CN2105689U

CN2105689U - 一种转速测试仪

Info

Publication number: CN2105689U
Application number: CN 91222263
Authority: CN
Inventors: 姜烈
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1991-10-05
Filing date: 1991-10-05
Publication date: 1992-05-27

Abstract

本实用新型系一种光电传感式转速测试仪，在 60齿测速齿盘、1秒的采样时间不变前提下，通过在输入极电路与显示电路之间加上一个锁相环频率倍增电路，即可达到了可将分辨率提高到0.001秒/分的目的，而且其测量范围可达0～10万转/分。

Description

本实用新型涉及一种转速测试仪，由测速齿盘，光电转速传感器及转速显示仪组成。

转速是工业过程控制系统中的重要参量之一，因而转速测量的准确与否，将直接关系到产品质量及设备的使用寿命。目前国内的转速测试系统普遍采用磁电式转速传感器，其测量范围是50转／分～5000转／分，而由于磁电传感器自身性能的局限，使50转／分以下及5000转／分以上皆为测量死区；其数字转速显示仪分辨率通常是1转／分，对应所使用的转速齿盘为60齿，若想得到0.1转／分的分辨率则需将测速齿盘齿数增加十倍，齿盘齿数增加了，直径也要增加，厚度也要增加，600齿齿盘直径约1米，厚度约10mm，使用起来很不方便。若要得到更高分辨率，则需更大、更厚的齿盘，这在加工、使用中都是很困难的，因而，实际上传统的转速测量系统不可能再进一步提高其分辨率了。

为克服测量死区问题，国外亦有采用光电传感器测量转速的，但仍未从根本上解决提高分辨率的问题。为了取得0.1转／分的分辨率，一方面采用具有200个齿的齿轮，另一方面将显示电路的采样时间由1秒延至3秒。这样做虽然使应用齿盘尺寸相对减小了（相比600个齿齿盘），但采样时间的延长使测量者得到各瞬态转速的机会就减少了，这在许多高精度测量中是不允许的。

本实用新型目的是：克服现有技术之不足，提供一种具有较宽测量范围、高分辨率的光电传感式转速测试仪。

本实用新型的基本原理是：对转速显示电路加以改进，设置不同分辨率的电路选择挡，对任一挡分辨率在测量时都采用同一尺寸的60齿齿盘，并保证显示采样时间始终保持在1秒。

本实用新型具体实现方法如下：与现有技术相同，由测速齿盘、光电转速传感器和转速显示仪组成，其特点是：在转速显示仪的输入级电路与计数、显示电路部分之间连接着一个由一个锁相环与由几个串联十进制计数器构成的除10ⁿ电路所组成的锁相环频率倍增电路，除10ⁿ电路的输入端与锁相环的压控振荡器输出端相接，输出端与锁相环的相位比较器输出端相接，从而使除10ⁿ电路中各计数器的输出信号频率分别为锁相环输入信号频率的10^n-1倍、10^n-2倍…10倍及其相同值，而第一级计数器输入信号频率为锁相环输入信号频率的10ⁿ倍，计数、显示电路部分的输入端可根据对分辨率的要求而与上述任一计数器输出端或第一级计数器输入端相接，与之配套使用的测速齿盘则始终是同一尺寸的60齿齿盘。一般情况下，锁相环频率倍增电路中的除10ⁿ电路采用除10³电路，即由三级十进制计数器串联构成。

为保证其使用性能可靠，本实用新型亦可这样实现：在上述方案基础上，转速显示仪中的输入级电路由一个施密特电路实现，在其输入端串接一个1M值的分压电阻，跨接两个极性相反的过压保护二极管。

