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《国外电子元器件》 2003年第 11期 2003年 11月
JN338智能数字式转矩转速传感器及其应用
孟臣 , 李敏
(黑龙江八一农垦大学信息技术学院 , 黑龙江密山 158308
J N338A p titude Di g ital Tor q ue and R otational S p eed Sensor and Its A pp lication
MENG Chen
LI M in
摘要 :介绍了 JN338智能数字式转矩转速传感器的特性参数和工作原理 , 该传感器使用两组旋转变压器实现了电源及信号的非接触传递 , 同时其信号输出为频率量。文中给出了基于 JN338的智能转矩转速测量仪的硬件电路结构框图 , 同时指出了 JN338的应用注意事项。关键词 :JN338; 数字式 ; 转矩转速传感器分类号 :T P212文献标识码 :B文章编号 :1006-6977(2003 11-0056-03
表 1 J N338传感器主要技术参数参数指标转矩准确度 >0. 5%过载能力150%F.S
绝缘电阻≥ 200M
Ω工作温度 -20~60℃重复性≤ 0. 5%F. S 滞后≤ 0. 5%F. S 线性≤ 0. 5%F. S 相对湿度≤ 90%RH
● 新特器件应用
1概述
转矩传感器在电动机、发动机、发电机、风机、搅
拌机、卷扬机、中及数控机械加工中心、。 , 并采用导电滑环来耦合电源输入及应变信号输出 , 由于导电滑环属于磨擦接触 , 因此不可避免地存在着磨损和发热 , 这样不但限制了旋转轴的转速及导电滑环的使用寿命 , 同时由于接触不可靠 , 也不可避免地会引起测量信号的波动及误差的增加。因此 , 如何在旋转轴上进行能源及信号的可靠耦合已成为转矩传感器最棘手的问题 , 而 JN338数字式转矩转
速传感器则巧妙地解决了这个问题。
JN338是北京三晶创业集团公司的产品 , 该传感器采用两组特殊环形旋转变压器来实现能源的输入及转矩信号的输出 , 从而解决了旋转动力传递系统中能源及
信号可靠地在旋转部分与静止部分之间的传递问题。该传感器还可同时实现旋转轴转速的测量 , 从而可方便地计算出轴输出功率 , 因此 , 利用该传感器可实现转矩、转速及轴功率的多参数输出。
2主要特性及参数
2. 1JN338的主要特性
JN338的主要特性如下
:
● 检测手段为应变电测技术 ;
● 测量精度高 , 信号检出、处理均用数字技术 ;
● 抗干扰能力强 , ;
● ;
, ; , 也能测量过渡过程的动态; ● 无需反复调零即可连续测量正反转矩; ● 无集流环、电刷等磨损件 , 可高速超长运行; ● 转矩信号的传递与是否旋转、转速大
小及旋转方向无关; ● 测量弹性体强度大 , 可承受 150%过载; ● 体积小 , 重量轻 ,
安装方便 , 有套装式、卡装式、联轴式等多种安装方式 ;
● 输出信号以频率形式给出 , 便于和计算机进行接口。
2. 2传感器的主要技术参数
传感器的主要技术参数如表 1所列 , 表 2所列是该传感器产品的规格参数。 2. 3插座引脚及功能
JN338转矩转速传感器采用一只 5脚的航空插
表 2传感器产品规格参数规格
转矩测量范围 (N. m 最高转速 (Rpm
10010~100600020020~300500050050~70040001000100~150030002000200~3000 2500图 2应变传感器测量原理图
座做电源输入及转矩转速信号输出 , 插座外形及引脚排列如图 1所示。各引脚功能说明如下 :
1脚 :接地端 ;
2脚 :+15V 电源端 ; 3脚 :-15V 电源端 ; 4脚 :转速信号输出端 ;
5脚 :转矩信号输出端。
3工作原理
3. 1转矩测量原理
组成应变电桥 , 弹性轴受扭的电信号 , 然后将该应变信号放大 , 再经过压 /频转换变成与扭应变成正比的频率信号。传感器的能源输入及信号输出是由两组带间隙的特殊环形旋转变压器承担的 , 因此可实现能源及信号的无接触传递。该应变传感器测量原理如图 2所示。
在一段特制的弹性轴上粘贴专用的测扭应变片并组成电桥 , 以形成基础扭矩传感器 , 然后在轴上再固定能源环形旋转变压器的次级线圈、轴上印刷电路板和信号环旋转变压器的初级线圈。电路板上包含整流稳压电源、仪表放大电
路及 V/F 变换电路。在传感器的外壳上固定着激磁电路、能源环形旋转变压器的初级线圈、信号环形变压器的次级线圈及信号处理电路。
传感器电路部分在工作时 , 由外部电源向传感器提供 ±15V 电源 , 激磁电路中的晶体振荡器产生 400H z 的方波 , 经过 T DA2003功率放大即产生交流激磁功率电源 , 通过能源环形旋转变压器从静止的初级线圈 T 1传递至旋转的次级线圈 T 2, 然后将得到的交流电源通过轴上的整流、滤波电路处理后变成 ±5V 的直流电源。再将该电源作为运算放大器 AD822的工作电源 , 并由基准电源 AD589与双运放 AD822组成高精度稳压电源 , 以产生 ±4. 5V 的精密直流电源 ,
该电源既可作为应变电桥电源
, 又可作为仪表放大器及 V/F 转换器的工作电源。当弹性轴受扭时 , 应变桥
检测到的 mV ±1V 的强信号 , 再通 , 此信号通过 , 从旋转轴传递至静止的次级线圈 , 再经过传感器外壳上的信号处理电路滤波、整形即可得到与弹性轴承受的扭矩成正比的频率信号输出。
3. 2转速测量原理
转矩传感器在旋转轴上安装着 60条齿缝的测速轮 , 在传感器外壳上安装的一只由发光二极管及光敏三极管组成的槽型光电开关架 , 测速轮的每一个齿将发光
二极管的光线遮挡住时 , 光敏三极管就输出一个高电平 , 当光线通过齿缝射到光敏管的窗口时 , 光敏管就输出一个低电平 , 旋转轴每转一圈就可得到 60个脉冲 , 因
此 , 每秒钟检测到的脉冲数恰好等于每分钟的转速值。 3. 3轴输出功率
轴输出功率可由转矩传感器输出的转矩及转速值经运算后得到 , 计算公式为 :
p =MN/9550
式中 , P 为轴输出功率 (kW ; M 为转矩 (N. M ; N 为转速 (r/m in 。
3. 4转矩传感器信号输出
JN338转矩传感器信号输出形式如下:● 零转矩 :10kHz ±50H z ;
● 正向旋转满量程:15kHz ±50H z ; ● 反向旋转满量程:5kHz ±50H z ; ● 信号幅值 :0~8V; 负载电流 :40mA 。
图 1JN338插座引脚排列
