测量转速的传感器原理及框图

实验九霍尔转速传感器测速实验一、实验目的了解霍尔转速传感器的应用。

二、基本原理根据霍尔效应表达示U H=K H IB，当K H I不变时，在转速圆盘上装上N只磁性体，并在磁钢上方安装一霍尔元件。

圆盘每转一周，表面的磁场B从无到有就变化N次，霍尔电势也相应变化N次。

此电势通过放大、整形和计数电路就可以测量被测旋转体的转速。

三、需用器件与单元霍尔转速传感器、转速测量控制仪。

四、实验步骤1、根据图9-1，将霍尔转速传感器装于转动源的传感器调节支架上，探头对准转盘内的磁钢。

图9-1 霍尔转速传感器安装示意图2、将+15V直流电源加于霍尔转速器的电源输入端，红（+）、绿（ ），不要接错。

3、将霍尔传感器输出端（黄线）接示波器或者频率计。

4、调节电动转速电位器使转速变化，用示波器观察波形的变化（特别注意脉宽的变化），或用频率计观察输出频率的变化。

五、实验结果分析与处理1、记录频率计六组输出频率数值如下：由以上数据可得：最快转速对应的频率f1=152.83Hz，最慢转速对应频率f6=20.1Hz。

随着转速的减小，脉宽T1逐渐变大，但占空比基本保持不变，而且速度不能无限减小。

六、思考题1、利用霍尔元件测转速，在测量上是否有所限制？答：有，测量速度不能过慢，因为磁感应强度发生变化的周期过长，大于读取脉冲信号的电路的工作周期，就会导致计数错误。

2、本实验装置上用了二只磁钢，能否只用一只磁钢？答：如果霍尔是单极的，可以只用一只磁钢，但可靠性和精度会差一些；如果霍尔是双极的，那么必须要有一组分别为n/s极的磁钢去开启关断它，那么至少要两只磁钢。

