CN201576001U - 一种采用光电编码器的模型车测速装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种采用光电编码器的模型车测速装置，包括模型车，在模型车后轮的驱动电机安装有光电编码器，光电编码器通过测速电路与单片机相连。其电路简单可靠，所需元器件简单，数量少，在进行电路检查和故障处理时容易排查故障，成本低。采用高性能通用型的微处理器，性能稳定，采用光电编码器获取脉冲，精度高，响应快，可靠性高，抗干扰能力强，测速精确。
Description
技术领域
本发明属于检测技术领域，涉及一种测速装置，特别是一种采用光电编码器的模型车测速装置，利用该装置能够精确测量模型车车速，达到准确调速的目的。
背景技术
模型车比赛是一项高科技的比赛，涉及到电子技术，自动控制，汽车原理，嵌入式等学科。目前在高校中举行的模型车竞赛有瑞萨杯、飞思卡尔杯大学生智能汽车竞赛等。在模型车比赛中，模型车的行驶速度是决定比赛成绩的重要条件，为了更好地进行小车的速度控制，需要选择合适的控制算法，控制算法有两种基本的形式，即开环控制和闭环控制。由于开环控制对外部扰动及内部参量变化的影响缺乏抑制能力，不能灵活的根据模型车的实时速度进行精确调整，降低了模型车的应变能力；而加入车速检测，对模型车速度实施闭环反馈控制，形成闭环，就能够最大限度的消除以上因素的影响，使模型车的运行更加精确。
发明内容
针对模型车的测速问题，本实用新型的目的在于，提供一种采用光电编码器的模型车测速装置，利用该装置能够用于测试模型车的实时车速。
为了实现上述任务，本实用新型采取如下的技术解决方案：
一种采用光电编码器的模型车测速装置，包括模型车，其特征在于，在模型车后轮的驱动电机安装有光电编码器，光电编码器通过测速电路与单片机相连。
本实用新型的其它一些特点是：
所述的光电编码器的齿轮与模型车的后轮驱动电机齿轮啮合。
所述的测速电路包括细分电路和判相电路。
所述的细分电路选用74HC86芯片，判相电路选用74HC74芯片。
所述的光电编码器型号为omron E6A2-CW3。
所述的单片机采用Freescale半导体公司的增强型16位微控制器MC9S12DG128。
本实用新型的采用光电编码器的模型车测速装置，具有以下优点：
(1)电路简单可靠。该方案实现所需元器件简单，数量少，在进行电路检查和故障处理时容易排查故障，成本低。
(2)微处理器技术先进。采用高性能通用型的微处理器，性能稳定，技术先进。
(3)传感器精度高。采用光电编码器获取脉冲，精度高，响应快，可靠性高，抗干扰能力强，测速精确。
(4)测速精确，可以实现有效的速度控制。采用细分电路和判相电路，使单位时间内的脉冲数增加一倍，并通过判断正反转状态获取更多的控制信息，实现有效的速度控制。
附图说明
图1是本实用新型的原理框图；
图2是单片机软件程序流程图；
图3是测速电路的细分、判相电路组合连接图；
图4是判相芯片74HC74引脚图；
图5是细分芯片74HC86引脚图；
图6是单片机MC9S12DG128引脚图。
以下结合附图对本实用新型作进一步的详细说明。
具体实施方式
参见图1，本实用新型的采用光电编码器的模型车测速装置，包括模型车2，模型车有前后轮1，驱动电机3、光电编码器4、测速电路5和单片机6。安装时，在模型车后轮的驱动电机3安装光电编码器4，光电编码器4的齿轮与模型车的后轮的驱动电机3的齿轮啮合，光电编码器4和测速电路5连接，得到的脉冲信号和正反转信号直接输入单片机6。
测速电路5包括细分电路和判相电路(图2)，细分电路选用74HC86芯片(引脚图见图5)，判相电路选用74HC74芯片(引脚图见图4)。
本实用新型的采用光电编码器的模型车测速装置在工作之前，必须保证所有接线全部接通并正常工作，包括以下几个操作：
1)光电编码器的齿轮与后轮驱动电机齿轮啮合。
2)光电编码器与细分、判相电路接通。
3)细分、判相电路与单片机模块接通。
4)细分、判相电路、单片机模块与电源接通。
当车轮转动时，光电编码器4输出与模型车的车速相对应的A、B两相脉冲信号送入测速电路，测速电路的细分电路将A、B两相脉冲信号转换成一个脉冲信号输入单片机6的计数器模块，利用单片机6的输入捕捉功能对输入信号进行计数，从而计算出模型车的车速。