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图 3JN338传感器转矩值与输出频率对应曲线
在有效的量程范围内 , 传感器的转矩频率输出
与对应的转矩值基本上成线性关系 , 实际应用中 , 如果测量准确度要求不超过标称值 , 一般不需要通过逐段参数标定来完成计算。
● 转矩输出
下面给出转矩测量计算公式 :
正向转矩输出值为 :M p =N (f -f 0 /(f p -f 0 反向转矩输出值为 :M r =N (f 0-f /(f 0-f r
上两式中 :M p :正向转矩 ; Mr:反向转矩 ; N :转矩满量程 ; fp :正向满量程输出频率值 (kH z ; f r :反向满量程输出频率值(kH z ; f :● 转速输出
N =60f/z
式中 , N 为转速 (r/m in ; f 为实测转速输出频率
值 (kH z ; Z 为传感器测速齿数 , 这里 Z 取 60。
转矩值与输出频率值的对应曲线如图 3所示。
4具体应用
4. 1应用电路设计
由于 JN338的输出为频率量的数字信号 , 故该传感器可方便地与计算机或单片机接口。与计算机进行接口需扩展一块基于 ISA 总线或 PCI 总线的多通道定时 /计数器板卡 , 如“ 中泰” 光隔定时计数器板卡 PC -6503、 PC -6508等。图 4给出了与单片机接口构成的智能转矩转速测量仪的硬件电路结构框图。图
中 ,JN338转矩传感器输出的转矩及转速信号
经光耦隔离后送入单片机的 T 0、 T 1计数器 , 然后由
T 0和 T 1完成测频计数功能 , 秒脉冲闸门由 T 2提供。这其中光耦的作用 , 一是电平转换 , 把转矩转速信号电平转换成 TT L 电平 , 二是提高单片机的抗干扰能力并保护单片机。
由单片机完成相应的转矩、转速值的运算后 , 即可将转矩、转速及轴功率等参数保存并显示输出。本系统以 AT 89C52单片机为核心 , 由 IMP813L 构成电源监控及看门狗电路以提高系统工作的可靠性 , 系统中扩展了一片 I 2C 总线串行铁电存储器 FM24256, 它的主要作用是存储参数设定值及采集的转矩转速值。内含 G B2312中文汉字库的图形点阵液晶显示模块 OCM J 4X8C 可用于构成中文人机显示界面 , IC L232的作用是将单片机的 TT L 电平转换为
RS -232电平 , 。 4. :
;
(2 建议使用挠性、弹性或方向联轴器 , 以保证
同心度小于 0. 1;
(3 动力及负载必须固定牢靠以避免振动 ;
(4 应将传感器的基座与设备的基座固定牢靠 ,
中心高度需调节合适 , 并应避免产生附加转矩。
5结束语
JN338数字式转矩转速传感器是一种采用磁场
耦合来传递能源及信号的新型转矩转速传感器 , 该
传感器取消了传统转矩传感器滑环结构并采用数字式输出 , 因而具有体积小、重量轻、安装简单方便、微机化测量接口简单方便等特点 , 是一种具有广泛发展前景的转矩转速传感器。参考文献
[1]李敏 , 孟臣 . 单片机转矩转速测量系统的研制 [J].仪器仪表智能
化 ,2002,2(7 :44~47. [2]李敏 , 孟臣 . 电动机转矩转速的计算机测试系
统 [J].仪表技术与传感器 . 2003(1 :26-28[3]李国林 . 环形变压器供电的应变式扭矩传感器
技术性能及应用 [J].仪表技术与传感器 . 2000
(6 :44~45
收稿日期 :2003
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咨询编号 :031119
图 4单片机转矩转速测量仪硬件框图
基于电阻应变式扭矩传感器与MSP430的扭 矩测量系统设计
2.应变式扭矩传感器 2.1 金属应变计工作原理 电阻应变片的工作原理是基于金属的应变效应[4]。金属丝的电阻随着它所受的机械变形的大小而发生相应的变化的现象称为金属的电阻应变效应。 例如，一段金属丝的电阻R 与丝的长度L ，横截面A 有如下关系： L R A ρ = （2-1） 若金属丝受到拉力F 作用伸长，伸长量设为l ?，横截面积相应减少A ?，电阻率的变 化设为ρ?，则电阻的相对变化量为： R l A R l A ρρ????=-+ （2-2） 又因为对金属丝来说2 22,2, 2A r r r A r A rdr A r r ππππ???=?===于是有： 2R l r R l r ρ ρ????=-+ （2-3） 由材料力学知，弹性限度内材料的泊松系数为//r r l l μ?=-?，则有 0(12)R l l K R l l ρμρ????=++= （2-4） 式中0/12/K l l ρρ μ?=++ ?为金属丝的灵敏度系数，它越大表明单位应变引起的电阻相对变化越大。若令l l ε?=为金属丝的轴向相对应变，则 (12)R R ρρμεε ??=++ （2-5） 从上式可知，灵敏度系数受两个因素影响：一个是受力后材料的几何尺寸的 变化，即12μ+；另一个是受力后材料晶格畸变引起电阻率发生的变化及 ρ ρε ?。对金属材料电阻丝来说，灵敏度系数表达式中12μ+的值要比 ρ ρ ε ?大得多。因此
在相当的范围内，电阻的相对变化与金属丝的纵向应变ε成正比，也及金属丝有着不错的线性度。 2.2 扭矩测量原理 弹性体是扭矩传感器的关键部件，它直接与被测对象接触（例如电机转轴）并引起应变片产生形变。 弹性轴在受到扭转时发生形变（如图），轴上会有应力和应变产生。其横截面会受到一个剪应力，该剪应力按照直线规律变化，在轴的中心处为零，轴的表面达到最大[4]。 (1)弹性轴横截面剪应力 （2）弹性走表面法向张力 图2.1 弹性轴横截面与表面手里分析 现在从弹性轴的径向表面上取一个单元进行研究，如图，在其与杆轴成45度与135度的斜面上，受到法向应力，此法向应力为主应力，其数值等于横截面上的剪应力τ[4]。图中，此应力在一个方向上受拉伸，另一个方向上受压缩。
北京信息科技大学 测控综合实践 课程设计报告 题目：基于光电传感器的直流电机转速测量系统设计学院：仪器科学与光电工程学院 专业：测控技术与仪器 学生姓名：
摘要 摘要 基于单片机的转速测量方法较多，本次设计主要针对于光电传感器测量直流电机转速的原理进行简单介绍，并说明它是如何对电机转速进行测量的。通过实验得到结果并进行了数据分析。 本次设计应用了STC89C52RC单片机，采用光电传感器测量电机转速的方法，其中硬件系统包括脉冲信号的产生模块、脉冲信号的处理模块和转速的显示模块三个模块，采用C语言编程，结果表明该方法具有简单、精度高、稳定性好的优点。 关键词：直流电机；单片机；PWM调节；光电传感器