1。

磁电式传感器测量转速原理1.介绍磁电式传感器是一种常用于测量转速的传感器，通过检测磁场的变化来计算物体的转速。

它具有结构简单、精度高、响应快等优点，在许多领域都得到广泛应用。

2.磁电式传感器的工作原理磁电式传感器通过利用磁场感应现象来测量转速。

当传感器与被测物体相互作用时，磁场的变化会产生电压信号，从而实现转速的测量。

3.磁电式传感器的结构3.1 磁敏元件磁电式传感器的核心部件是磁敏元件，它可以将磁场变化转换为电压信号。

常用的磁敏元件包括霍尔元件和磁致伸缩(Magnetostrictive)元件。

3.2 信号调理电路信号调理电路用于放大和整形由磁敏元件产生的微弱电压信号，以便后续的处理和分析。

它可以提高传感器的灵敏度和稳定性。

3.3 输出接口输出接口将处理后的电压信号转换为转速值或其他形式的信息输出，便于用户进行监测和控制。

4.磁电式传感器测量转速的步骤4.1 确定测量位置在安装磁电式传感器之前，需要确定被测物体上用来测量转速的位置。

通常选择物体上的凸起或特定的标记点作为测量点，以确保测量的准确性和稳定性。

4.2 安装磁电式传感器根据测量位置确定的要求，正确安装磁电式传感器。

通常需要将传感器固定在物体上，并保持一定的距离，以便磁场的变化能够被传感器准确地检测到。

4.3 连接电路将磁电式传感器的输出端口与信号调理电路相连接，确保信号能够被正确的接收和处理。

4.4 校准和调试在使用磁电式传感器进行转速测量之前，需要进行校准和调试，以确保测量结果的准确性和可靠性。

校准过程中，可以通过与其他精密测量设备进行对比，来调整传感器的灵敏度和输出。

5.磁电式传感器测量转速的应用5.1 汽车工业在汽车工业中，磁电式传感器被广泛用于测量车辆引擎的转速。

它可以帮助监测引擎的工作状态，提高车辆的性能和燃油利用率。

5.2 机械制造磁电式传感器在机械制造过程中也有很多应用。

它可以用于测量机器工作部件的转速，以监测和控制机器的运行状态。

实验一霍尔测速实验一、实验目的了解霍尔组件的应用——测量转速。

二、实验仪器霍尔传感器、0~24V直流电源、转动源、频率/转速表、直流电压表。

三、实验原理利用霍尔效应表达式：U H＝K H IB，在被测转盘上装上N只磁性体，转盘每转一周，霍尔传感器受到的磁场变化N次。

转盘每转一周，霍尔电势就同频率相应变化。

输出电势通过放大、整形和计数电路就可以测出转盘的转速。

四、实验内容与步骤1．安装根据图19-1，霍尔传感器已安装在传感器支架上，且霍尔组件正对着转盘上的磁钢。

图19-1 霍尔传感器安装示意图2．将“+5V”与“GND”接到底面板上转动源传感器输出部分，Uo2为“霍尔”输出端，Uo2与接地端接到频率/转速表（切换到测转速位置）。

3．将“0~24V可调稳压电源”与“转动源输入”相连，用数显电压表测量其电压值。

4．打开实验台电源，调节可调电源0~24V驱动转动源，可以观察到转动源转速的变化，待转速稳定后（稳定时间约一分钟左右），记录相应驱动电压下得到的转速值。

也可用示波器观测霍尔元件输出的脉冲波形。

五、实验报告1．分析霍尔组件产生脉冲的原理。

2．根据记录的驱动电压和转速，作V-RPM曲线。

实验二智能调节仪温度控制实验一、实验目的了解PID智能模糊+位式调节温度控制原理。

二、实验仪器智能调节仪、PT100、温度源三、实验原理位式调节位式调节（ON/OFF）是一种简单的调节方式，常用于一些对控制精度不高的场合作温度控制，或用于报警。

位式调节仪表用于温度控制时，通常利用仪表内部的继电器控制外部的中间继电器再控制一个交流接触器来控制电热丝的通断达到控制温度的目的。

PID智能模糊调节PID智能温度调节器采用人工智能调节方式，是采用模糊规则进行PID调节的一种先进的新型人工智能算法，能实现高精度控制，先进的自整定（A T）功能使得无需设置控制参数。

在误差大时，运用模糊算法进行调节，以消除PID饱和积分现象，当误差趋小时，采用PID算法进行调节，并能在调节中自动学习和记忆被控对象的部分特征以使效果最优化，具有无超调、高精度、参数确定简单等特点。

光电转速传感器的转速测量实验一、实验原理光电转速传感器是一种基于光电效应的传感器，它通过检测旋转物体上的标记或孔洞来测量转速。

当旋转物体上的标记经过传感器的光路时，会遮挡或透过光线，从而使传感器输出的电信号发生变化。

通过对这些电信号的处理和分析，可以计算出旋转物体的转速。

光电转速传感器通常由光源、光学透镜、光电探测器和信号处理电路等部分组成。

光源发出的光线经过光学透镜聚焦后照射到旋转物体上，当旋转物体上的标记经过光路时，光电探测器接收到的光强会发生变化，产生相应的电信号。

信号处理电路对这些电信号进行放大、滤波和整形等处理，最终输出与转速成正比的脉冲信号。

二、实验设备1、光电转速传感器：选择合适的光电转速传感器，其性能参数如测量范围、精度、响应时间等应满足实验要求。

2、旋转平台：用于安装被测旋转物体，并提供稳定的旋转运动。

3、信号调理器：用于对传感器输出的电信号进行调理和放大，以便后续的数据采集和处理。

4、数据采集卡：将调理后的电信号转换为数字信号，并传输到计算机进行处理和分析。

5、计算机：安装有相关的数据采集和分析软件，用于控制实验过程、采集数据以及进行数据处理和分析。

三、实验步骤1、安装和连接设备将光电转速传感器安装在合适的位置，使其光路能够对准旋转物体上的标记。

将传感器的输出端连接到信号调理器的输入端，将信号调理器的输出端连接到数据采集卡的输入端。

将数据采集卡插入计算机的 PCI 插槽，并安装相应的驱动程序和软件。

2、调整传感器位置和光路调整传感器的位置和角度，使光路能够准确地照射到旋转物体上的标记，并确保光电探测器能够接收到足够强度的光信号。

使用遮光板或其他工具，检查光路的遮挡情况，确保光路畅通无阻。

3、设置实验参数在计算机上打开数据采集软件，设置采样频率、通道选择、触发方式等参数。

根据旋转物体的转速范围和测量精度要求，合理设置采样频率，以保证能够采集到足够数量的有效数据。

4、启动旋转平台打开旋转平台的电源，调整转速到预定值。

霍尔传感器原理功能与简介：当⼀块通有电流的⾦属或半导体薄⽚垂直地放在磁场中时，薄⽚的两端就会产⽣电位差，这种现象就称为霍尔效应。

两端具有的电位差值称为霍尔电势U，其表达式为U=K·I·B/d 其中K为霍尔系数，I为薄⽚中通过的电流，B为外加磁场（洛伦慈⼒Lorrentz）的磁感应强度，d是薄⽚的厚度。

