CN205898841U - 光电转速传感器性能测控仪 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种光电转速传感器性能测控仪，主要由微控制器、人机交互模块、测控外围模块、通讯模块、时钟模块和电源模块组成；所述的微控制器集成有CPU、以及分别与CPU相连接的存储器、定时器/计数器、I/O接口电路；所述的人机交互模块包括显示模块、键盘和打印机；所述的测控外围模块包括依次连接的步进电机驱动模块、步进电机、光电转速传感器和脉冲信号调理模块；所述的时钟模块产生时钟信号，为微控制器内部的各种微操作提供时间基准；所述的电源模块为微控制器提供工作电源。本实用新型的测控仪结构简单、设计开发科学合理、安全可靠、实用高效，能够实现光电转速传感器的转速、脉冲性能参数的测量和管理等功能。

Description

光电转速传感器性能测控仪

技术领域

本实用新型涉及了一种光电转速传感器性能测控装置。

背景技术

随着智能制造和工业4.0的不断发展应用，促进了信息化、网络化、云数据、物联网的理论和技术的探讨和应用，传感器作为信息系统的神经末梢具有举足轻重的地位。光电转速传感器作为非接触式转速测量仪表，具有测量精度高、抗干扰性能好、可靠性好、结构紧凑实用特点，在速度测量方面应用广泛。传感器性能测试工作是确保产品质量合格和正常应用的前提条件，在传感器出厂、安装、应用维护阶段具有十分重要的现实意义。

针对传统的光电转速传感器性能测控仪存在安全可靠性低、工作效率低等突出问题，近几年公开了几种发明专利；尤以中国发明专利公告号为CN101769940B，发明名称为“光电转速传感器测试设备”最具代表性，其公开的技术方案是：采用交流伺服传动系统驱动光电转速传感器旋转，电机调速系统模拟实际运行状态，利用虚拟仪器技术实现光电转速传感器性能测试；虽具有自动化程度高、功能完备等优势，但设备性价比、传感器性能测试内容等方面需要进一步完善提升。

为了克服传统光电转速传感器性能测控仪存在的安全可靠性低、设备性价比低、测试内容单一、工作效率低等问题；设计开发科学、合理、安全可靠、实用、高效的光电转速传感器性能测控仪具有十分重要的现实意义。

实用新型内容

本实用新型的目的在于针对现有技术中存在的一些不足，提供了一种结构简单、设计开发科学合理、安全可靠、实用高效的光电转速传感器性能测控仪。

为了实现上述目的，本实用新型采用了以下技术方案：

一种光电转速传感器性能测控仪，主要由微控制器、人机交互模块、测控外围模块、通讯模块、时钟模块和电源模块组成；所述的微控制器集成有CPU、以及分别与CPU相连接的存储器、定时器/计数器、I/O接口电路；所述的人机交互模块包括显示模块、键盘和打印机；所述的测控外围模块包括依次连接的步进电机驱动模块、步进电机、光电转速传感器和脉冲信号调理模块；所述的步进电机和光电转速传感器同轴安装；所述通讯模块、显示模块、键盘、打印机、步进电机驱动模块、脉冲信号调理模块分别通过I/O接口电路与微控制器的CPU相连接；所述的时钟模块产生时钟信号，为微控制器内部的各种微操作提供时间基准；所述的电源模块为微控制器提供工作电源。

测试人员通过键盘向微控制器输入测控指令，微控制器的CPU通过I/O接口电路向步进电机驱动模块输出转动档速对应的脉冲频率信号，步进电机驱动模块将脉冲频率信号转换为角位移带动步进电机按照所需的转速旋转；步进电机带动光电转速传感器旋转，光电转速传感器输出与转速成比例的一定频率和幅值的矩形脉冲信号给脉冲信号调理模块，脉冲信号调理模块将光电转速传感器的矩形脉冲信号转换成微控制器匹配的电平后，经I/O接口电路输送给微控制器的CPU，微控制器的CPU执行相应指令完成转速、脉冲数、脉冲高低电平值、脉冲占空比和相位差参数测量工作。

