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利用光电传感器设计转速测量装置文献综述

 2020-04-30 04:04  

1、光电传感器测速的发展现状 随着科学技术的发展,大功率、高转速、高效率的机械类转速设备逐渐进入我们的生产实践过程中。

机械化类转速设备中电机运转的安全性、稳定性,是整个生产过程的重中之重,电机在工农业生产过程实施控制中,转速的检测与控制一般占有很大比例,它对系统的稳态误差及动态响应性能都有着至关重要的影响[1-2],因此在实际生产过程中对转矩、转速的测量精度和力度的测量就显得尤为重要[3]。

目前中国国内测量电机转速的方法逐步多样,基于不同的操作理论,衍生出了多种不同的测速方法,如模拟测速法,该方法具代表性的有:离心式转速表、电机转矩法、电机电枢电动势计算法等;同步测速法,该方法具有代表性的有:机械式测速仪、闪光式频闪测速仪、计数测速法等;同时传统的电机转速测速方法依然在某些领域有应用,如:测速发电机、光电数字脉冲编码器;但目前在电机测速领域,一些特殊的测速器正在逐步火热,它利用旋转体内的放射性材料发射脉冲信号,光电测速系统就是这种类型测速器的代表,应用较为广泛,相比于其他方法,该方法不但噪声小、惯性小,还具有分辨率高、精度高的优势,发展前景极为广阔[4]。

其实深究不同方法测速表的工作原理,便不难发现光电测速传感器能拥有上述优势的原因,实际上不论是传统的机械式转速表,还是接触式电子转速表都会在不同程度上干扰所测物体的旋转速度,这会不可避免的影响测量结果,但光电式测速表便不存在该问题,因为其在测速过程中,与被测物之间具有数毫米空隙,并无接触,所得结果也为脉冲信号,并能由单片机分析,直观呈现在LCD之上[5]。

分析完光电测速在测量过程中的优势,不妨对以几种实际装置对光电测转速系统进行分析。

在光电测速领域之中,以AT89C51单片机作为核心,以红外光电传感器为基础的系统是一种常见的智能转速测量系统就是一种较有代表性的测速系统,它的基本原理是由红外光电传感器收集相关信号,再运用整形电路的相关原理获取计数器数据,由单片机进行相关分析,最后呈现于LED数码管之上。

实际运用的结果表明,该系统相较于其他测转速系统,拥有设计原理简单、造假低廉、抗干扰能力强、测量速快等优势[6]。

正是基于光电传感器在测速领域的这些优势,在近些年来才造就了测速领域光电测速占据主导的局面,这就是虽说随着近些年来光电领域技术的逐步成熟,运用视频处理技术的转速测量以及无传感器转速测量技术愈发火热,但在目前的实际运用之中,最常见的依旧还是光电式测速系统,这样的发展趋势本质上还是因为光电式测速系统在测量和控制环节中具有反应灵敏、性能稳定、分辨率优越的特点[7]。

2、光电传感器测速的原理简述 目前常见的通用测速系统一般由五部分组成,一是由光电开关或是光电传感器所组成的测速传感器;二是对信号进行分析的处理部分;三是直观显示测量结果的转速实时显示部分;四是装置安装的硬件部分;五是上位计算机或与之相关的其他仪表通讯部分,这五部分各司其职,保证了常见的通用测转速装置的平稳运行[8]。

在这其中光电传感器的工作原理是:基于设备运行过程中对于光的遮挡以及反射,通过点回路的联通与否,反映出设备的运行状态从而完成对于最原始测量数据的收集;对于信息数据的处理一般则依托于各种型号的单片机,这一部分是光电传感器测转速的最核心部分,单片机本质上是一种功耗超低的混合信号控制器,其中运用最广泛的有美国TI公司开发的MSP430F44X系列单片机;显示部分目前常见的则8是8位扫描数码管显示,不同位置数字代表不同含义,一般情况下,前四位对应转速的极值,后四位则展现实时转速;通讯部分的主要功能则是利用通讯接口,将装置与上位计算机进行连接,并以上位计算机上所预设的参数以及经单片机进行过处理的数据为基础,与其他仪表进行通讯,从而形成完整的智能测量系统;硬件部分则主要是为了更加方便的设定不同的参数,从而满足不同的工业现场的实际需求[9]。

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