由此可见，霍尔效应的灵敏度⾼低与外加磁场的磁感应强度成正⽐的关系。

霍尔传感器的外形图和与磁场的作⽤关系如右图所⽰。

磁场由磁钢提供，所以霍尔传感器和磁钢需要配对使⽤。

霍尔传感器检测转速⽰意图如下。

在⾮磁材料的圆盘边上粘贴⼀块磁钢，霍尔传感器固定在圆盘外缘附近。

圆盘每转动⼀圈，霍尔传感器便输出⼀个脉冲。

通过单⽚机测量产⽣脉冲的频率就可以得出圆盘的转速。

备注：当没有信号产⽣时，可以改变⼀下磁钢的⽅向，霍尔对磁钢⽅向有要求。

没有磁钢时输出⾼电平，有磁钢时输出低电平。

接线图：测速原理图：产品图⽚和管脚图：黄长贵(德⼒西变频器)摘要：本⽂介绍了霍尔电流传感器在通⽤变频器中的作⽤，分析了设置传感器的类型、⽅式、⽬的和需求，并介绍了传感器的⼯作原理及作⽤。

关键词：霍尔电流传感器、变频器。

引⾔现今，新型功率半导体器件进⼊电⼒电⼦领域后，交流变频调速、逆变装置、开关电源等⽇渐普及，原有的电流、电压检出元件，已不适应中⾼频的电流波形的检测。

为了⾃动检测和显⽰电流，并在过流、过压等危害情况发⽣时具有⾃动保护和更⾼级的智能控制，就必须使⽤具有⾼速度，⾼精度的检测、采样和保护的霍尔电流传感器。

霍尔电流传感器模块，是近⼗⼏年发展起来的测量控制电流、电压的新⼀代⼯业⽤电量传感器。

1、变频器的基本⼯作原理及结构本⽂所述的变频器是指适⽤于⼯业通⽤电机和变频电机的普通通⽤变频器。

此类变频器由于⼯业领域的⼴泛使⽤已成为变频器的主流。

⼀般异步电机转速与同步转速存在⼀个滑差关系，调速的⽅法可改变电机定⼦频率f、电机定⼦的绕组极对数P、转差率S其中任意⼀种达到，对异步电机最好的⽅法是改变频率f，实现调速控制。

电涡流传感器原理图1、什么是电涡流效应电感线圈产生的磁力线经过金属导体时,金属导体就会产生感应电流,且呈闭合回路,类似于水涡流形状,故称之为电涡流也叫做电涡流效应,其实是电磁感应原理的延伸;注意：电涡流传感器要求被测体必须是导体;传感器探头里有小型线圈,由控制器控制产生震荡电磁场,当接近被测体时,被测体表面会产生感应电流,而产生反向的电磁场;这时电涡流传感器根据反向电磁场的强度来判断与被测体之间的距离;2、电涡流传感器的工作原理与结构主要由一个安置在框架上的扁平圆形线圈构成;此线圈可以粘贴于框架上,或在框架上开一条槽沟,将导线绕在槽内;下图为涡流传感器的结构原理,它采取将导线绕在聚四氟乙烯框架窄槽内,形成线圈的结构方式;;传感器线圈由高频信号激励,使它产生一个高频交变磁场φi,当被测导体靠近线圈时,在磁场作用范围的导体表层,产生了与此磁场相交链的电涡流ie,而此电涡流又将产生一交变磁场φe阻碍外磁场的变化;从能量角度来看,在被测导体内存在着电涡流损耗当频率较高时,忽略磁损耗;能量损耗使传感器的Q值和等效阻抗Z降低,因此当被测体与传感器间的距离d改变时,传感器的Q值和等效阻抗Z、电感L 均发生变化,于是把位移量转换成电量;这便是电涡流传感器的基本原理3、电涡流传感器的实际应用电涡流传感器测量齿轮转速的应用4、使用电涡流传感器时的注意事项对被测体的要求为了防止电涡流产生的磁场影响仪器的正常输出安装时传感器头部四周必须留有一定范围的非导电介质空间,如果在某一部位要同时安装两个以上的传感器,就必须考虑是否会产生交叉干扰,两个探头之间一定要保持规定的距离,被测体表面积应为探头直径3倍以上,当无法满足3倍的要求时,可以适当减小,但这是以牺牲灵敏度为代价的,一般是探头直径等于被测体表面积时,灵敏度降低至70%,所以当灵敏度要求不高时可适当缩小测量表面积;对工作的温度的要求一般进口涡流传感器最高温度不大于180℃,而国产的只能达到120℃,并且这些数据来源于生产厂家,其中有很大的不可靠性,据相关的各种资料分析,实际上,工作温度超过70℃时,电涡流传感器的灵敏度会显著降低,甚至会造成传感器的损坏;对初始间隙的要求各种型号电涡流传感器,都在一定的间隙电压值下,它的读数才有较好的线性度,所以在安装传感器时必须调整好合适的初始间隙;。