测速电路5由于采用了细分电路，利用74HC86的异或功能，将光电编码器输出的两相脉冲信号进行细分，得到的脉冲信号直接输入单片机的计数器模块。利用74HC74得到正反转信息，输入单片机6。供电电压为5V。单片机6单位时间内得到的计数脉冲增加一倍，使得测量结果更加精确。同时，将A、B两相脉冲信号通过判相电路得到模型车正反转状态，从而判断模型车是处于正向驱动状态还是反向制动状态，有利于对模型车进行有效的车速控制。
本实施例的光电编码器4采用型号为omron E6A2-CW3，其分辨率为100P/R，供电电压可以从5V到12V，具有两相脉冲输出，精度高，响应快，可靠性高。
单片机6采用Freescale半导体公司的一款增强型16位微控制器MC9S12DG128，供电电压为5V。其引脚图参见图6，技术特性为：采用增强型16位S12CPU，片内总线时钟频率最高可达25MHz，2个8路10位精度A/D转换器，PWM模块可设置成4路8位或2路16位，增强型捕捉定时器，并支持背景调试模式(BDM)。
硬件电路设计方面：将光电编码器4的齿轮与模型车的驱动电机3的齿轮啮合，在模型车上安装由细分电路和判相电路组成的测速电路5，利用74HC86芯片实现细分电路，利用74HC74芯片实现判相电路，得到的脉冲信号和正反转信号直接输入单片机6。
单片机6的软件程序设计方面：采用C语言进行编程，开发和调试环境采用飞思卡尔HCS12系列单片机开发软件CodeWarrior 4.7。其程序流程图参见图2，即：
进入速度传感模块入口，读取当前脉冲累加器值(pulse【0】＝PACN1)，Speed＝pulse【0】-pulse【m】，从n＝m-1到0，顺次将pulse【n】赋值给pulse【n+1】，将结果从速度传感模块出口输出。
光电编码器精度高，响应快，可靠性高，抗干扰能力强，是精密数控采用的检测传感器。
微处理器技术先进。采用增强型16位S12CPU，性能稳定，技术先进，不需要任何其它芯片就可以构造出最小可运行系统。
测速精确。测速电路采用细分电路和判相电路，使单位时间内的脉冲数增加一倍，并通过判断正反转状态获取更多的控制信息，实现有效的速度控制。
Claims (6)
1.一种采用光电编码器的模型车测速装置，包括模型车，其特征在于，在模型车后轮的驱动电机安装有光电编码器，光电编码器通过测速电路与单片机相连。
2.如权利要求1所述的采用光电编码器的模型车测速装置，其特征在于，所述的测速电路包括细分电路和判相电路。
3.如权利要求1所述的采用光电编码器的模型车测速装置，其特征在于，所述的细分电路选用74HC86芯片，判相电路选用74HC74芯片。
4.如权利要求1所述的采用光电编码器的模型车测速装置，其特征在于，所述的单片机采用Freescale半导体公司的增强型16位微控制器MC9S12DG128。
5.如权利要求1所述的采用光电编码器的模型车测速装置，其特征在于，所述的光电编码器型号为omron E6A2-CW3。
6.如权利要求1所述的采用光电编码器的模型车测速装置，其特征在于，所述的光电编码器的齿轮与模型车的后轮驱动电机齿轮啮合。
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| CN 201020019688 CN201576001U (zh) | 2010-01-13 | 2010-01-13 | 一种采用光电编码器的模型车测速装置 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103578335A (zh) * | 2013-03-22 | 2014-02-12 | 柳州铁道职业技术学院 | 城市轨道交通车载光电测速实验装置 |
| CN108918532A (zh) * | 2018-06-15 | 2018-11-30 | 长安大学 | 一种快速道路交通标志破损检测系统及其检测方法 |
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