CN201075110Y - 发光半导体led频闪测速仪 - Google Patents

Abstract

一种发光半导体LED频闪测速仪，包括微处理器、LCD或LED显示器、LED光源以及光源驱动电路，其特征在于：所述LED光源由一组排列布置的LED发光二极管组成，排列布置的各LED发光二极管的发光点定位在一凹面上，且光线在凹面正前方会聚。本实用新型利用大功率LED频率响应快、亮度高的特点取代传统的氙气放电频闪灯，其优点是功耗低，频闪光源使用寿命长，便于携带，可靠性好，精度高，特别是可以增大LED光源亮度，并且通过简单的结构实现了计量单位“转/秒”向“转/分”的转换。

Description

发光半导体LED频闪测速仪

技术领域

本实用新型属于非接触式计量仪器，具体涉及一种利用频闪同步效应来测量物体旋转转速以及物体摆动或震动频率的仪器，该仪器也可以用来对上述物体进行动态观察和分析。

背景技术

众所周知，人类视觉具有暂留效应，当一幅图像投影于视网膜后，该图像暂留于视网膜不少于40毫秒的时间，当第二次图像投影于视网膜时，只要间隔时间不大于40毫秒，那么第二次图像就成了第一次图像的延续。电影、电视就是利用该原理，将一帧又一帧图像投影于视网膜，只要间隔的时间足够短，就成了连续、活动的图像。

频闪测速仪就是利用人类视觉暂留原理而设计的一种测量高速旋转物体转速以及摆动或震动物体频率的仪器。这种仪器将一种可调频率的脉冲光源投射于被测量对象，当光源的脉冲频率与被测对象的转速或频率同步(一致)时，测量对象上的标记在人眼观察时就会呈现静止的景象。此时，光源的脉冲频率与被测对象的转速或频率存在对应关系，仪器所显示的光源脉冲频率就是被测对象的转速或频率。例如，我们可以在电机转轴一端的外缘上做一个便于识别的标记，然后将频闪仪的光源投射于该电机转轴的标记处，从低到高调节频闪仪的频率，当标记第一次出现静止图像时，频闪仪的显示频率就是该电机的转速。

传统的频闪仪通常由氙气放电频闪灯、振荡器、计数器、译码电路、驱动电路、显示电路等组成。其缺点是：1、由于采用氙气放电频闪灯作为光源，功耗大，工作电压高，一般需要采用市电供电，这就大大限制了频闪仪的使用范围。例如，用来测量纺织厂捻丝机转速时，由于拖着长长的电源线，不仅影响生产，而且不安全。如果将其用于野外测量则更加困难。从理论上讲虽然可以采用逆变电源，但由于蓄电池过于庞大，实用价值不高。2、氙气放电频闪灯工作时会产生高温，一旦被测对象的转速或频率达到每分钟1万次以上时，氙气灯泡就会发生“导通”现象，如果不立即切断电源很可能导致氙气放电频闪灯瞬间永久性损坏。因为持续高温会使氙气放电频闪灯的阴极逐渐蒸发，造成频闪灯玻壳发黑，最终损坏。由于这种老化极易发生，所以氙气放电频闪灯的累计寿命一般不足200小时。3、氙气放电频闪灯自身的工作电压达300伏直流，同时还需要配置上万伏的外加触发电压装置，每次触发都会发生强烈的电磁幅射，这会对电路带来严重干扰，作为计量仪器其精度有可能丧失。4、频闪仪的振荡器、计数器、译码电路、驱动电路、显示电路由大量的集成电路组成，其结构复杂、体积大、价格高不利于作为便携式测量仪器推广应用。

近年来，随着半导体发光元件LED的长足进步，无论在发光亮度和频率响应等方面都有了新的突破，因此为改革传统频闪仪提供了有利条件。中国专利于2004年12月8日授权公告了一件名称为《采用LED作为可控频闪光源的闪光测速表》，公告号为CN2662250Y的实用新型专利。该专利闪光部分是由MCU控制产生一定频率的窄脉冲来实现LED的闪烁，驱动电路驱动LCD显示器来显示转速。当LED闪烁频率与被测对象一致时，LCD上显示的数值即为当前的转速。但是，在LED光源的亮度设计方面以及如何方便的将“转/秒”转换成人们默认的“转/分”等问题上没有提出较好的解决方案。

发明内容

本实用新型目的是提供一种可以增大LED光源亮度，并且可以通过简单的结构实现将“转/秒”转换为“转/分”的发光半导体LED频闪测速仪

为达到上述目的，本实用新型采用的技术方案是：一种发光半导体LED频闪测速仪，包括微处理器、LCD或LED显示器、LED光源以及光源驱动电路，所述LED光源由一组排列布置的LED发光二极管组成，排列布置的各LED发光二极管的发光点定位在一凹面上，且光线在凹面正前方会聚；所述微处理器通过软件编程至少构建成一个可调频率的脉冲发生器、一个六十分频电路和一个译码电路；脉冲发生器的脉冲信号输出经过六十分频电路连接光源驱动电路的输入，光源驱动电路的输出连接LED光源；脉冲发生器的脉冲计数输出经过译码电路连接LCD或LED显示器。