本实用新型与现有技术相比，具有如下优点：

1.光电传感器配以60齿齿盘，其测量范围为0～10万转／分。

2.仪器测量精度为0.002％，±1字。

3.转速显示仪的测量范围是0.1～10万转／分，采样时间始终保持在1秒。

4.当锁相环频率倍增电路中采用三级十进制计数器时，其最高分辨率为0.001转／分。

图1为本实用新型结构示意图。

图2为本实用新型光电转速传感器电路原理图。

图3为本实用新型转速显示仪电路结构框图。

图4为本实用新型转速显示仪的输入级电路原理图。

图5为本实用新型锁相环频率倍增电路原理图。

下面结合附图对本实用新型实施例加以叙述：

本实用新型整体机械结构如图1所示，包括60齿的测速齿盘1、用于光电传感的红外线发射管2、红外线接收管3及传感器架4、信号传输线5及转速显示仪6。如图2所示，传感器电路由红外线发射管、接收管、两个限流电阻及一个藕合电容五个元件组成。齿盘1固定在转轴上，随轴转动。安装时，使齿盘1平行地插入传感架4的两腿之间。检测中，当发射管2的射线被齿盘1上的齿挡住时，接收管3处于截止状态，输出高电平；当射线穿过齿间缝隙时，接收管9处于导通状态，输出低电平。藕合电容将接收管3的输出信号经过电缆线5送到转速显示仪6，于是检测者即可从显示仪6面板上的显示屏上得到被测物每隔2秒的瞬时转速。

齿盘1上等距离排列60个齿，若每分钟旋转一周，接收管3将输出60个高电平脉冲，相应频率信号为60次／分＝1次／秒，即1HZ。从而可以看出，将齿盘1的齿数定为60个，可使接收管3输出信号的频率值即为齿盘1每分钟的转数，也就是说，传感器所输出的信号频率即为所测物的转速。现有技术是通过倍增齿盘齿数来提高测量分辨率，而本实用新型则是通过倍增传感器输出信号的频率来达到这一目的，这两种不同处理方法，最后反映在显示屏上的效果是一致的。参照图3、5，本实用新型的转速显示仪电路比现有技术多了一个锁相环频率倍增电路，该电路由一个锁相环及一个除10ⁿ电路（在此例中，n＝3）构成，其工作原理参看图5：电阻R₆将输入级输出信号送到锁相环4046输入端14脚；三个十进制计数器74LS90相串联构成除1000电路，其第一级计数器输入端F₄与锁相环的压控振荡器输出端4脚相接、第三级计数器输出端F₁与锁相环的相位比较器输出端3相接；输入信号进来后随即锁相环将其锁定，于是锁相环的输入端14与相位比较器输出端3处的信号频率相同为fi，即F₁＝fi；根据十进制计数器工作原理，则可得到：第三级计数器输入端（也是第二级的输出端）信号频率F₂＝10fi，第二级计数器输入端（也是第一级的输出端）信号频率F₃＝100fi，第一级计数器输入端信号频率F₄＝1000fi。计数、显示电路的输入端与上述四个端点的不同连接，将得到不同的量程和分辨率：与F₁相接，测量范围（转／分）为1～99999，分辨率（转／分）为1；与F₂相接，测量范围（转／分）为1～9999.9，分辨率（转／分）为0.1；与F₃相接，测量范围（转／分）为0.1～999.99，分辨率（转／分）为0.01；与F₄相接，测量范围（转／分）为0.1～99.999，分辨率（转／分）为0.001。在本例中采用的是五位数字显示电路，采样时间定为1秒。

参照图4，本例的输入级电路是由电阻R₂、R₃、R₄、R₅与运算放大器3140构成的施密特触发器实现的，其输入端串接的1M值电阻R₁及极性相反并接的两个二极管D₁、D₂构成保护电路以防止高压输入信号或反极性输入信号损坏内部电路。该输入级可以接收各种类型转速传感器的输出信号。

Claims

1、一种转速测试仪，由测速齿盘、光电转速传感器和转速显示仪组成，其特征在于：在转速显示仪的输入级电路与计数、显示电路部分之间连接着一个由一个锁相环与由几个串联十进制计数器构成的除10ⁿ电路所组成的锁相环频率倍增电路，除10ⁿ电路的输入端与锁相环的压控振荡器输出端相接、输出端与锁相环的相位比较器输出端相接，从而使除10ⁿ电路中各计数器的输出信号频率分别为锁相环输入信号频率的10^n-1倍、10^n-2倍…10倍及其相同值，而第一级计数器输入信号频率为锁相环输入信号频率的10ⁿ倍，计数、显示电路部分的输入端可根据对分辨率的要求而与上述任一计数器输出端或第一级计数器输入端相接，与之配套使用的测速齿盘则始终是同一尺寸的60齿齿盘。

2、根据权利要求1所述的转速测试仪，其特征是：锁相环频率倍增电路中的除10ⁿ电路采用除10³电路，即由三级十进制计数器串联构成。

3、根据权利要求1或2所述的转速测试仪，其特征是：转速显示仪中的输入级电路由一个施密特电路实现，在其输入端串接一个1M值的分压电阻、跨接两个极性相反的过压保护二极管。