CN200976006Y - 光敏z元件转速传感器 - Google Patents

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曹一江
马兆铭
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Abstract

光敏Z元件转速传感器，它涉及一种转速传感器，为了解决测量精确度不高，体积大，功耗高，快速响应达不到要求的问题。它的红外发光二极管的阴极连接第二负载电阻的一端，第二负载电阻的另一端连接第一负载电阻的一端，第一负载电阻的另一端连接光敏Z元件的正端和电压比较器的负端，电压比较器的正端连接电压基准源的输出端；外壳凸起的内侧壁有凸透镜和凹透镜，第一凸起内有红外发光二极管，第二凸起内有光敏Z元件，它们在透镜的中心轴上；光电编码盘的平面与中心轴垂直，它中心旋转轴平行于中心轴的正上方，它的盘边均匀分布着通光槽，它的直径与透镜的直径相等，其中一个通光槽在透镜之间，它有响应速度快，体积小，功耗低，易于集成化等优点。

Description

光敏Z元件转速传感器
技术领域
本实用新型涉及一种转速传感器。
背景技术
在工业过程实时控制中，转速的检测与控制占有很大比重，它对系统的稳态误差及动态响应性能都有着至关重要的影响。对于此类应用来讲，一个在较大转速范围内具有高分辨率的快速而准确的测速系统是必不可少的。传统的机械式转速测量仪，由于受外界温度变化、机械抖动和机械摩擦等因素的影响，使其在转速检测过程中很难满足高精度和快速响应的要求。随着低功耗光敏二极管的广泛应用，现在光电式转速传感器已经逐步取代机械式转速测量仪。
实用新型内容
为了解决机械式转速测量仪测量精确度不高，体积大，功耗高，快速响应达不到要求的问题，提供了一种光敏Z元件转速传感器。
本实用新型由电路部分、光电编码盘、凸透镜、凹透镜和外壳组成；电路部分由光敏Z元件、红外发光二极管、电压比较器、电压基准源、第一负载电阻和第二负载电阻组成；电源正输入端连接电压基准源的正输入端、红外发光二极管的阳极端和光敏Z元件的负极端，红外发光二极管的阴极端连接第二负载电阻的一端，第二负载电阻的另一端连接第一负载电阻的一端、电压基准源的接地端和接地端，第一负载电阻的另一端连接光敏Z元件的正极端和电压比较器的信号输入负极端，电压比较器的信号输入正极端连接在电压基准源的输出端，电压比较器的信号输出端连接信号输出端；电路部分封装在外壳的内腔中，在凹形的外壳的两个凸起的内侧壁表面上分别设置有凸透镜和凹透镜，在设置有凹透镜的外壳的第一凸起内腔中安装有红外发光二极管，在设置有凸透镜的外壳的第二凸起内腔中安装有光敏Z元件，红外发光二极管与光敏Z元件安装在凸透镜和凹透镜的共同的中心轴上；不透明的圆形光电编码盘的盘边均匀分布着一定数量的通光槽，通光槽的直径与凸透镜和凹透镜的直径相等，光电编码盘的平面与凹透镜、凸透镜的中心轴垂直，光电编码盘的中心旋转轴设置在凸透镜和凹透镜的中心轴的正上方，并与凸透镜和凹透镜的中心轴平行，光电编码盘的盘边上的通光槽设置在凸透镜和凹透镜之间，并且通光槽的中心所处的位置与凸透镜和凹透镜的中心轴相交。
本实用新型采用的Z元件是俄罗斯专家V.D.Zotov教授在20世纪80年代中期研制的一种专利技术，光敏Z元件是Z半导体敏感元件中的一种。光敏Z元件可接收光的波长范围为500nm～1000nm，光谱响应范围宽的好处是设计该实用新型时既可以用可见红光作为光源，也可以用红外光作为光源，光源的选择范围比较广。光敏Z元件响应速度快，光电转换所测得的转速量与实际转速误差小，转速传感器的测量精度就高。由于光敏Z元件具有功耗小、光谱响应范围宽、响应速度快等特点，运用光敏Z元件来完成本实用新型光电转换功能。本实用新型不仅可以使转速测量的精确度达到0.06转/秒，而且它具有响应速度快，体积小，功耗低，易于集成化等优点。
附图说明
图1是本实用新型的结构示意图；图2是光线通过光电编码盘12的示意图；图3是光电编码盘12阻断光线的示意图；图4是本实用新型的波形图。
具体实施方式
具体实施方式一：结合图1说明本实施方式，本实施方式由电路部分、光电编码盘12、凸透镜5、凹透镜6和外壳14组成；电路部分由光敏Z元件1、红外发光二极管2、电压比较器3、电压基准源4、第一负载电阻7和第二负载电阻8组成；电源正输入端9连接电压基准源4的正输入端、红外发光二极管2的阳极端和光敏Z元件1的负极端，红外发光二极管2的阴极端连接第二负载电阻8的一端，第二负载电阻8的另一端连接第一负载电阻7的一端、电压基准源4的接地端和接地端10，第一负载电阻7的另一端连接光敏Z元件1的正极端和电压比较器3的信号输入负极端，电压比较器3的信号输入正极端连接在电压基准源4的输出端，电压比较器3的信号输出端连接信号输出端11；电路部分封装在外壳14的内腔中，在凹形的外壳14的两个凸起的内侧壁表面上分别设置有凸透镜5和凹透镜6，在设置有凹透镜6的外壳14的第一凸起14-1内腔中安装有红外发光二极管2，在设置有凸透镜5的外壳14的第二凸起14-2内腔中安装有光敏Z元件1，红外发光二极管2与光敏Z元件1安装在凸透镜5和凹透镜6的共同的中心轴上；本实用新型由光敏Z元件1作为接受红外光线的感光器件，红外发光二极管2作为红外光发射器件，而在外壳14上设置的凸透镜5和凹透镜6有效提高发射光利用率；不透明的圆形光电编码盘12的盘边均匀分布着一定数量的通光槽13，通光槽13的直径与凸透镜5和凹透镜6的直径相等，光电编码盘12的平面与凹透镜6、凸透镜5的中心轴垂直，光电编码盘12的中心旋转轴设置在凸透镜5和凹透镜6的中心轴的正上方，并与凸透镜5和凹透镜6的中心轴平行，光电编码盘12的盘边上的通光槽13设置在凸透镜5和凹透镜6之间，并且通光槽13的中心所处的位置与凸透镜5和凹透镜6的中心轴相交，通光槽13数量越多，转速传感器的分辨率越高，但通光槽13不能过多，过多会使编码盘直径变大，工作时增加转动装置的负载。电压基准源采用的型号是AD1403，厂家是AnalogDevieces公司。电压比较器采用的型号LM393，厂商是日立公司。
工作原理：工作时，转速传感器的电源正输入端9和接地端10分别与电源的正、负极相连。将光电编码盘12固定在被测转动装置的主轴上，当被测转动装置旋转时，光电编码盘12与被测转动装置的转轴同速旋转。光电编码盘12对光线起到通、阻作用，如图2、图3所示，从而通过光电编码盘12向光敏Z元件1产生脉冲光。光敏Z元件1受到脉冲光照射输出正弦波形，经过电压比较器3和基准元4将光敏Z元件1输出的正弦波形调整为脉冲方波，如图4所示，从转速传感器信号输出端11输出，输出信号可供单片机计数处理。