上述技术方案中的有关内容解释如下：

1、上述方案中，微处理器可以采用单片机、微控制器(MCU)等小型处理单元。

2、上述方案中，使用六十分频电路来实现单位由“转/秒”到“转/分”的转换。因为，脉冲发生器发出的脉冲频率单位为“次/秒”，经过六十分频电路后单位为“次/分”，当该频率与被测对象的转速同步时，显示器对应的数值为“转/分”。

3、上述方案中，为了将一组LED发光二极管整齐紧凑的排列定位在凹面上，可以采用矩阵形布置或环形同心布置。

4、上述方案中，为了使一组LED发光二极管的光线在凹面正前方会聚，所述凹面可以为旋转抛物面、球面或旋转椭球面。

由于上述技术方案运用，本实用新型与现有技术相比具有下列优点：

1、本实用新型利用大功率LED频率响应快、亮度高的特点取代传统的氙气放电频闪灯，其优点是：(1)、功耗低，频闪光源是半永久性的，使用寿命长。(2)、无需市电接入要求，便于携带，尤其适合使用在流动场所及大面积、长距离的监测。(3)、由于消除了氙气频闪灯必需的上万伏特触发电压对计数电路的干扰，整机稳定性提高，可靠性好，精度高。

2、本实用新型可以采用低功耗单片机或微控制器与液晶显示器(LCD)进行组合，特别是在一块芯片上通过编程完成了振荡器、计数器、分频器、译码电路等组合，使功耗大为降低，同时也使小容量电池供电成为可能。

3、本实用新型将一组频率响应快、亮度高的LED发光二极管通过凹面定位组合，使光线在凹面前方会聚，提高了光源亮度，有利于观察被测对象上标记的图象视觉静止状态，提高测量结果的准确性。

4、本实用新型通过微处理器内部构成的六十分频电路或译码电路将脉冲频率单位“次/秒”简单、直接换算成“转/分”或“次/分”，避免了数值换算的麻烦。

附图说明

附图1为本实用新型原理框图。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本实用新型作进一步描述：

实施例：参见附图1所示，一种发光半导体LED频闪测速仪，由微处理器、LCD显示器、LED光源和LED驱动电路几部分组成。微处理器采用16位89C51单片机，该单片机通过软件编程构建成一个可调频率的脉冲发生器、一个六十分频电路和一个译码驱动电路。脉冲发生器的脉冲信号输出经过六十分频电路连接LED驱动电路的输入，LED驱动电路的输出连接LED光源。脉冲发生器的脉冲计数输出经过译码驱动电路连接LCD显示器。可调频率的脉冲发生器设有一个增频控制端与增频控制按钮K1连接，还设有一个减频控制端与减频控制按钮K2连接。上述电路中对输出的频率进行60分频可以通过向微处理器写入控制字来实现。所述LED驱动电路采用低功耗的CMOS场效应管驱动电路，也可以采用三极管驱动电路。

所述LED光源由一组矩阵布置的频率响应快、亮度高的LED发光二极管组成，矩阵布置的各LED发光二极管的发光点定位在一旋转抛物面上，且光线在旋转抛物面正前方会聚，会聚点至发光点的距离为0.5米(该距离可以根据实际需要来设计)。

本实施例工作原理是：开启电源后，向微处理器写入控制字，将其产生的频率进行60分频，分频后的信号流入LED驱动电路，LED驱动电路是通过CMOS场效应管或三极管的截止和导通来实现对LED的频闪。成矩阵布置且定位在旋转抛物面内表面的一组频闪LED发光二极管将光线在正前方会聚成一点，从而获得高亮度的光照效果。测速时将光线的会聚点对准被测对象上设置标记处，再通过增频控制按钮K1和减频控制按钮K2，从低到高不断调节LED的闪光频率，当第一次观察到转动物体上的标记呈现静止图象时，说明闪光频率和转动速度达到匹配状态，此时显示屏上的数值即为当前转速。本实施例的实际转速或频率测量范围在500～20000转/分。

上述实施例只为说明本实用新型的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本实用新型的内容并据以实施，并不能以此限制本实用新型的保护范围。凡根据本实用新型精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种发光半导体LED频闪测速仪，包括微处理器、LCD或LED显示器、LED光源以及光源驱动电路，其特征在于：所述LED光源由一组排列布置的LED发光二极管组成，排列布置的各LED发光二极管的发光点定位在一凹面上，且光线在凹面正前方会聚；所述微处理器通过软件编程至少构建成一个可调频率的脉冲发生器、一个六十分频电路和一个译码电路；脉冲发生器的脉冲信号输出经过六十分频电路连接光源驱动电路的输入，光源驱动电路的输出连接LED光源；脉冲发生器的脉冲计数输出经过译码电路连接LCD或LED显示器。

2.根据权利要求1所述的发光半导体LED频闪测速仪，其特征在于：所述排列布置为矩阵形布置或环形同心布置。

3.根据权利要求1所述的发光半导体LED频闪测速仪，其特征在于：所述凹面为旋转抛物面、球面或旋转椭球面。