Abstract
目录 摘要................................................................................................I 第一章概述 (1) 1.1 课设目标 (1) 1.2 内容 (1) 第二章系统设计原理 (2) 2.1 STC89C52单片机介绍 (2) 2.2 STC89C52定时计数器 (4) 2.3 STC89C52中断控制 (6) 2.4 光电传感器 (6) 2.5 数码管介绍 (7) 第三章硬件系统设计 (10) 3.1测速信号采集及其处理 (10) 3.2 单片机处理电路设计 (11) 3.3 显示电路 (12) 3.4 PWM驱动电路 (13) 第四章软件设计 (14) 4.1语言选用 (14) 4.2程序设计流程图 (14) 4.3原程序代码 (15) 第五章数据分析 (19) 总结 (20) 附件 (21) 参考文献 (23)
汽车扭矩传感器简介 扭矩传感器的使用范围很广，但是终归测量的数据是两个方面。扭矩传感器可以用来测量扭矩传感器力，这个包括动态的和静态的两种类型的传感器。扭矩传感器其次还可以用来测量转速。扭矩传感器将扭力的物理变化转换成精确的电信号，主要应用在动力方面，它具有使用寿命长精度高可靠性性强等特点。 扭矩传感器在我们平时生活中是不常见的，但是它的应用是非常的重要。目前扭矩传感器扭矩测试比较成熟的检测手段为应变电测技术。将专用的测扭应变片用应变胶粘贴在被测弹性轴上，并组成应变桥，若向应变桥提供工作电源即可测试该弹性轴受扭的电信号，这也就是基本的扭矩传感器模式。扭矩传感器一项很重要的应用在汽车上。汽车上的扭矩传感器通过检查扭转杆的扭转变形，并将其转换为电子信号传递给蓄电池下方的电动助力转向系统。传感器由分相器单元1 和2及扭转杆组成，传感器1位于转向主轴，传感器2位于小齿轮轴，其扭转杆转动后使2个分相器单元产生一个相对角度，并转换电压信号传递给电动助力转向系统，电动助力转向系统根据这两个单元的相对位置决定对EPS转向机电机提供相应的工作电压，当然这个上面也使用到了角度传感器。电动助力转向系统仅在需要转向时才启动电机产生助力,能减少发动机燃油消耗;能在各种行驶工况 下提供最佳助力，减小由路面不平所引起电动机的输出转矩通过传动装置的作用而助力向系的扰动，改善汽车的转向特性,提高汽车的主动安全性;没有液压回路,调整和检测更容易,装配自动化程度更高,且可通过设置不同的程序，快速与不同车型匹配,缩短生产和开发周期;不存在漏油问题,减小对环境的污染。 电动助力转向系统主要是通过扭矩传感器的配合，通过扭矩传感器探测司机在转向操作时方向盘产生的扭矩或转角的大小和方向，并将所需信息转化成数字信号输入控制单元,再由控制单元对这些信号进行运算后得到一个与行驶工况相适应 的力矩,最后发出指令驱动电动机工作，电动机的输出转矩通过传动装置的作用 而助力。不难看出扭矩传感器是相当的重要。汽车上扭矩传感器的损坏会直接导致汽车在行驶过程中失去转向助力功能，使得转向失灵变得僵硬。这样扭矩传感器在汽车安全问题上是很重要的，扭矩传感器的好坏会直接决定驾车的安全系数。
温度传感器的应用及原理 温度测量应用非常广泛，不仅生产工艺需要温度控制，有些电子产品还需对它们自身的温度进行测量，如计算机要监控CPU的温度，马达控制器要知道功率驱动IC的温度等等，下面介绍几种常用的温度传感器。 温度是实际应用中经常需要测试的参数，从钢铁制造到半导体生产，很多工艺都要依靠温度来实现，温度传感器是应用系统与现实世界之间的桥梁。本文对不同的温度传感器进行简要概述，并介绍与电路系统之间的接口。 热敏电阻器 用来测量温度的传感器种类很多，热敏电阻器就是其中之一。许多热敏电阻具有负温度系数(NTC)，也就是说温度下降时它的电阻值会升高。在所有被动式温度传感器中，热敏电阻的灵敏度(即温度每变化一度时电阻的变化)最高，但热敏电阻的电阻/温度曲线是非线性的。表1是一个典型的NTC热敏电阻器性能参数。 这些数据是对Vishay-Dale热敏电阻进行量测得到的，但它也代表了NTC热敏电阻的总体情况。其中电阻值以一个比率形式给出(R/R25)，该比率表示当前温度下的阻值与25℃时的阻值之比，通常同一系列的热敏电阻器具有类似的特性和相同电阻/温度曲线。以表1中的热敏电阻系列为例，25℃时阻值为10KΩ的电阻，在0℃时电阻为28.1KΩ，60℃时电阻为4.086KΩ；与此类似，25℃时电阻为5KΩ的热敏电阻在0℃时电阻则为 14.050KΩ。 图1是热敏电阻的温度曲线，可以看到电阻/温度曲线是非线性的。
虽然这里的热敏电阻数据以10℃为增量，但有些热敏电阻可以以5℃甚至1℃为增量。如果想要知道两点之间某一温度下的阻值，可以用这个曲线来估计，也可以直接计算出电阻值，计算公式如下： 这里T指开氏绝对温度，A、B、C、D是常数，根据热敏电阻的特性而各有不同，这些参数由热敏电阻的制造商提供。 热敏电阻一般有一个误差范围，用来规定样品之间的一致性。根据使用的材料不同，误差值通常在1%至10%之间。有些热敏电阻设计成应用时可以互换，用于不能进行现场调节的场合，例如一台仪器，用户或现场工程师只能更换热敏电阻而无法进行校准，这种热敏电阻比普通的精度要高很多，也要贵得多。 图2是利用热敏电阻测量温度的典型电路。电阻R1将热敏电阻的电压拉升到参考电压，一般它与ADC的参考电压一致，因此如果ADC的参考电压是5V，Vref 也将是5V。热敏电阻和电阻串联产生分压，其阻值变化使得节点处的电压也产生变化，该电路的精度取决于热敏电阻和电阻的误差以及参考电压的精度。
本产品是通用型数字扭矩传感器，通过弹性或刚性联轴器将传感器安装在动力设备与负载设备之间。转速测量采用光电码盘设计。主要用于航天、航空、汽车、建筑、化工、机械行业等领域： 1、风机、水泵、电动机、发动机、内燃机等旋转动力设备输出扭矩及功率的检测； 2、齿轮箱、扭力板手的扭矩及功率的检测； 3、大型机车、飞机、船舶、矿山机械中的扭矩及功率的检测； 4、可用于制造面粉粘度计； 技术特点是： 1.可以测量静态旋转扭矩及动态过程的旋转扭矩。 2. 测量正向，反向扭矩时不需要调零，输出信号为频率信号。 3. 结合电子技术实现非接触电源供电输入与扭矩信号输出。