测试技术应用案例（霍尔传感器测量转速）
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学号:
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霍尔传感器测量转速
一.霍尔传感器的优点
1.测量范围广：霍尔传感器可以测量任意波形的
电流和电压，如：直流、交流、脉冲波形等。

2.精度高：在工作温度区内精度优于1%，该精度
适合于任何波形的测
3.线性度好：优于
金属导体、半导
物理现象。

当电
的方向施加磁场，。

利用霍尔效应
差U H的基本关系
为:
U H=K H IB K H =1/nq（金属）
式中K H――霍尔系数；n――单位体积内载流子或自由电子的个数；q――电子电量；I――通过的电流；
B――垂直于I的磁感应强度；
利用霍尔效应表达式：U H=K H IB , 当被测物体上装上Ｎ只磁性体时，物体每转一周磁场就变化N次，霍尔电势相应变化N次，输出电势通过放大、整形和计数电路就可以测量被测旋转物的转速。

三.测量设备
本案例以实验室霍尔元件测量
实验设备：CSY2000系列传感器与
位半数显表。

(可调)
5V直流源、转速
转速显示部分。

电源输入端。

）插入数显单元
Fin端。

4.将转速调节中的2V-24V转速电源引入到台面上
转动单元中转动电源2-24VK插孔。

5.将数显单元上的转速／频率表波段开关拨到转
速档，此时数显表指示转速。

6.调节转速调节电压使转动速度变化。

观察数显
表转速显示的变化。

五.实验结果计算
磁体经过霍尔元件，霍尔元件就会发出就会发出一个信号，经放大整形得到脉冲信号，两个脉冲的间隔时间即为周期，通过周期就。

实验二十光电传感器转速测量实验一. 实验目的1. 通过本实验了解和掌握采用光电传感器测量的原理和方法。

2. 通过本实验了解和掌握转速测量的基本方法。

二. 实验原理直接测量电机转速的方法很多，可以采用各种光电传感器，也可以采用霍尔元件。

本实验采用光电传感器来测量电机的转速。

由于光电测量方法灵活多样，可测参数众多，一般情况下又具有非接触、高精度、高分辨率、高可靠性和相应快等优点，加之激光光源、光栅、光学码盘、ccd器件、光导纤维等的相继出现和成功应用，使得光电传感器在检测和控制领域得到了广泛的应用。

光电传感器在工业上的应用可归纳为吸收式、遮光式、反射式、辐射式四种基本形式。

图20.1说明了这四种形式的工作方式。

图20.1 光电传感器的工作方式直射式光电转速传感器的结构见图20.2。

它由开孔圆盘、光源、光敏元件及缝隙板等组成。

开孔圆盘的输入轴与被测轴相连接，光源发出的光，通过开孔圆盘和缝隙板照射到光敏元件上被光敏元件所接收，将光信号转为电信号输出。

开孔圆盘上有许多小孔，开孔圆盘旋转一周，光敏元件输出的电脉冲个数等于圆盘的开孔数，因此，可通过测量光敏元件输出的脉冲频率，得知被测转速，即n=f/n式中：n - 转速f - 脉冲频率n - 圆盘开孔数。

