各种转速测试方案

手持式转速测试仪设计The Design of Handheld Speed Tester届系专业学号学生姓名指导老师完成日期 2012年5月15日毕业设计成绩单毕业设计任务书毕业设计开题报告摘要本文介绍了一种基于单片机的转速测试仪，以便于人们可以方便的测出所用电机的转速。

文中简单说明了三种转速测量的方法和几种不同的设计方案，最终选定反射式光电传感器方案。

整个系统由转速信号采集部分、电压调整部分、显示部分、单片机部分四部分组成，采集的转速信号通过单片机计算得到电机的转速。

其中单片机STC10F08XE、复位电路、时钟电路等构成整个系统的核心。

转速信号采集部分采用反射式光电传感器将转速信号转变成电信号。

信号处理部分采用三极管将转速信号转换成数字信号送入单片机。

显示部分采用4位共阳极数码管。

软件部分，采用keil C编程，主要用外部中断0和定时器0计算1min电机的转速。

最终实现：可以通过该设计测出所测电动机的转速，并用数码管显示出来。

关键词：测速单片机数码管显示AbstractThis article describes the speed tester based on single chip processor, so people can measure the speed of the motor easily. This paper gives a brief introduction of three methods of speed measurement and several different designs, the final selection is reflective photoelectric sensor solutions.The system consists of speed signal acquisition part, voltage regulation part, showing part and SCM part, the collected speed signal get the speed of the motor through the calculation of the SCM. SCM STC10F08XE, reset circuit, clock circuit constitute the core of the whole system. Speed signal acquisition part uses the reflective photoelectric sensor to change the speed signal to electrical signal. The voltage regulation part uses the transistor to change the speed signal to digital signal and carried it to SCM. Showing part uses four common anode digital tubes. Software part uses keil C programming, mainly use external interrupt 0 and Timer 0 to calculate the speed of 1min motor.Ultimate objective: the motor of the speed can be measured through this design and displayed by the digital tube.Key words: Speed Single-chip Digital tube display目录第1章绪论 (1)1.1数字式转速测量系统的发展背景 (1)1.2 本设计课题的目的和意义 (1)第2章转速测量系统的原理 (2)2.1转速测量方法 (2)2.1.1 M 法( 测频法) (2)2.1.2 T法( 测周期法) (2)2.1.3 M/T法(频率/周期法) (2)2.2转速测量原理 (3)第3章系统方案设计 (4)第4章系统硬件设计 (6)4.1 转速信号采集电路 (6)4.1.1传感器介绍 (6)4.1.2信号采集电路 (7)4.2转速信号处理电路设计 (8)4.3单片机最小系统电路 (8)4.3.1 STC10F08XE单片机的介绍 (9)4.3.2 STC10F08XE芯片主要性能 (9)4.3.3 STC10F08XE引脚功能 (11)4.3.4 晶振电路 (13)4.3.5 复位电路 (14)4.4显示部分设计······································································错误!未定义书签。

直流电机转速控制摘要……………………………………………………………一、系统总体设计…………………………………………....1.1系统总体方案.................................................................1.2系统总体框图.................................................................二、模块电路方案比较与论证………………………………2.1 电机驱动……………………………………………….2.2 转速检测……………………………………………….三、系统模块电路的设计……………………………………3.1 键盘…………………………………………………….3.2 显示部分……………………………………………....3.3 电机驱动………………………………………………3.4 转速检测………………………………………………四、软件设计…………………………………………………五、测试方案与测试结果……………………………………5.1 测试方案……………………………………………….5.2 测试结果……………………………………………….5.3 误差分析……………………………………………….六、总体结论…………………………………………………七、附录………………………………………………………八、参考文献…………………………………………………摘要：本作品以TI公司的超低功耗MSP430F149和光电传感器为主要部件，设计并制作了电机转速控制系统。