4. 扭矩的测量与旋转速度，方向无关。 5. 数字化处理信号输出，抗干扰能力强，性能稳定可靠，使用寿命长。 6. 扭矩的频率输出的范围：(正反向)。 7. 输入电源极性，幅值保护，输出信号保护。 8. 体积小，重量轻，安装方便。 9. 可测量正反向扭矩，转速及功率。 安装注意事项是： 1.使用两组联轴器，将传感器安装在动力设备与负载之间。一端用法兰盘或连接套与被测设备相连，另一端固定或施力 2.分别调整动力设备、负载、传感器的中心高度和同轴度，要求小于0.05mm，然后将其固定，并紧固可靠，不允许有松动，使用小量程或高转速传感器时，更要严格保证连接的中心高和同轴度。否则可能造成测量误差及传感器的损坏。 3.连接时可选用刚性或弹性联轴器，在震动较大或同轴度无法保证安装要求时（大于0.05mm，小于0.2mm），建议选用弹性联轴器（会影响测量精度），
安装同轴度超过0.2mm时，严禁使用。 使用中如有疑问请及时与郑州沐宸自动化科技有限公司联系，保修期之内不得自行拆卸，如果传感器不能满足您的要求，传感器本体及外壳没有任何损伤的前提下可以进行更换处理。
动态扭矩传感器的高精度一直是行业技术人士所追求的目标。目前CFND动态扭矩传感器是一款相对精度高的传感器，具有安装使用方便、性能稳定可靠、量程范围大的特点，动态扭矩传感器采用电阻应变原理，其两端连接方式可根据现场需要分别选用法兰连接、四方键连接、键（通槽）连接。 一、CFND动态扭矩传感器实体图 二、CFND动态扭矩传感器尺寸图
三、CFND动态扭矩传感器原理 在扭矩的测量方面，采用应变片电测技术,在弹性轴上组成应变桥,向应变桥提供电源即可测得该弹性轴受扭的电信号。将该应变信号放大后，经过压/频转换，变成与扭应变成正比的频率信号。 在转速的测量方面，转速测量采用磁电码盘的方法进行测量，每一磁电码盘均有60个齿，轴带动磁电码盘每旋转一周可产生60个脉冲，转速传感器精度可达±0.1%～±0.5%（F·S)，本传感器的测速方法采用内置测速，订货时用户需注明是否监测转速信号。 四、CFND动态扭矩传感器注意事项 1.安装时，不能带电操作，切莫直接敲打、碰撞传感器。 2.联轴器的紧固螺栓应拧紧,联轴器的外面应加防护罩，避免人身伤害。 3.信号线输出不得对地,对电源短路,输出电流不大于10mA屏蔽电缆线的屏蔽层必须与+15V电源的公共端（电源地）连接。
蚌埠高灵传感系统工程有限公司在自主创新的基础上开发生产出力敏系列各类传感器上百个品种，各种应用仪器仪表和系统，以及各种起重机械超载保护装置，可以广泛应用于油田、化工、汽车、起重机械、建设、建材、机械加工、热电、军工、交通等领域。公司除大规模生产各种规格的高精度、高稳定性、高可靠性常规产品外,还可根据用户具体要求设计特殊的非标传感器,以满足用户的特殊要求。如果您想进一步的了解，可以直接点击官网高灵传感进行在线了解。
采用应变片电测技术，在弹性轴上组成应变桥，向应变桥提供电源即可测得该弹性轴受扭的电信号。将该应变信号放大后，经过压/频转换，变成与扭应变成正比的频率信号扭矩传感器是对各种旋转或非旋转机械部件上对扭转力矩感知的检测。扭矩传感器将扭力的物理变化转换成精确的电信号。 扭矩传感器可以应用在制造粘度计，电动（气动，液力）扭力扳手，它具有精度高，频响快，可靠性好，寿命长等优点。将专用的测扭应变片用应变胶粘贴在被测弹性轴上，并组成应变桥，若向应变桥提供工作电源即可测试该弹性轴受扭的电信号。这就是基本的扭矩传感器模式。但是在旋转动力传递系统中，最棘手的问题是旋转体上的应变桥的桥压输入及检测到的应变信号输出如何可靠地在旋转部分与静止部分之间传递，通常的做法是用导电滑环来完成。 由于导电滑环属于磨擦接触，因此不可避免地存在着磨损并发热，因而限制了旋转轴的转速及导电滑环的使用寿命。及由于接触不可靠引起信号波动，因而造成测量误差大甚至测量不成功。为了克服导电滑环的缺陷，另一个办法就是采用无线电遥测的方法：将扭矩应变信号在旋转轴上放大并进行v/f转换成频率信号，通过载波调制用无线电发射的方法从旋转轴上发射至轴外，再用无线电接收的方法，就可以得到旋转轴受扭的信号。 艾驰商城是国内最专业的MRO工业品网购平台，正品现货、优势价格、迅捷配送，是一站式采购的工业品商城！具有10年工业用品电子商务领域研究，以强大的信息通道建设的优势，以及依托线下贸易交易市场在工业用品行业上游供应链的整合能力，为广大的用户提供了传感器、图尔克传感器、变频器、断路器、继电器、PLC、工控机、仪器仪表、气缸、五金工具、伺服电机、劳保用品等一系列自动化的工控产品。 如需进一步了解图尔克、奥托尼克斯、科瑞、山武、倍加福、邦纳、亚德客、施克等各类传感器的选型，报价，采购，参数，图片，批发信息，请关注艾驰商城https://www.doczj.com/doc/205913946.html,/
工作原理： 传感器扭矩测量采用应变电测技术。在弹性轴上粘贴应变计组成测量电桥，当弹性轴受扭矩产生微小变形后引起电桥电阻值变化，应变电桥电阻的变化转变为电信号的变化从而实现扭矩测量。下面为扭矩测量的主要工作原理框图，由于采用了能源与信号的无接触传输，完美的解决了旋转状态下的扭矩测量。 电源 当测速码盘连续旋转时，通过光电开关输出脉冲信号，根据码盘的齿数和输出信号的频率，即可计算出对应的转速。 技术指标： 1.测量范围：0.5N·m--5万N·m（分若干档） 2.非线性度：±0.1%--±0.3%（Ｆ·Ｓ） 3.重复性：±0.1%--±0.2%（Ｆ·Ｓ） 4.精度：±0.2%--±0.5%（Ｆ·Ｓ） 5.环境温度：-40℃--70℃ 6.过载能力：150% 7.频率响应：100 μs 8.输出信号: 频率方波 (标准产品)，也可以为4-20毫安电流或电压信号 零扭矩: 10 KHz 正向满量程: 15 KHz 反向满量程: 5 KHz 9.输出电平：5V （可以根据客户的要求作出调整),负载电流<10mA 10.信号插座： (1)0. (2)+12V. (3)-12V. (4)转速. (5)扭矩信号. 11．绝缘电阻：大于200MΩ 12．相对湿度：≤90%RH 量程选择： 转矩转速传感器的量程选择应以实际测量的最大转矩来确定，通常情况下应留有一定余量，防止出现过载以至于损坏传感器。 计算公式：M=9550*P/N 1
