進(jìn)行有效的標(biāo)記。同時，還要格外的注意光電頭和光電標(biāo)記的適當(dāng)距離，要讓這二者保持在合理的距離之內(nèi)。在對光電頭進(jìn)行選取時應(yīng)該主要選取那些節(jié)能的LED亮度的光電頭，還要想起那些具有較高保障性的紅外光作為光源，以此更好的保證光電傳感器進(jìn)行轉(zhuǎn)速數(shù)據(jù)收集的時候能夠在很大的程度上不受外界的環(huán)境所影響，保證背景光強及時變動十分大也不會影響光電傳感器相應(yīng)信號接收的效果。除此之外，在對光電頭進(jìn)行選確定時候還應(yīng)該選取一些數(shù)字化的光電頭系統(tǒng)。運用光電傳感器轉(zhuǎn)速測量系統(tǒng)對相應(yīng)的電機(jī)轉(zhuǎn)速進(jìn)行測量，可以在很大的程度上保證對轉(zhuǎn)速數(shù)據(jù)收集的準(zhǔn)確性，同時它還能夠有效地節(jié)約數(shù)據(jù)收集的時間，并且它的數(shù)據(jù)收集范圍還是相對霍爾轉(zhuǎn)速測量系統(tǒng)來說要大一些。通過相比較來看，在對轉(zhuǎn)速測量系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計的時候，還是要盡可能地使用光電傳感器對轉(zhuǎn)速進(jìn)行有效的測量。

4 結(jié)束語

綜合上述所言，利用單片機(jī)技術(shù)對轉(zhuǎn)速進(jìn)行測量既可以有效地對轉(zhuǎn)速測量的效率進(jìn)行提升，也可以有效的提升測量過程中的準(zhǔn)確性。利用這種方法，它真正地實現(xiàn)了不同頻率之間的轉(zhuǎn)速測量，在最大的程度上保證了實際的測量精度不受其他外界因素的影響，從而這擴(kuò)大了對轉(zhuǎn)速測量系統(tǒng)的測量范圍。而由于當(dāng)前的霍爾傳感轉(zhuǎn)速測量系統(tǒng)使用價格相對較低一些，所以，相關(guān)的技術(shù)工作人員要不斷地加強對這種傳感轉(zhuǎn)速測量系統(tǒng)的研究力度，更好地解決霍爾轉(zhuǎn)速測量系統(tǒng)之中存在的問題，以更好地推動轉(zhuǎn)速傳感系統(tǒng)的發(fā)展。

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