图20.2直射式光电转速传感器的结构图反射式光电传感器的工作原理见图20.3，主要由被测旋转部件、反光片（或反光贴纸）、反射式光电传感器组成，在可以进行精确定位的情况下，在被测部件上对称安装多个反光片或反光贴纸会取得较好的测量效果。

在本实验中，由于测试距离近且测试要求不高，仅在被测部件上只安装了一片反光贴纸，因此，当旋转部件上的反光贴纸通过光电传感器前时，光电传感器的输出就会跳变一次。

通过测出这个跳变频率f，就可知道转速n。

n=f如果在被测部件上对称安装多个反光片或反光贴纸，那么，n=f/n。

n-反光片或反光贴纸的数量。

图20.3 反射式光电转速传感器的结构图三. 实验仪器和设备1. 计算机n台2. drvi快速可重组虚拟仪器平台1套3. 并口数据采集仪（ldaq-epp2）1台4. 开关电源（ldy-a）1台5. 光电转速传感器（lhyf-12-a）1套6. 转子/振动实验台（lzs-a）/(lzd-a) 1 台四. 实验步骤及内容1. 光电传感器转速测量实验结构示意图如图20.5所示，按图示结构连接实验设备，其中光电转速传感器接入数据采集仪5通道。

电涡流传感器基本原理以及转速测量的完整实例演示含原理图电涡流传感器原理图1、什么是电涡流效应？电感线圈产生的磁力线经过金属导体时，金属导体就会产生感应电流，且呈闭合回路，类似于水涡流形状，故称之为电涡流也叫做电涡流效应，其实是电磁感应原理的延伸。

注意：电涡流传感器要求被测体必须是导体。

传感器探头里有小型线圈，由控制器控制产生震荡电磁场，当接近被测体时，被测体表面会产生感应电流，而产生反向的电磁场。

这时电涡流传感器根据反向电磁场的强度来判断与被测体之间的距离。

2、电涡流传感器的工作原理与结构主要由一个安置在框架上的扁平圆形线圈构成。

此线圈可以粘贴于框架上，或在框架上开一条槽沟，将导线绕在槽内。

下图为涡流传感器的结构原理，它采取将导线绕在聚四氟乙烯框架窄槽内，形成线圈的结构方式。

传感器线圈由高频信号激励，使它产生一个高频交变磁场φi，当被测导体靠近线圈时，在磁场作用范围的导体表层，产生了与此磁场相交链的电涡流ie，而此电涡流又将产生一交变磁场φe阻碍外磁场的变化。

从能量角度来看，在被测导体内存在着电涡流损耗（当频率较高时，忽略磁损耗）。

能量损耗使传感器的Q值和等效阻抗Z降低，因此当被测体与传感器间的距离d改变时，传感器的Q值和等效阻抗Z、电感L均发生变化，于是把位移量转换成电量。

这便是电涡流传感器的基本原理3、电涡流传感器的实际应用n=(f/N)*604、使用电涡流传感器时的注意事项对被测体的要求为了防止电涡流产生的磁场影响仪器的正常输出安装时传感器头部四周必须留有一定范围的非导电介质空间，如果在某一部位要同时安装两个以上的传感器，就必须考虑是否会产生交叉干扰，两个探头之间一定要保持规定的距离，被测体表面积应为探头直径3倍以上，当无法满足3倍的要求时，可以适当减小，但这是以牺牲灵敏度为代价的，一般是探头直径等于被测体表面积时，灵敏度降低至70%，所以当灵敏度要求不高时可适当缩小测量表面积。

对工作的温度的要求一般进口涡流传感器最高温度不大于180℃，而国产的只能达到120℃，并且这些数据来源于生产厂家，其中有很大的不可靠性，据相关的各种资料分析，实际上，工作温度超过70℃时，电涡流传感器的灵敏度会显著降低，甚至会造成传感器的损坏。

光纤传感器在转速测量中的应用1引言生活生产中很多放方面都要求对速度进行精确测量, 尤其是在转速方面, 对于所有旋转机械而言, 都需要监测旋转机械轴的转速, 转速是衡量机器正常运转的一个重要指标。

例如, 人们日常生活所用的电大都是通过发电机进行发电, 而这时就要知道发电机的转速, 以便对其进行控制, 输出稳定电压, 否则将会给我们的生活和生产带来很多不方便。

