CN203689786U

CN203689786U - 基于微处理器的多功能转速测量仪

Info

Publication number: CN203689786U
Application number: CN201420059651.3U
Authority: CN
Inventors: 汪建; 黄乾明; 陈华萍
Original assignee: Sichuan Agricultural University
Current assignee: Sichuan Agricultural University
Priority date: 2014-02-09
Filing date: 2014-02-09
Publication date: 2014-07-02
Anticipated expiration: 2024-02-09

Abstract

本实用新型涉及一种基于微处理器的多功能转速测量仪，测量仪由测量仪主机、电动机、测量齿盘和光电传感器测量槽组成；测量仪主机上设置有液晶屏、电源输出插孔、选择按键、信号输入端口、信号输出端口、功能开关和速度调节旋钮；测量仪主机内具有微处理器芯片，光电检测、信号调理和A/D转换电路。本测量仪通过对光电传感信号的处理和微处理器的计算，能实现对不同转速的实时测量和显示等功能，适合于电工学、物理等课程的测量与教学实验。

Description

基于微处理器的多功能转速测量仪

技术领域

本实用新型涉及一种基于微处理器的多功能转速测量仪，属于电子技术应用和实验应用的领域。

背景技术

转速测量是转动物体动力机械性能测试中的一个重要内容，在航空航天、船舶动力及旋转机械等应用领域，转速信号也是一个重要的监控参数，转速的大小和变化能显示机械转动是否正常，不仅反映系统的工作状态，而且也决定了其他性能参数，尤其在控制系统中起着极其重要的作用，其测量的准确度和可靠性直接影响着系统的控制精度及安全性能。

随着现代科学的进步，许多军事、工业领域对转速测量系统的精度、体积、抗干扰的要求越来越高，可靠的快速、高精度转速测量系统显得至关重要。

转速测量按传感器的安装方式可分为：接触式和非接触式。接触式测量方式由于常常要求测量时，测量轴与被测量轴需保持在一条直线上，所以一般应用于中低转速测量。

光电传感器是光电检测系统中实现光电转换的关键元件，它把被测量的变化转换成红外等光信号的变化，然后借助光电元件进一步将光信号转换成电信号。光电检测方法具有精度高、反应快、抗干扰能力强等优点，而且可测参数多，传感器的结构简单。光电式传感器在检测和控制的应用非常广泛。

本测量仪使用光电传感方式来进行测速，它是一种非接触式测量，测量仪通过对光电信号的处理和微处理器的计算，能实现对不同转速的实时计算测量和液晶显示等功能，具有响应快、准确度高等优点，适合于电工学、物理等课程的测量与教学实验。

实用新型内容

针对现有的测量和实验仪器的不足，本实用新型的基于微处理器的多功能转速测量仪结合光电传感器和微处理器，并采用了三种测量齿盘，可使学生能更好的理解和掌握转速测量的原理和方法。转速测量的电路系统主要包括：光电传感器系统、信号的处理、微处理器以及液晶显示部分。

本测量仪由测量仪主机、电动机、测量齿盘和光电传感器测量槽组成；测量仪主机上设置有液晶屏、电源输出插孔、选择按键、信号输入端口、信号输出端口、功能开关和速度调节旋钮；测量仪主机内具有微处理器芯片，光电检测、信号调理和A/D转换电路。

本测量仪采用了光电传感式的转速测量方式，当电动机转动时，利用光电传感器通过测量齿盘进行光电信号采样，同时通过齿盘对光路的间歇遮挡使光电接收管接收到的信号变为光脉冲。通过信号调理电路和A/D转换，把光电传感器所输出的脉冲信号转换为数字信号送入微处理器，微处理器对接收到的脉冲计数，经计算处理后，从而计算出转速，通过液晶显示出结果。

本测量仪的微处理器芯片采用的是TI公司新推出的一款高性能16位的微处理器MSP430F2012。它内置工作频率最高达16MIPS，超低功耗，平时工作在睡眠状态节省电能，中断发生时能够在不足1μs的时间内从超低功耗500nA待机模式唤醒到全速工作模式。具有128K可在线编程存储器，在外围功能器件方面，MSP430F2012还集成了10位AD、16位定时器、捕获比较器、看门狗定时器、掉电检测、USI通讯模块等，MSP430F2012可满足对低功耗高性能的需要。

