CN105403722B - 电机转速测量装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了电机转速测量装置，包括粗测组件、处理单元以及精测组件；所述粗测组件包括安装于待测电机转轴上的光栅盘，光栅盘设置有若干个红外光孔，该若干个红外光孔绕光栅盘的中心轴线圆周阵列，红外光源和红外光接收器相对设置并分置于光栅盘开设红外光孔处的两侧，红外光接收器用于将其接收到的红外光源发出的红外光信号传递至电压比较器，电压比较器用于将接收到的红外光信号转换为数字信号；本发明的电机转速测量装置分两步测量待测电机的转速，采用光电门测转速（粗测组件）的目的是为了缩小标准电机的调试范围，从而能够大大提高测量的精度。

Description

电机转速测量装置
技术领域
本发明涉及转速测量装置，具体涉及电机转速测量装置。
背景技术
工业生产中,常要测量刚体定轴转动的速率。水轮机、内燃机、三相交流电动机等大功率的机器,可用接触式机械转速表测转速。但是这类转速表必须与转动体接触,需要转动体付出一定的动能带动转速表的“探头”转动才能获得读数。对于微、小型电动机如电唱机、录音机的马达,若使用机械式转速表, 即使被测体能带动它也会严重影响测量精度,何况许多小功率电动机根本无法带动机械转速表。对于电风扇, 其转轴不露出防护罩外;对于大型电锯、大型电动砂轮,用机械转速表测转速是不安全的，可见机械式转速表的适用范围很有限。对于不宜用机械转速表的情况,一般使用闪光测速仪，由于闪光测速仪较贵, 所以个人或业余者常采用“日光灯测速法”或其他简易方法。然而这些简易方法操作不便，测量误差大，适用范围也有限。至于用光电测量转速的方法以及用电磁测量转速的方法，虽然比较准确，但由于会受电磁干扰、温度等的影响，测量精度也会有较大误差。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明的目的旨在提供一种制作成本低，测量精度高的电机转速测量方法。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
电机转速测量装置，包括粗测组件、处理单元以及精测组件；
所述粗测组件包括安装于待测电机转轴上的光栅盘，红外光源和红外光接收器，在光栅盘设置有若干个红外光孔，该若干个红外光孔绕光栅盘的中心轴线圆周阵列，红外光源和红外光接收器相对设置并分置于光栅盘开设红外光孔处的两侧，红外光接收器用于将其接收到的红外光源发出的红外光信号传递至电压比较器，电压比较器用于将接收到的红外光信号转换为数字信号；
所述处理单元用于处理电压比较器传来的数字信号，得出待测电机的粗测转速；
所述精测组件包括激光源，光栅盘上开设有一激光孔，激光源设置在激光孔所在光栅盘圆周上相对应的后侧；双面反射镜安装于标准电机上，由标准电机带动旋转，挡光板设置在双面反射镜的四周，挡光板中开设有一透光孔，激光源所发出的激光从透光孔进入，照射到双面反射镜上，双面反射镜所反射的激光照射在挡光板上。
作为本发明电机转速测量装置的一种改进，所述处理单元信号连接有显示单元，用于显示待测电机的粗测转速。
作为本发明电机转速测量装置的另一种改进，所述标准电机为带有显示电机转轴转速功能的电机。
作为本发明电机转速测量装置的再一种改进，所述处理单元为单片机。
作为本发明电机转速测量装置的进一步改进，所述红外光孔呈弧形状，并且至少设置有4个。
作为本发明电机转速测量装置的进一步改进，所述挡光板的横截面呈正五边形状。
作为本发明电机转速测量装置的进一步改进，所述显示单元为数码管。
本发明的有益效果在于：
（1）本发明的电机转速测量装置分两步测量待测电机的转速，采用光电门测转速（粗测组件）的目的是为了缩小标准电机的调试范围，从而能够大大提高测量的精度。
（2）本发明的电机转速测量装置采用普通光学原理，避免了电子元器件、电磁测量的较大误差，原理简单，操作性强。
（3）本发明的电机转速测量装置均是由价格低廉的材料或仪器组成，制作成本低，具有一定的市场推广效益。
附图说明
图1为本发明电机转速测量装置的结构示意图；
图中：1、光栅盘；2、待测电机；3、激光孔；4、红外光孔；5、红外光源；6、红外光接收器；7、电压比较器；8、激光源；9、双面反射镜；10、挡光板；11、标准电机；12、透光孔。
具体实施方式
下面，结合附图以及具体实施方式，对本发明做进一步描述：
如图1所示，为本发明较佳实施例的电机转速测量装置的结构示意图，其包括粗测组件、处理单元以及精测组件；
其中，粗测组件包括安装于待测电机2转轴上的光栅盘1，红外光源5和红外光接收器6，光栅盘1设置有若干个红外光孔4，该若干个红外光孔4绕光栅盘1的中心轴线圆周阵列，红外光源5和红外光接收器6相对设置并分置于光栅盘1开设红外光孔4处的两侧，红外光接收器6用于将其接收到的红外光源5发出的红外光信号传递至电压比较器7，电压比较器7用于将接收到的红外光信号转换为数字信号；
该处理单元（未图示）用于处理电压比较器7传来的数字信号，得出待测电机2的粗测转速；
该精测组件包括激光源8，光栅盘1上开设有一激光孔3，激光源8设置在激光孔3所在光栅盘1圆周上相对应的后侧；双面反射镜9安装于标准电机11上，由标准电机11带动旋转，挡光板10设置在双面反射镜9的四周，挡光板10中开设有一透光孔12，激光源8所发出的激光从透光孔12进入，照射到双面反射镜9上，双面反射镜9所反射的激光照射在挡光板10上。
待测电机2转动时，带动光栅盘1进行转动，位于光栅盘1后方的红外光源5所发出的红外光透过红外光孔4成为脉冲光并照射在红外光接收器6上，红外光接收器6将其接收到的红外光信号传递至电压比较器7转换为数字信号，然后将该数字信号传送至处理单元中，由处理单元计算出该数字信号相对应的待测电机2的粗转速A，以下简称为A；
而激光源8发出的激光则透过光栅盘1中的激光孔3以及挡光板10中的透光孔12照射到双面反射镜9上，双面反射镜9所反射的激光则照射在挡光板10内侧上。基于“频闪法”的原理：当目标的转速与高频闪光的曝光频率相当的时候，在观测者的眼中目标物是静止的。此时，调节标准电机11的转速（调节范围在A±5%A内），使得标准电机11的转速与待测电机2的实际转速相接近，两者转速接近时，双面反射镜9所反射的激光点在挡光板10内侧上的移动速度会变得缓慢，而且标准电机11的转速越接近待测电机2实际转速，反射在挡光板10内侧的激光点就移动越慢；如果待测电机2和标准电机11均正向转动,那么，当标准电机11的转速值小于待测电机2的实际转速值时，挡光板10内侧上的激光点会缓慢逆时针移动，当标准电机11的转速值大于待测电机2的实际转速值时，挡光板10内侧上的激光点会缓慢顺时针移动。记录激光点在挡光板10内侧顺时针最慢速度移动时标准电机11显示转速A1和激光点在挡光板10内侧逆时针最慢速度移动时标准电机11显示转速A2，最终得出精测转速A3=（A1+A2）/2。
其中，采用本装置测量待测电机所得出的转速数据具体如表1所示：
表1
由表1中的数据可知，虽然粗侧部分与精测组件的误差差别不是很大，但是从整体效果来看，精测组件得数据要更为准确些，误差更小。
其中，为了便于让操作人员获得处理单元所计算得出的待测电机2的粗转速A这一信息，该处理单元还信号连接有显示单元（未图示），待测电机2的粗转速A则在显示单元中显示，更进一步地，该显示单元为数码管，以进一步降低制作成本。当然该显示处理单元所计算得出的待测电机2的粗转速A，不仅仅可以通过显示单元来让操作人员获得此信息，还可以通过声音单元等来传达此信息。
优选地，上述的处理单元为单片机，当然也可以采用其他数字信号处理器。
其中，为了便于知道标准电机11的转速，该标准电机11为带有显示电机转轴转速功能的电机。
其中，上述的红外光孔4呈弧形状，并且至少设置有4个。弧形状的红外光孔便于制作，降低了光栅盘的生产成本，同时为了保证测量的精度，红外光孔4至少设置有4个，当然，红外光孔4的数目设置的越多，测量的精度就越高。
其中，上述的挡光板10的横截面呈正五边形状，对称地设置在双面发射镜的四周，以便于激光点在挡光板10内侧上的显示。
由上述可知，本发明的电机转速测量装置采用了激光比较法测量电机转速，突破了一般用光电或电磁的方法测量电机转速，可高精确测量电机的转速；适用于需要高精度测量高转速的领域，普通的光学原理能够大大减少测量的误差；整个技术方案没有比较昂贵的材料或者仪器，造价便宜，具有一定的市场推广效益
对本领域的技术人员来说，可根据以上描述的技术方案以及构思，做出其它各种相应的改变以及形变，而所有的这些改变以及形变都应该属于本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (7)