因而准确测量转速对生成生活有重要意义。

利用光纤传感器的高灵敏度在较少的对测量系统进行处理并能准确的测到转速值。

2测量原理当反射面与光纤探头相对时, 光纤探头的红外光被反射, 收光器接收到反射光, 放大器输出高电平。

当电机表面其他部位与光纤探头相对时, 光纤探头的红光被阻断, 收光器接收不到反射光, 放大器输出低电平。

产生的一系列高低电平, 将输出的波形使用DATAQ采集并保存。

由于输出的信号为周期信号, 因此对采集的信号进行频谱分析通过频谱分析电机的转速。

图1 测量框图实验装置共分为如图2所示:图2 测量装置图3 整形电路3实验器材光纤传感器、光纤位移传感器模块、DA TAQ、整形电路、电压表及导线若干。

4实验步骤1)按照图2所示, 连接装置, 传感器距离测量面约1mm ；2)调节滑动变阻器使在反射光最小时, 输出为0V 左右；3)检测无误后, 开启电源, 调节输入电压使电机刚好转动时开始；4)改变输入电压, 分别记录波形, 电压从小到大之后再依次减小；5)波形FFT 变换及分析。

5实验记录实验测得的输出波形如下, 对输出信号进行FFT 变换分析, 幅频曲线中存在有转速相关的两个特征频率 幅值较高, 通过验证时域波形发现 为转速的6倍, 据此可通过分析特征频率来计算转速值。

-10123Signaltime (seconds)00.51Single-Sided Amplitude Spectrum of y(t)Frequency (Hz)|Y (f )|图4 低速输出波形及FFT 变换00.010.020.030.040.050.060.070.080.090.10.511.52Signaltime (seconds)0100200300400500600700800900100000.51Single-Sided Amplitude Spectrum of y(t)Frequency (Hz)|Y (f )|图5 高转速输出波形图6 整形后波形 测量序号1.02.03.04.05.06.07.08.0 输入电压(V) 5.0 7.09.0 11.0 13.0 15.0 17.0 19.0 转速/转/s8.3 16.1 23.1 29.9 36.5 44.1 50.8 57.5 测量序号9.0 10.0 11.0 12.0 13.0 14.0 15.0 输入电压(V) 17.0 15.0 13.0 11.0 10.0 7.0 5.0 转速/转/s 52.1 45.6 39.4 32.2 24.0 17.1 9.4V/v 转速/转/s 电机转速测量图7 电压—转速拟合直线6结果分析输出曲线具有如下特点:周期性, 输出的波形是周期信号, 在一个周期中有两至三个波峰及一个波谷, 主要是由于转盘上存在三种不同的反射介质。

霍尔传感器测转速原理
霍尔传感器是一种使用霍尔效应原理测量磁场强度的传感器，可以用来测量物体的转速。

霍尔效应是指当电流通过一条导线时，当有磁场垂直于导线方向时，会在导线两侧产生电势差，即霍尔电压。

霍尔传感器利用这种原理，通过检测磁场强度的变化来测量转速。

具体原理如下：
1. 将一条导线连接到霍尔传感器的输入端，使其通过一定电流。

2. 将一个磁体（通常是一个永磁体）固定在要测量转速的物体上，使其旋转。

3. 当物体旋转时，磁体的磁场也会随之变化。

4. 霍尔传感器感知到磁场的变化，并产生相应的霍尔电压。

5. 测量霍尔电压的大小，可以反映出磁场强度的变化，从而间接测量出转速的快慢。

需要注意的是，为了确保准确度和稳定性，通常会对霍尔传感器进行校准和滤波处理。

此外，不同类型的霍尔传感器可能具有不同的结构和工作原理，但基本的测转速原理是一致的。

光电式传感器的转速测量实验一、实验目的1.了解光电式传感器的基本结构。

2.掌握光电式传感器及其转换电路的工作原理。

3.掌握差动变压器的调试方法。

二、实验原理1.光断续器原理如图 15-1 所示，一个开口的光耦合器，当开口处被遮住时，光敏三极管接收不到发光二极管的光信号，输出电压为 0，否则有电压输出。

测速装置示意图1.1 光断续器示意图1.2如图测速装置示意图1.1，其中微型电动机带动转盘在两个成90度的光继续器的开口中转动，转盘上一半为黑色，另一半透明，转动时，两个光继续器将输出不同相位的方波信号，这两个方波信号经过转换电路中的四个运放器，可输出相位差分别为0°、90°、180°、270°的方波信号，它们的频率都是相同的，其中任意一个方波信号均可输出至频率表显示频率。