在本实用新型中，I/O接口电路是微控制器与外围设备信息连接的桥梁，既可作为数据口使用，也可以作为控制口使用。利用微控制器管理和控制测控系统各功能模块，利用步进电动机驱动光电转速传感器输出矩形脉冲，利用脉冲信号调理模块检测矩形脉冲特性，利用打印机输出检测结果，利用键盘、显示模块设置工作参数；预留通讯端口上传矩形脉冲特性的检测结果至PC，实现信息集中管理及存档。

进一步说明，所述的光电转速传感器主要由支承机构、转轴及万向联轴传动机构、光电转换电路三部分组成；所述的光电转换电路的核心是主要由光栅盘和光敏三极管组成的小电路板，光栅盘在转轴的带动下而旋转，由于光栅盘的遮挡作用，从而使光源变为断续光，致使光敏三极管通、断交替切换而产生脉冲信号，并且经过放大整形后，输出与转速成比例的一定频率和幅值的矩形脉冲。本实用新型中，光电转速传感器是成品，只需把其输出的脉冲信号取出进行测试。

进一步说明，所述的脉冲信号调理模块主要由信号调理电路和A/D转换器组成。脉冲信号调理模块把光电转速传感器所输出的脉冲信号转换为合适的数字信号，送入微控制器。

进一步说明，所述的微控制器通过通讯模块与上位机PC实现双向通讯。

在本实用新型中，光电转速传感器的矩形脉冲检测，检测转速、脉冲数、脉冲最低高电平、脉冲最高低电平、脉冲占空比和两相脉冲相位差，实际的检测结果与给定数值进行比较，确定光电转速传感器的质量。键盘、显示模块、打印机工作单元，利用键盘输入电路实现有关信息的初始化和不同测试内容的转换，利用LCD液晶显示器及时显示测试仪的工作参数及状态，利用微型打印机把测试结果打印存档。测控仪预留通讯模块，便于构筑分布式监控系统，ＰＣ作为上位机，测控仪作为下位机；两者实现信息共享，为提升控制、信息管理水平、系统运行灵活高效等方面奠定基础。

本实用新型的有益效果：

本实用新型的测控仪结构简单、设计开发科学合理、安全可靠、实用高效，能够实现光电转速传感器的转速、脉冲数、脉冲最低高电平、脉冲最高低电平、脉冲占空比和两相脉冲相位差所需性能参数的测量和管理等功能，具有广泛的应用价值，也为提升信息化水平和管理效率提供了支撑。

附图说明

图1是本实用新型一实施例的结构框图。

图2是本实用新型一实施例的软件主体流程示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步详细的说明。

实施例：

如图1所示，一种光电转速传感器性能测控仪，主要由微控制器、人机交互模块、测控外围模块、通讯模块、时钟模块和电源模块组成；所述的微控制器集成有CPU、以及分别与CPU相连接的存储器、定时器/计数器、I/O接口电路；所述的人机交互模块包括显示模块、键盘和打印机；所述的测控外围模块包括依次连接的步进电机驱动模块、步进电机、光电转速传感器和脉冲信号调理模块；所述的步进电机和光电转速传感器同轴安装；所述通讯模块、显示模块、键盘、打印机、步进电机驱动模块、脉冲信号调理模块分别通过I/O接口电路与微控制器的CPU相连接；所述的时钟模块产生时钟信号，为微控制器内部的各种微操作提供时间基准；所述的电源模块为微控制器提供工作电源。

测试人员通过键盘向微控制器输入测控指令，微控制器的CPU通过I/O接口电路向步进电机驱动模块输出转动档速对应的脉冲频率信号，步进电机驱动模块将脉冲频率信号转换为角位移带动步进电机按照所需的转速旋转；步进电机带动光电转速传感器旋转，光电转速传感器输出与转速成比例的一定频率和幅值的矩形脉冲信号给脉冲信号调理模块，脉冲信号调理模块将光电转速传感器的矩形脉冲信号转换成微控制器匹配的电平后，经I/O接口电路输送给微控制器的CPU，微控制器的CPU执行相应指令完成转速、脉冲数、脉冲高低电平值、脉冲占空比和相位差参数测量工作。