1.电机转速测量装置，其特征在于，包括粗测组件、处理单元以及精测组件；
所述粗测组件包括安装于待测电机转轴上的光栅盘，红外光源和红外光接收器，光栅盘设置有若干个红外光孔，该若干个红外光孔绕光栅盘的中心轴线圆周阵列，红外光源和红外光接收器相对设置并分置于光栅盘开设红外光孔处的两侧，红外光接收器用于将其接收到的红外光源发出的红外光信号传递至电压比较器，电压比较器用于将接收到的红外光信号转换为数字信号；
所述处理单元用于处理电压比较器传来的数字信号，得出待测电机的粗测转速；
所述精测组件包括激光源，光栅盘上开设有一激光孔，激光源设置在激光孔所在光栅盘圆周上相对应的后侧；双面反射镜安装于标准电机上，由标准电机带动旋转，挡光板设置在双面反射镜的四周，挡光板中开设有一透光孔，激光源所发出的激光从透光孔进入，照射到双面反射镜上，双面反射镜所反射的激光照射在挡光板上。
2.如权利要求1所述的电机转速测量装置，其特征在于，所述处理单元信号连接有显示单元，用于显示待测电机的粗测转速。
3.如权利要求1所述的电机转速测量装置，其特征在于，所述标准电机为带有显示电机转轴转速功能的电机。
4.如权利要求1或2所述的电机转速测量装置，其特征在于，所述处理单元为单片机。
5.如权利要求1所述的电机转速测量装置，其特征在于，所述红外光孔呈弧形状，并且至少设置有4个。
6.如权利要求1所述的电机转速测量装置，其特征在于，所述挡光板的横截面呈正五边形状。
7.如权利要求2所述的电机转速测量装置，其特征在于，所述显示单元为数码管。
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