M：转矩单位（牛.米）P：电机功率单位（千瓦）N：转速单位（转/分钟） 如您使用的电机为三相感应电机，转矩量程应选择为额定扭矩的2-3倍，这是由于电动机的启动转矩较大的缘故。 型号选择 C系列转速转矩传感器 代号类型 4 常规动态测试 5 静态（适用于非旋转场合） 6 小量程（10牛米以下） 4A 为4型换代产品 6A 为6型换代产品 7 可以同时测量轴向力 量程测量范围（NM） 0.5 0—0.5 1 0—1 2 0—2 5 0—5 10 1—10 20 2—20 50 5—50 100 10—100 200 20—200 300 30—300 500 50—500 700 70—700 1000 100—1000 2000 200—2000 5000 500—5000 10000 1000—10000 20000 2000—20000 50000 5000—50000 代号输出形式 1 频率输出 2 4-20mA 3 电压输出 代号精度等级 A 0.2 B 0.5 2
光电式传感器测转速实验报告 ——传感器与检测技术 班级：1321202 专业：测控技术与仪器学号：201320120209 姓名：林建宇
1.实验目的： 1）掌握利用光电传感器进行非接触式转速测量的方法； 2）掌握测量和显示电路的设计方法； 3）了解光电式传感器以及示波器的使用方法。 2.实验基本原理： 光电式转速传感器有反射型和透射型二种，本实验装置是透射型的(光电断续器也称光耦)，传感器端部二内侧分别装有发光管和光电管，发光管发出的光源透过转盘上通孔后由光电管接收转换成电信号，由于转盘上有均匀间隔的6个孔，转动时将获得与转速有关的脉冲数，脉冲经处理由频率表显示ｆ，即可得到转速ｎ=10f。实验原理框图如下图所示。 光耦测转速实验原理框图 3.需用器件与单元： 主机箱中的直流稳压电源、示波器、电压表、频率\转速表；转动源、光电转速传感器—光电断续器(已装在转动源上)。 4.实验步骤： （1）、按图1所示接线，并且接上示波器，将直流稳压电源调到10V档。
图1、光电传感器测速实验接线示意图 （2）、检查接线无误后，合上主机箱电源开关，调节电机控制旋钮，F/V表以及示波器就会显示相应的频率f，计算转速为n=10f。实验完毕，关闭主、副电源。 5、实验结论与总结 组数 1 2 3 4 5 6 仪器频率108 133 166 186 232 373 示波器频率106.083 134.913 167.949 188.170 232.125 373.892 转速1080 1330 1660 1860 2320 3730 （注：转速单位为转/分钟） 平均误差?△=∑△i/6 (i=6) ?△≈0.855 σ≈1.070 总结：通过计算可知标准差较小，仪器准确率较高。由仪器和示波器所测的两种频率，其中示波器所显示的为标准值。根据上面实验观察到的波形，由于孔所占比例小，所以方波的高电平比低电平要宽。光电式传感器测转速方法简单，易于实现。
常用传感器的工作原理及应用
3.1.1电阻式传感器的工作原理 应变：物体在外部压力或拉力作用下发生形变的现象 弹性应变：当外力去除后，物体能够完全恢复其尺寸和形状的应变 弹性元件：具有弹性应变特性的物体 3.1.3电阻应变式传感器 电阻应变式传感器利用电阻应变片将应变转换为电阻值变化的传感器。 工作原理：当被测物理量作用于弹性元件上，弹性元件在力、力矩或压力等的作用下发生变形，产生相应的应变或位移，然后传递给与之相连的应变片，引起应变片的电阻值变化，通过测量电路变成电量输出。输出的电量大小反映被测量的大小。 结构：应变式传感器由弹性元件上粘贴电阻应变片构成。 应用：广泛用于力、力矩、压力、加速度、重量等参数的测量。 1．电阻应变效应 ○
电阻应变片的工作原理是基于应变效应，即导体或半导体材料在外界力的作用下产生机械变形时，其电阻值相应发生变化，这种现象称为“应变效应”。 2．电阻应变片的结构 基片 b l 电阻丝式敏感栅 金属电阻应变片的结构 4．电阻应变式传感器的应用 （1）应变式力传感器 被测物理量：荷重或力 一
二 主要用途：作为各种电子称与材料试验机的 测力元件、 发动机的推力测试、水坝坝体承载状况监测等。 力传感器的弹性元件：柱式、筒式、环式、悬臂式等 （2）应变式压力传感器 主要用来测量流动介质的动态或静态压力 应变片压力传感器大多采用膜片式或筒式 弹性元件。 （3）应变式容器内液体重量传感器 感压膜感受上面液体的压力。 （4）应变式加速度传感器 用于物体加速度的测量。 依据：a =F/m 。 3.2电容式传感器 3.2.1电容式传感器的工作原理 由绝缘介质分开的两个平行金属板组成的 平板电容器，如果不考虑边缘效应，其电容量为 当被测参数变化使得S 、d 或ε发生变化时， 电容量C 也随之变化。 d S C ε=
扭矩传感器原理与应用 一．特点 1. 既可以测量静止扭矩，也可以测量旋转转矩; 2.既可以测量静态扭矩，也可以测量动态扭矩； 3. 检测精度高，稳定性好；抗干扰性强; 4. 体积小，重量轻，多种安装结构，易于安装使用； 5. 不需反复调零即可连续测量正反转扭矩; 6.没有导电环等磨损件，可以高转速长时间运行； 7．传感器输出高电平频率信号可直接送计算机处理； 8．测量弹性体强度大可承受100%的过载。 二测量原理 将专用的测扭应变片用应变胶粘贴在被测弹性轴上并组成应变桥,向应变桥提供电源即可测得该弹性轴受扭的电信号。将该应变信号放大后，经过压/频转换，变成与扭应变成正比的频率信号。本系统的能源输入及信号输出是由两组带间隙的特殊环型变压器承担的,因此实现了无接触的能源及信号传递功能。(虚线内为旋转部分) 三传感器原理结构（０１图） 在一段特制的弹性轴上粘贴上专用的测扭应片并组成变桥，即为基础扭矩传感器；在轴上固定着：(1)能源环形变压器的次级线圈，(2)信号环形变压器初级线圈，(3)轴上印刷电路板，电路板上包含整流稳定电源、仪表放大电路、V/F变换电路及信号输出电路。在传感器的外壳上固定着： 图五数字式扭矩传感器测量原理图 （1)激磁电路，(2)能源环形变压器的初级线圈(输入)，(3) 信号环形变压器次级线圈(输出)，(4)信号处理电路 四工作过程 向传感器提供±15V电源，激磁电路中的晶体振荡器产生４００Hz的方波，经过TDA2030功率放大器即产生交流激磁功率电源，通过能源环形变压器T1从静止的初级线圈传递至旋转的次级线圈，得到的交流电源通过轴上的整流滤波电路得到±５V的直流电源，该电源做运算放大器AD822的工作电源；由基准电源AD589与双运放AD822组成的高精度稳压电源产生±4.5V的精密直流电源，该电源既作为电桥电源，又作为放大器及V/F转换器的工作电源。当弹性轴受扭时，应变桥检测得到的mV级的应变信号通过仪表放大器AD620放大成1.５v±1v的强信号，再通过V/F转换器LM131变换成频率信号，通过信号环形变压器T2从旋转的初级线圈传递至静止次级线圈，再经过传感器外壳上的信号处理电路滤波、整形即可得到与弹性轴承受的扭矩成正比的频率信号，该信号为TTL电平,既可提供给专用二次仪表或频率计显示也可直接送计算机处理。由于该旋转变压器动- -静环之间只有零点几毫米的间隙，加之传感器轴上部分都密封在金属外壳之内，形成有效的屏蔽，因此具有很强的抗干扰能力。 本传感器输出的频率信号在零点时为10kHz.正向旋转满量程时为15KHz.反向旋转满量程时为5KHz。即满量程变量为5000个数/每秒。转速测量采用光电齿轮或者磁电齿轮的测量方法，轴每旋转一周可产生60个脉冲，高速或中速采样时可以用测频的方法，低速采样时可以用测周期的方法。本传感器精度可达±0.2%～±0.5%（F·S）。由于传感器输出为频率信号，所以无需AD转换即可直接送至计算机进行数据处理。 五应用范围 1. 检测发电机，电动机，内燃机等旋转动力设备输出扭矩及功率。