方波信号经整形电路后可转换为电压信号进行显示。

原理如图1.43.微型电动机的转速可调，电路图如图所示，调节电位器RP可输出 0～12V 的直流电压。

电机调速电路图1.3光电传感器实验原理图1.4三、实验过程与数据处理1.转换电路的输出UOUT接到数字电压表上；0°输出端接至频率表。

2.接通电源，调节电位器RP使输出电压从最小逐渐增加到最大，观察数字电压表上显示四、问题与讨论1.怎样根据显示的频率换算出电动机的转速？如果显示频率是电机转子电压频率的话，那么电动机的转速等于定子与转子的频率差，然后乘以60，再除以电机的极对数，就是电动机的异步转速。

如果是同步机的话，那就是显示频率*60/电机极对数就可以了。

即是，转速用n 表示，频率 f，电机极对数p. 那么转速的计算公式n=60*f/p，f的单位是Hz，的单位RPM.光电式传感器的旋转方向测量实验一、实验目的1.了解旋转方向的测量方法。

二、实验原理及电路光电式传感器经过转换电路后可输出相位差分别为0°、90°、180°、270°的方波信号，如果电动机的旋转方向改变，这四个方波信号之间的相位关系也随之改变，可以根据相位关系判断电动机的旋转方向。

霍尔传感器测量电机转速一、背景随着单片机的不断推陈出新，特别是高性价比的单片机的涌现，转速测量控制普遍采用了以单片机为核心的数字化、智能化的系统。

本文介绍了一种由单片机C8051F060作为主控制器，使用霍尔传感器进行测量的直流电机转速测量系统。

二、工作原理1、转速测量原理转速的测量方法很多，根据脉冲计数来实现转速测量的方法主要有M法(测频法)、T法(测周期法)和MPT法(频率周期法)，该系统采用了M法(测频法)。

由于转速是以单位时间内转数来衡量，在变换过程中多数是有规律的重复运动。

根据霍尔效应原理，将一块永久磁钢固定在电机转轴上的转盘边沿，转盘随测轴旋转，磁钢也将跟着同步旋转，在转盘下方安装一个霍尔器件，转盘随轴旋转时，受磁钢所产生的磁场的影响，霍尔器件输出脉冲信号，其频率和转速成正比。

脉冲信号的周期与电机的转速有以下关系：式中：n为电机转速；P为电机转一圈的脉冲数；T为输出方波信号周期根据式(1)即可计算出直流电机的转速。

霍尔器件是由半导体材料制成的一种薄片，在垂直于平面方向上施加外磁场B，在沿平面方向两端加外电场，则使电子在磁场中运动，结果在器件的2个侧面之间产生霍尔电势。

其大小和外磁场及电流大小成比例。

霍尔开关传感器由于其体积小、无触点、动态特性好、使用寿命长等特点，故在测量转动物体旋转速度领域得到了广泛应用。

在这里选用美国史普拉格公司(SPRA GUE)生产的3000系列霍尔开关传感器3013，它是一种硅单片集成电路，器件的内部含有稳压电路、霍尔电势发生器、放大器、史密特触发器和集电极开路输出电路，具有工作电压范围宽、可靠性高、外电路简单<输出电平可与各种数字电路兼容等特点。

2、转速控制原理直流电机的转速与施加于电机两端的电压大小有关，可以采用C805 1F060片内的D／A转换器DAC0的输出控制直流电机的电压从而控制电机的转速。

在这里采用简单的比例调节器算法(简单的加一、减一法)。

实验二十八光电传感器控制电机转速实验一、实验目的：了解光电传感器(光电断续器—光耦)的应用。

学会智能调节器的使用。

二、基础原理：利用光电传感器检测到的转速频率信号经F/V转换后作为转速的反馈信号，该反馈信号与智能人工调节仪的转速设定比较后进行数字PID运算，调节电压驱动器改变直流电机电枢电压，使电机转速趋近设定转速(设定值：400转／分～2200转／分)。