所述的光电转速传感器主要由支承机构、转轴及万向联轴传动机构、光电转换电路三部分组成；所述的光电转换电路的核心是主要由光栅盘和光敏三极管组成的小电路板，光栅盘在转轴的带动下而旋转，由于光栅盘的遮挡作用，从而使光源变为断续光，致使光敏三极管通、断交替切换而产生脉冲信号，并且经过放大整形后，输出与转速成比例的一定频率和幅值的矩形脉冲。所述的脉冲信号调理模块主要由信号调理电路和A/D转换器组成。脉冲信号调理模块把光电转速传感器所输出的脉冲信号转换为合适的数字信号，送入微控制器。

所述的微控制器通过通讯模块与上位机PC实现双向通讯。

结合说明书附图图2，本实施例的软件设计立足于系统功能、性能和用户的要求，采用模块化结构和“自顶向下”的方法进行设计工作，有关功能键操作遵循联锁关系。

初始化子程序，一方面用于设置微控制器中的定时器、中断等功能寄存器要求的数值，另一方面用于设置光电转速传感器输出矩形脉冲特性的给定值。

查键子程序，主要进行档速键、测试键和打印键等功能键的判别及标识设置，调对应功能键子程序处理完成相应动作；测控仪上电及复位时，系统停机。

操作档速键，输入所需转速后，测控仪开始加速，升到所需转速后，设置转速稳定标识。转速稳定标识有效后，操作测试键有效；测试内容及顺序为：转速、脉冲数、高低电平、占空比、相位差，把测量结果及测量结束标识保存到所分配的存储单元；脉冲参数的实际测量值与给定值进行比较，确定测量结果是否合格，保存测量结果标识到所分配的存储单元。测量结束标识有效后，操作打印键有效，把脉冲矩形波的测量数值送打印机输出，得到测试报告，并保存打印结束标识。

显示子程序根据测控仪所处工作流程，显示其核心参数。其一、操作档速键，如在升速阶段，显示给定转速；稳速后，显示转速稳定标识。其二、操作测试键阶段，循环显示测量结束和是否合格标识。其三、操作打印键阶段，显示打印标识；打印结束后，显示本次测量是否合格的标识。

总之，本实施例的光电转速传感器性能测控仪克服了传统测控仪存在安全可靠性低、工作效率低、设备性价比低、性能测试内容不全等问题；本实施例的测控仪开发科学、安全可靠、实用、高效的光电转速传感器性能测控仪具有广泛的应用价值，也为提升信息化水平和管理效率提供了支撑。

Claims (4)

1.一种光电转速传感器性能测控仪，其特征在于：主要由微控制器、人机交互模块、测控外围模块、通讯模块、时钟模块和电源模块组成；所述的微控制器集成有CPU、以及分别与CPU相连接的存储器、定时器/计数器、I/O接口电路；所述的人机交互模块包括显示模块、键盘和打印机；所述的测控外围模块包括依次连接的步进电机驱动模块、步进电机、光电转速传感器和脉冲信号调理模块；所述的步进电机和光电转速传感器同轴安装；所述通讯模块、显示模块、键盘、打印机、步进电机驱动模块、脉冲信号调理模块分别通过I/O接口电路与微控制器的CPU相连接；所述的时钟模块产生时钟信号，为微控制器内部的各种微操作提供时间基准；所述的电源模块为微控制器提供工作电源。

2.根据权利要求1所述的光电转速传感器性能测控仪，其特征在于：所述的光电转速传感器主要由支承机构、转轴及万向联轴传动机构、光电转换电路三部分组成；所述的光电转换电路的核心是主要由光栅盘和光敏三极管组成的小电路板，光栅盘在转轴的带动下而旋转，由于光栅盘的遮挡作用，从而使光源变为断续光，致使光敏三极管通、断交替切换而产生脉冲信号，并且经过放大整形后，输出与转速成比例的一定频率和幅值的矩形脉冲。

3.根据权利要求1所述的光电转速传感器性能测控仪，其特征在于：所述的脉冲信号调理模块主要由信号调理电路和A/D转换器组成。

4.根据权利要求1所述的光电转速传感器性能测控仪，其特征在于：所述的微控制器通过通讯模块与上位机PC实现双向通讯。