本测量仪的测量齿盘有一个齿孔、对称于直径的二个齿孔和垂直对称的四个齿孔三种类型。可分别应用于不同的转速的测量情况，并可与单齿孔的测量盘比较在不同测量方式下的测量方法及对转速误差的影响。

本测量仪可用于测量实际电机的转速，同时测量仪也配有电动机，可用于方便实验的测量。当电动机旋转时，由于测量齿盘上齿孔的遮挡，光电接收管不能接收到发射管发来的光信号。因此，当电动机旋转时，接收管只能接收到时断时续的光信号。信号处理系统将接收管接收的光信号转换为脉冲电信号测速时，微处理器对脉冲电信号进行计数，同时微处理器内部的计时器开始计时，根据脉冲电信号的数目及所用时间就可计算出电机的转速，最后通过液晶显示将转速等参数显示出来。

本测量仪的A/D转换电路采用高精度的HX711芯片，HX711是一款高精度、高速度的24位A/D转换器芯片。芯片内提供的稳压电源可以直接向外部传感器和芯片内的A/D转换器提供电源，系统板上无需外加电源，芯片内时钟振荡器的上电自动复位功能简化了开机的初始化过程。

附图说明

图1是测量仪主机外观图，其中的1是液晶屏、2是电源输出插孔、3是选择按键、4是信号输入端口、5是信号输出端口、6是功能开关、7是速度调节旋钮。

图2是测量的安装组成图。其中的8是电动机电源线，9是电动机，10是光电传感器测量槽，11是光电信号线，12是电动机轴，13是光电传感器，14是测量齿盘。

具体实施方式

结合附图，下面具体说明基于微处理器的多功能转速测量仪的工作和电路情况。

本测量仪的光电传感器的发射光源可选用Everlight公司的IR333C-A红外发光二极管.该发光二极管具有可靠性高、辐射强度大、正向电压低等特点，适合于检测型传感器。而测量仪的光电传感器的光电接收元件可选用Everlight公司的PD333-3C红外光敏二极管，与红外发光二极管配套使用，将光信号转换为电信号，其信号强弱代表待检测物体的状态。

本测量仪可通过测量齿盘的匹配进行实际电机转速的测量，同时测量仪也配有电动机，通过测量仪主机的速度调节旋钮，可对配有的电动机转速进行调节，并结合功能选择开关，将有不同齿孔的测量齿盘中心固定在电机转轴上，然后将测量齿盘放置在传感器测量槽中间。接通电源后，测量槽中的红外发光二极管发光，如果槽中无遮光物，接收光敏二极管感光导通，此时，输入到运放的电压为0V，外部中断信号端输出高电平。如果槽中有遮光物，接收二极管不能接收到光信号，接收二极管断开，输入到运放的电压为5V，外部中断信号端输出低电平。光敏二极管输出的脉冲信号先经过耦合放大后转换成脉冲信号，再输入到微处理器的外部中断口，经微处理器处理计算出电机转速并输出显示。

本测量仪的液晶屏采用低电压、低功耗带中文字库的128×64液晶显示屏。它具有4/8位并行、2线或3线串行多种接口方式，其显示分辨率为128×64，内置8192个16×16点汉字和128个16×8点ASCII字符集。该模块接口方式灵活，操作指令简单、方便，可以显示8×4行16×16点阵的汉字，也可完成图形显示，可构成全中文人机交互图形界面。

测量仪的信号输出和输入端口采用5芯航空插座，通过信号输出端口可将信号传输至示波器进行显示。

本测量仪通过对光电传感信号的处理和微处理器的计算，能实现对不同转速的实时测量和显示等功能，适合于电工学、物理等课程的测量与教学实验。

Claims

1.一种基于微处理器的多功能转速测量仪，其特征是：测量仪由测量仪主机、电动机、测量齿盘和光电传感器测量槽组成；测量仪主机上设置有液晶屏（1）、电源输出插孔（2）、选择按键（3）、信号输入端口（4）、信号输出端口（5）、功能开关（6）和速度调节旋钮（7）；测量仪主机内具有微处理器芯片，光电检测、信号调理和A/D转换电路。

2.根据权利要求1所述的基于微处理器的多功能转速测量仪，其特征是：其测量仪主机内的微处理器芯片采用TI公司的MSP430F2012芯片。

3.根据权利要求1所述的基于微处理器的多功能转速测量仪，其特征是：其测量齿盘有一个齿孔、对称于直径的二个齿孔、垂直对称的四个齿孔三种类型。