转速控制原理框图如图28—1所示。

图28-1 转速控制原理框图三、需用器件与单元：主机箱中的智能调节器单元、+5V直流稳压电源；转动源、光电转速传感器—光电断续器(已装在转动源上)。

附：智能调节器简介：(一)、概述:主机箱中所装的调节仪表为人工智能工业调节仪，仪表由单片机控制，具有热电阻、热电偶、电压、电流、频率TTL电平等多种信号自由输入(通过输入规格设置)，手动自动切换，主控方式在传统PID控制算法基础上，结合模糊控制理论创建了新的人工智能调节PID控制算法，在各种不同的系统上，经仪表自整定的参数大多数能得到满意的控制效果，具有无超调，抗扰动性强等特点。

此外仪表还具有良好的人机界面，仪表能根据设置自动屏蔽不相应的参数项，使用户更觉简洁易接受。

(二)、主要技术指标：1、基本误差：≤±0.5%F.S±1个字，±0.3%F.S±1个字2 、冷端补偿误差：≤±2.0℃3 、采样周期： 0.5秒4 、控制周期：继电器输出与阀位控制时的控制周期为2～120秒可调，其它为2秒。

5 、报警输出回差（不灵敏区）： 0.5或56 、继电器触点输出： AC250V/7A（阻性负载）或AC250V/0.3A(感性负载)7 、驱动可控硅脉冲输出：幅度≥3V，宽度≥50μS的过零或移相触发脉冲（共阴）8 、驱动固态继电器信号输出：驱动电流≥15mA，电压≥9V9 、连续PID调节模拟量输出： 0～10mA(负载500±200Ω), 4～20mA(负载250±100Ω),或 0～5V(负载≥100kΩ), 1～5V(负载≥100kΩ)10 、电源： AC90V～242V（开关电源）, 50/60Hz，或其它特殊定货11 、工作环境：温度0～50.0℃,相对湿度不大于85%的无腐蚀性气体及无强电磁干扰的场所(三)、调节器面板说明：面板上有PV测量显示窗、SV给定显示窗、4个指示灯窗和4个按键组成。

常见的转速传感器原理1 . 霍尔式转速传感器由霍尔开关集成传感器和磁性转盘组成，霍尔式转速传感器的各种不同结构如图1-48 所示。

将磁性转盘的输入轴与被测转轴相连，当被测转轴转动时，磁性转盘便随之转动，固定在磁性转盘附近的霍尔开关集成传感器便可在每一个小磁铁通过时产生一个相应的脉冲，检测出单位时间的脉冲数，便可知道被测对象的转速。

磁性转盘上的小磁铁数目的多少，将决定传感器的分辨率。

如图1-48所示。

2．磁电式转速传感器磁电式转速传感器的结构如图1-49 所示。

它是由永久磁铁、线圈、磁盘等组成。

在磁盘上加工有齿形凸起，磁盘装在被测转轴上，与转轴一起旋转。

当转轴旋转时，磁盘的凹凸齿形将引起磁盘与永久磁铁间气隙大小的变化，从而使永久磁铁组成的磁路中磁通量随之发生变化。

有磁路通过的感应线圈，当磁通量发生突变时，会感应出一定幅度的脉冲电势，其频率为：3．光电式转速传感器常见的光电式转速传感器有直射式和反射式两种。

直射式输入轴与待测轴相接，光通过开孔圆盘和缝隙板照射在光敏元件上。

开孔盘旋转一周，光敏元件接受光的次数等于盘上的开孔数。

若开孔数为m，记录过程时间为t秒，总脉冲数为N，则转速为：反射型的光电传感器如图1-50所示。

其前端部分采用光纤封装，适应微小物体，特别是微小旋转体的测量。

由于传感器内装有光源（LED）、感光元件（光电晶体管）以及放大器等，所以体积设计得很小，使用方便。

光源是经过频率调制的，所以抗干扰性强，还有状态显示，可供用户测量时确认工作状态。

振荡回路用来产生一个调制频率来点亮光源发光二极管，采用不稳定多谐振荡方式，振荡频率约为7kHz，脉宽约25μs。

从光源发射出来的脉冲光，经过被检测物体的反射，被传感器的光电晶体管所接受，然后经过交流放大器，被放大到适当的电平后，进行检波和积分，再转换成直流电压信号。

然后是波形整形，与一定的直流电压相比较，高于此值，输出为Hi，低于此值，输出为Lo。

状态指示灯也是，输出高电平Hi时，LED点亮，输出低电平Lo时，LED不亮，以作为状态确认用。