Claims (1)

1、光敏Z元件转速传感器，其特征在于它由电路部分、光电编码盘(12)、凸透镜(5)、凹透镜(6)和外壳(14)组成；电路部分由光敏Z元件(1)、红外发光二极管(2)、电压比较器(3)、电压基准源(4)、第一负载电阻(7)和第二负载电阻(8)组成；电源正输入端(9)连接电压基准源(4)的正输入端、红外发光二极管(2)的阳极端和光敏Z元件(1)的负极端，红外发光二极管(2)的阴极端连接第二负载电阻(8)的一端，第二负载电阻(8)的另一端连接第一负载电阻(7)的一端、电压基准源(4)的接地端和接地端(10)，第一负载电阻(7)的另一端连接光敏Z元件(1)的正极端和电压比较器(3)的信号输入负极端，电压比较器(3)的信号输入正极端连接在电压基准源(4)的输出端，电压比较器(3)的信号输出端连接信号输出端(11)；电路部分封装在外壳(14)的内腔中，在凹形的外壳(14)的两个凸起的内侧壁表面上分别设置有凸透镜(5)和凹透镜(6)，在设置有凹透镜(6)的外壳(14)的第一凸起(14-1)内腔中安装有红外发光二极管(2)，在设置有凸透镜(5)的外壳(14)的第二凸起(14-2)内腔中安装有光敏Z元件(1)，红外发光二极管(2)与光敏Z元件(1)安装在凸透镜(5)和凹透镜(6)的共同的中心轴上；不透明的圆形光电编码盘(12)的盘边均匀分布着一定数量的通光槽(13)，通光槽(13)的直径与凸透镜(5)和凹透镜(6)的直径相等，光电编码盘(12)的平面与凹透镜(6)、凸透镜(5)的中心轴垂直，光电编码盘(12)的中心旋转轴设置在凸透镜(5)和凹透镜(6)的中心轴的正上方，并与凸透镜(5)和凹透镜(6)的中心轴平行，光电编码盘(12)的盘边上的通光槽(13)设置在凸透镜(5)和凹透镜(6)之间，并且通光槽(13)的中心所处的位置与凸透镜(5)和凹透镜(6)的中心轴相交。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103884858A (zh) * 2014-04-15 2014-06-25 长春工程学院 一种基于大数据采集的机械转动测速电路
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CN104596556A (zh) * 2015-01-08 2015-05-06 佛山轻子精密测控技术有限公司 一种新型编码器及其测量方法
CN105242059A (zh) * 2015-10-12 2016-01-13 东南大学成贤学院 利用视觉暂留及透镜成像原理的转速测量仪器及测量方法

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