扭矩测量仪设计说明书
目录 一、设计背景 (3) 二、设计题目与设计要求 (3) 三、扭矩测量及应变片的原理 (3) 1、扭矩测量的原理 (4) 2、应变片的原理 (4) 四、总体方案确定 (5) 五、具体方案设计 (5) 1、扭矩传感器的设计 (6) 2、信号的中间变换与传输 (7) 3、试验数据采集系统设计 (10) 六、测量误差分析及数据处理 (11) 七、参考文献 (12) 八、附件 1、CAD图 2、感想
一、设计背景 不久前，市场研究机构Darnell Group在一份报告中指出，2010年扭矩测量仪价格预计将与现有模拟产品持平。扭矩测量仪的平均价格已经从几年前的6美元降到了目前的3美元以下，预计2010年将跌破2美元。Darnell表示，随着数字与模拟控制器解决方案价格趋同，更多、更符合具体应用的第二代扭矩测量仪推出，软件开发环境持续改善，以及市场更加了解扭矩测量技术等因素的推动，扭矩测量产品生命周期的“引入”阶段接近结束，扭矩测量仪市场将迎来加速增长。 现在，中国已成为全球最大的数字式控制产品应用市场。汽车电子和工业电子成为维持中国数字是控制器市场增长的关键推动因素。此外，监控、马达控制和测量仪器市场的增长也对中国市场有较大贡献，特别是安全系统、马达控制、电力机车、安全与控制以及车载娱乐系统将成为扭矩测量仪的新驱动力。 扭矩传感器，分为动态和静态两大类，其中动态扭矩传感器又可叫做转矩传感器、转矩转速传感器、非接触扭矩传感器、旋转扭矩传感器等。扭矩传感器是对各种旋转或非旋转机械部件上对扭转力矩感知的检测。扭矩传感器将扭力的物理变化转换成精确的电信号。扭矩传感器可以应用在制造粘度计，电动（气动，液力）扭力扳手，它具有精度高，频响快，可靠性好，寿命长等优点。 二、设计题目与设计要求 1、设计题目：设计一款扭矩仪及扭矩传感器。 2、设计要求： 1）精度高，频响快，可靠性好，寿命长； 2）体积小、质量轻，便于安装使用； 4）没有导电环等磨损件，可以高速长时间运行； 3、使用条件： 由于扭矩测量仪一般用在机器之间的传动轴上，振动大，灰尘、油雾、水污比较多，故要求传感器封闭，只留下两个轴端在外面，工作温度在0~60度。 三、扭矩测量及应变片的原理 1、扭矩测量的基本原理 根据第九章相关内容。（P145~146） 扭矩测量的基本原理如下： 电阻应变式转矩仪是根据应变原理来测量扭矩的。处于动力机械和负荷之间
专业课程设计 题目 光电传感器的转速测量设计 院系：自动化学院 专业班级： 小组成员： 指导教师： 日期：2012年10月8---2012年10月19
一．课程设计描述 采用单片机、uln2003为主要器件，设计步进电机调速系统，实现电机速度开环可调。 二．课程设计具体要求 1、通过按键选择速度； 2、转速测量显示范围为0~9999转/秒。 3、检测并显示各档速度。 三．主要元器件 实验板（中号） 1个步进电机 1个 STC89C52 1个电容（30pF、10uF）各1个 数码管（共阳、四位一体）1个晶振（12MHz） 1个 小按键 4个 ULN2003 1个 电阻若干发光二极管 1个 三极管（NPN） 4个排阻 1个 四．原理阐述 4.1系统简述 按照题给要求，我们最终设计了如下的解决方案： 用户通过键盘键入控制指令（开关），微控制器在收到指令后改变输出的PWM 波，最终在ULN2003的驱动下电机转速发生改变。通过ST151传感器测量电机扇叶的旋转情况，将转速显示在数码管上。 在程序主循环中实现按键扫描与转速显示，将定时器0作为计数器，计数ST151产生的下降沿，可算出转速，并送至数码管显示。 设计思路： （1）利用光电开关管做电机转速的信号拾取元件，在电机的转轴上安装一个圆盘，在圆盘上挖1小洞，小洞上下分别对应着光发射和光接受开关，圆盘转动一圈即光电管导通1次，利用此信号做为脉冲计数所需。 （2）对光电开关信号整流放大。 （3）脉冲经过单片机内部的计数器和定时器进行计数和定时。 （4）显示电路采用单片机动态显示。
4.2转速测量原理 在此采用频率测量法，其测量原理为，在固定的测量时间内，计取转速传感器产生的脉冲个数，从而算出实际转速。设固定的测量时间为Tc（min），计数器计取的脉冲个数m，假定脉冲发生器每转输出p个脉冲，对应被测转速为N （r/min），则f=pN/60Hz；另在测量时间Tc内，计取转速传感器输出的脉冲个数m应为 m=Tcf ，所以，当测得m值时，就可算出实际转速值[1]： N=60m/pTc (r/min) （1） 4.3转速测量系统组成框图 系统由信号预处理电路、单片机STC 89C51、系统化LED显示模块、串口数据存储电路和系统软件组成。其中信号预处理电路包含信号放大、波形变换和波形整形。对待测信号进行放大的目的是降低对待测信号的幅度要求；波形变换和波形整形电路则用来将放大的信号转换成可与单片机匹配的TTL信号；通过对单片机的编程设置可使内部定时器T0对输入脉冲进行计数，这样就能精确地算出加到T0引脚的单位时间内检测到的脉冲数；设计中转速显示部分采用价格低廉且使用方便的LED模块，通过相关计算方法计算得到的转速通过I2C总线放到E2PROM存储，既节省了所需单片机的口线和外围器件，同时也简化了显示部分的软件编程。系统的原理框图如图2.1所示。 图2.1 系统的原理框图 五．系统硬件电路的设计 系统硬件部分包含输入模块、显示模块、控制模块、测速模块等。在硬件搭建前，先通过Proteus Pro 7.5进行硬件仿真实现。 5.1脉冲产生电路设计
JN338 智能数字式转矩转速传感器及其应用 摘要介绍了 338 智能数字式转矩转速传感器的特性参数和工作原理, 该传感器使用两组旋转变压器实现了电源及信号的非接触传递，同时其信 号输出为频率量。 文中给出了基于 338 的智能转矩转速测量仪的硬件电路结构框图，同 时指出了 338 的应用注意事项。 关键词 338；数字式；转矩转速传感器１ 概述转矩传感器在电动机、 发动机、 发电机、 风机、 搅拌机、 卷扬机、 钻探机械等众多的旋转动力测试系统中及数控机械加工中心、自动机床等 机电一体化设备中已获得广泛的应用。 传统的转矩传感器通常采用电阻应变桥来检测转矩信号，并采用导电 滑环来耦合电源输入及应变信号输出，由于导电滑环属于磨擦接触，因此 不可避免地存在着磨损和发热，这样不但限制了旋转轴的转速及导电滑环 的使用寿命，同时由于接触不可靠，也不可避免地会引起测量信号的波动 及误差的增加。 因此，如何在旋转轴上进行能源及信号的可靠耦合已成为转矩传感器 最棘手的问题，而ＪＮ３３８数字式转矩转速传感器则巧妙地解决了这个 问题。 范文先生网收集整理ＪＮ３３８是北京三晶创业集团公司的产品，该
传感器采用两组特殊环形旋转变压器来实现能源的输入及转矩信号的输 出，从而解决了旋转动力传递系统中能源及信号可靠地在旋转部分与静止 部分之间的传递问题。 该传感器还可同时实现旋转轴转速的测量，从而可方便地计算出轴输 出功率，因此，利用该传感器可实现转矩、转速及轴功率的多参数输出。 ２ 主要特性及参数２．１ＪＮ３３８的主要特性ＪＮ３３８的主要特性 如下●检测手段为应变电测技术；●测量精度高 信号检出、处理均用数字
技术；●抗干扰能力强，无需调零即可工作；●可靠性高、信噪比高，工作 寿命长； ●既可以测量静止扭矩， 也可测量旋转转矩； ●能够测量稳态扭矩， 也能测量过渡过程的动态转矩；●无需反复调零即可连续测量正反转矩；● 无集流环、电刷等磨损件，可高速超长运行； ●转矩信号的传递与是否旋 转、转速大小及旋转方向无关；●测量弹性体强度大，可承受１５０％过 载；●体积小，重量轻，安装方便，有套装式、卡装式、联轴式等多种安 装方式；●输出信号以频率形式给出，便于和计算机进行接口。 ２．２传感器的主要技术参数传感器的主要技术参数如表１所列，表 ２所列是该传感器产品的规格参数。 表 1338 传感器主要技术参数参数指标转矩准确度>05 过载能力 150 绝缘电阻≥200Ω 工作温度-20～60℃重复性≤05 滞后≤05 线性≤05 相对湿度 ≤90 表 2 传感器产品规格参考规格转矩测量范围最高转速 10010 ～ 100600020020 ～ 300500050050 ～ 70040001000100 ～ 150030002000200～300025005000500～50002000２． ３插座引脚及功能Ｊ
MH-803动态扭矩传感器 二、基本原理： 扭矩的测量：采用应变片电测技术 ,在弹性轴上组成应变桥,向应变桥提供电源即可测得该弹性轴受扭的电信号。将该应变信号放大后，经过压/频转换，变成与扭应变成正比的频率信号。如图1所示： 三、产品特点：
2.将联轴器分别装入各自轴上。 3.调节扭矩传感器与基准面的距离，使它的轴线与原动机和负载的轴线的同轴度小于Φ 0.03mm，固定扭矩传感器在基准面上。 4.紧固联轴器，安装完成。 七、信号输出与信号采集： 1、扭矩信号输出基本形式： ?方波信号、脉冲信号。 ?可根据用户需要制成电压模拟信号输出或电流模拟信号输出（单向、静止扭矩测量）。 2、扭矩信号处理形式： ?扭矩传感器输出的频率信号送到频率计或数字表，直接读取与扭矩成正比的频率信号或电压、电流信号。 ?扭矩传感器的扭矩与频率信号送给单片机二次仪表，直接显示实时扭矩值、转速及输出功率值及 RS232通讯信号。 ?直接将扭矩与转速的频率信号送给计算机或 PLD进行处理。 八、维护与保养： 1.每隔一年应给扭矩传感器两端轴承加润滑脂。加润滑脂时，仅将两端轴承盖打开，将润滑脂加入轴承，然后装上两端盖。 2.应储存在干燥、无腐蚀、室温为 -20℃——70℃的环境里。 九、注意事项： 1.安装时，不能带电操作，切莫直接敲打、碰撞扭矩传感器。 2.联轴器的紧固螺栓应拧紧 ,联轴器的外面应加防护罩，避免人身伤害。 3.信号线输出不得对地 ,对电源短路,输出电流不大于10mA?屏蔽电缆线的屏蔽层必须与 +15V 电源的公共端（电源地）连接。 十、安装使用： 1、使用环境：扭矩传感器应安装在环境温度为0℃～ 60℃，相对湿度小于90%，无易燃、易爆品的环境里。不宜安装在强电磁干扰的环境中。 2、安装方式： (1) 水平安装:如图11所示:
第1章传感器基础理论思考题与习题答案 什么是传感器（传感器定义） 解：能够感受规定的被测量并按照一定规律转换成可用输出信号的器件或装置，通常由敏感元件、转换元件和调节转换电路组成。 传感器特性在检测系统中起到什么作用 解：传感器的特性是指传感器的输入量和输出量之间的对应关系，所以它在检测系统中的作用非常重要。通常把传感器的特性分为两种：静态特性和动态特性。静态特性是指输入不随时间而变化的特性，它表示传感器在被测量各个值处于稳定状态下输入输出的关系。动态特性是指输入随时间而变化的特性，它表示传感器对随时间变化的输入量的响应特性。 传感器由哪几部分组成说明各部分的作用。 解：传感器通常由敏感元件、转换元件和调节转换电路三部分组成。其中，敏感元件是指传感器中能直接感受或响应被测量的部分，转换元件是指传感器中能将敏感元件感受或响应的被测量转换成电信号的部分，调节转换电路是指将非适合电量进一步转换成适合电量的部分，如书中图所示。 传感器的性能参数反映了传感器的什么关系静态参数有哪些各种参数代表什么意义动态参数有那些应如何选择 解：在生产过程和科学实验中，要对各种各样的参数进行检测和控制，就要求传感器能感受被测非电量的变化并将其不失真地变换成相应的电量，这取决于传感器的基本特性，即输出—输入特性。衡量静态特性的重要指标是线性度、灵敏度，迟滞和重复性等。意义略（见书中）。动态参数有最大超调量、延迟时间、上升时间、响应时间等，应根据被测非电量的测量要求进行选择。 某位移传感器，在输入量变化5mm时，输出电压变化为300mV，求其灵敏度。 解：其灵敏度 3 3 30010 60 510 U k X - - ?? === ?? 某测量系统由传感器、放大器和记录仪组成，各环节的灵敏度为：S1=℃、S2=mV、S3=V，求系统的总的灵敏度。 某线性位移测量仪，当被测位移由变到时，位移测量仪的输出电压由减至，求该仪器的灵敏度。
课程设计报告 题目：光电传感器的转速测量系统设计姓名： 学号： 专业班级： 指导老师：
目录 1引言 (1) 2系统组成及工作原理 (1) 2.1转速测量原理 (1) 2.2转速测量的一般方法 (3) 2.3转速测量系统组成框图 (3) 3系统硬件电路的设计 (3) 3.1脉冲产生电路设计 (3) 3.2光电转换及信号调理电路设计 (4) 3.2.1光电传感器简介 (4) 3.2.2光电转换及信号调理电路设计 (5) 3.3测量系统主机部分设计 (7) 3.3.1单片机 (7) 3.3.2键盘显示模块设计 (9) 3.3.3串行通信模块设计 (11) 3.3.4电源模块设计 (12) 4系统软件设计 (13) 4.1程序模块设计 (13) 4.2数据处理过程 (15) 4.3浮点数学运算程序 (16) 5制作调试 (16) 6结果分析 (18) 7参考文献 (18)
1、引言 随着社会经济的快速发展，转速测量成为了社会生产和日常生活中重要的测量和控制对象。测速是工农业生产中经常遇到的问题，人们经常需要精确测量每秒钟转轴的转速，学会对电机转速的测量和显示具有重要的意义。近年来，由于世界范围内对转速测量合理利用的日益重视，促使转速测量技术的迅速发展，各种新型的测量仪表相继问世并越来越多地得到应用。由于技术保密，厂家不会提供详细电路图和源代码，用户很难自行进行二次开发和改进。针对这种现状，使用光电传感器结合STC公司的STC 89C51型单片机设计的一种转速测量与控制系统。STC 89C51单片机采用了CMOS工艺和高密度非易失性存储器技术，而且其输入/输出引脚和指令系统都与MCS-51兼容，是开发该系统的适合芯片。 2 、系统组成及工作原理 2.1 转速测量原理 在此采用频率测量法，其测量原理为，在固定的测量时间内，计取转速传感器产生的脉冲个数，从而算出实际转速。设固定的测量时间为Tc（min），计数器计取的脉冲个数m，假定脉冲发生器每转输出p个脉冲，对应被测转速为N（r/min），则f=pN/60Hz；另在测量时间Tc内，计取转速传感器输出的脉冲个数m应为 m=Tcf ，所以，当测得m值时，就可算出实际转速值[1]： N=60m/pTc (r/min) （1） 2.2 转速测量的一般方法 一般转速测量系统有以下几个部分构成，转速测量框图如图2-1所示。 图2-1 转速测量框图 1．转速信号拾取 转速信号拾取是整个系统的前端通道，目的是将外界的非电参量，通过一定方式转换
那些你不知道的扭矩传感器 扭矩传感器主要用来测量各种扭矩、转速及机械效率，它将扭力的变化转化成电信号，其精度关系到所在测试系统的精度。其主要特点在于既可以测量静止扭矩，也可以测量旋转转矩和动态扭矩；并且检测精度高，稳定性好，抗干扰性强；不需反复调零即可连续测量正反转扭矩，没有导电环等磨损件，可以高转速长时间运行；它输出高电平频率信号可直接送计算机处理。下面我们简单了解一下常用的扭矩传感器都有哪些。 非接触式扭矩传感器 非接触式扭矩传感器也是动态扭矩传感器，又叫转矩传感器，转矩转速传感器，旋转扭矩传感器等。它的输入轴和输出轴由扭杆连接，输入轴上有花键，输出轴上则是键槽，当扭杆受到转动力矩作用发生扭转的时候，花键与键槽的相对位置则被改变，它们的相对位移改变量就是扭转杆的扭转量。这样的过程使得花键上的磁感强度变化，通过线圈转化为电压信号。非接触扭矩传感器的特点是寿命长、可靠性高、不易受到磨损、有更小的延时、受轴的影响更小，应用较为广泛。
应变片扭矩传感器 应变片扭矩传感器使用的是应变电测技术。它的原理是利用弹性轴，粘贴应变计，组成了测量电桥，当弹性轴受扭矩作用发生微小形变，电桥的电阻值就会发生变化，进而电信号发生了变化，实现扭矩的测量。 应变片扭矩传感器的特点是分辨能力高、误差较小、测量范围大、价格低廉，便于选择和大量使用。 相位差式转矩转速传感器 相位差时扭转传感器就是扭转角相位差式传感器，它的原理就是根究磁电相位差式转矩测量技术，才弹性轴的两端安装两组齿数、形状及安装角完全相同的齿轮，齿轮外侧安装接近传感器。当弹性轴旋转时，两组传感器的波形产生相位差，从而计算出扭矩。 它的特点主要是实现了转矩信号的非接触传递，检测的信号是数字信号，转速较高。但是这种扭矩传感器体积较大，低转速时的性能不理想，因此应用已不是很广泛。
扭矩传感器 1.概述 扭矩又叫转矩，是反映转动设备输出力的大小的重要参数。扭矩在物理学中用下面的公式计算。 其中：P表示转动设备的输出功率，单位千瓦（k W）；M表示转动设备的输出扭矩，单位牛米（N·m）；N表示转动设备的转速，单位转/分钟（r/min）。从公式可以看出，扭矩是一个与功率和转速相关的物理量，它反映了转动设备输出功率和转速的比值关系。如果知道了转动设备的输出功率和转动速度，就可以利用公式计算出转动设备的扭矩。但实际生产中，功率的测量是不容易的，而扭矩可以利用较简单的装置把扭矩转化为力和磁的测量，对于力和磁这两个物理量的检测，我们有许多成熟工具，这样扭矩的测量就变得相对简单了。 2.常见的扭矩传感器分类 常见的扭矩传感器包括电阻应变式、磁电相位差式、光电式、磁弹性式、振 3.几种常见的扭矩传感器原理 （1）电磁齿栅式转矩传感器
电磁齿（栅）式转矩传感器的基本原理是通过磁电转换，把被测转矩转换成具有相位差的两路电信号，而这两路电信号的相位差的变化量与被测转矩的大小成正比。经定标并显示，即可得到转矩值。齿（栅）式传感器的工作原理如图1所示。 图 1电磁式转矩传感器原理图 电磁式转矩传感器在弹性轴两端安装有两只齿轮，在齿轮上方分别有两条磁钢，磁钢上各绕有一组信号线圈。当弹性轴转动时，由于磁钢与齿轮间气隙磁导的变化，信号线圈中分别感应出两个电势。再外加转矩为零时，这两个电势有一个恒定的初始相位差，这个初始相位差只与两只齿轮在轴上安装的相对位置有关。在外加转矩时，弹性轴产生扭转变形，在弹性变形范围内，其扭角与外加转矩成正比。在扭角变化的同时，两个电势的相位差发生相应的变化，这一相位差变化的绝对值与外加转矩的大小成正比。由于这一个电势的频率与转速及齿数的乘积成正比，因为齿数为固定值，所以这个电势的频率与转速成正比。在时间域内，感应信号S1，S2是准正弦信号，每一交变周期的时间历程随转速而变化，测出他们之间的相差Φ即可得到扭矩值。由材料力学可知： Φ 式中Φ——弹性轴的扭转角； ——转矩； ——弹性轴材料的剪切弹性模量； ——弹性轴直径； ——弹性轴工作长度。 其中，、、都是常数，令 则有 Φ 因此，扭矩的测量就转换成相位差的测量。而S1、S2是准正弦信号，其相位的测量需要用高频脉冲插补法，即用一组高频脉冲来内插进被测信号，然后对高频脉冲计数。