该系统用脉冲调制（PWM）控制驱动电路，从而改变电机转动，有效的降低了功率浪费和热耗散，降低了对电源的要求。

在测量部分使用光电传感器，有效地提高了测量的灵敏度与精度。

通过转速测量可以有效控制电机的运转。

关键字: MSP430F149 光电传感器脉冲调制（PWM）Abstract:this work by TI company MSP430F149 photoelectric sensor and low power consumption for main components, design and manufacture of the motor speed control system. This system by using a pulse modulation (PWM) control circuit, which drive motor rotation, effectively reduce the waste and heat dissipation power, reduced to power requirements. In some measure photoelectric sensor, effectively improve the accuracy of measurement and sensitivity. Through measurement can effectively control motor speed of operation.Key words: MSP430F149 photoelectric sensor pulse modulation (PWM)一、系统总体设计1.1系统总体方案根据题目要求，本系统总共分为六大部分：第一部分键盘输入信号控制了电机转速和显示。

测试技术应用案例（霍尔传感器测量转速）
班级:
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。

中国计量学院电机转速测量仪设计学生姓名：指导老师：学院: 现代科技学院专业班级：电气1112014 年 03 月06 日1.绪论2.1任务（1）采用霍尔或光电传感器设计一能测量电机转速的测量仪器。

（2）电机转速在100-3000转/分之间。

（3）动态实时显示，显示稳定，显示位数3位。

（4）可采用传感器结合单片机电路实现。

2.2要求（1）绘制系统框图及电路原理图各一份a.标明所有集成电路的型号、引脚序号、功能。

b.标明所有集成电路的电源电压。

c.标明所有元器件的数值或取值范围。

（2）叙述整个系统的工作原理。

（3）详细记录实施中所遇到的问题及问题产生的原因，是如何解决的。

（4）设计转速测试方案，记录测量结果，并进行适当的误差分析。

（5）调试合格后写出综合设计报告。

（6）你对本次课程设计有何体会、建议、和意见。

2.3方案的选择与论证方案一：霍尔元件测速法霍尔元件测速法是利用霍尔开关元件测转速的。

霍尔开关元件内含稳压电路、霍尔电势发生器、放大器、施密特触发器和输出电路。

输出电平与TTL电平兼容，在电机转轴上装一个圆盘，圆盘上装若干对小磁钢，小磁钢越多，分辨率越高，霍尔开关固定在小磁钢附近，当电机转动时，每当一个小磁钢转过霍尔开关，霍尔开关便输出一个脉冲，计算出单位时间的脉冲数，即可确定旋转体的转速，但由于现有材料的限制，放弃此方案。

方案二：采用反射式光电传感器在测速一端放置反射式红外传感器，当带有遮挡物的电转轴经过时，利用其对红外线的反射能力，接收端检测到信号。

但是电机的空间较小，传感器不能稳定的放置，对测量产生较强的干扰，故放弃此方案。

方案三：采用槽式光电开关采用槽式红外对射式光电开关，集成度高，体积小，功能齐全，电线引出式，电源内藏式具备继电器大功率输出，具备交直流通用型，电压范围宽，抗震性能好，速度检测非常稳定，精度较高，成本低，经过实验可发现槽式式红外光电开关能比较灵敏地测出电机转动的圈数。

利用测量一秒内转过的圈数可测得电机的转速。

Equipment Manufacturing Technology No.12，2012滚动轴承支撑的转子，常见于多级离心泵、双吸泵等多种旋转设备中。

在很多情况下，要求设备在一阶临界转速之下运行，这就需要确定转子系统（主要包括转轴、轴承和支座）的一阶临界转速值，尤其是在核电等重要应用场合。

一阶临界转速的确定，一般有理论计算和试验测试两种方法。

理论计算方面，文献[1]指出，在数值上，转子的一阶临界转速与一阶横向振动频率相对应，而一阶横向振动振动频率，取决于转子系统的刚度、阻尼和质量。

转子系统的力学模型中，阻尼和质量较为简单，刚度较为复杂。

刚度包括转轴本身的刚度、滚动轴承的刚度、支座的刚度。

其中，最为重要、且最为复杂的是滚动轴承的径向刚度。

关于轴承刚度的计算与测试，不少学者都进行了研究。

滚动轴承刚度的计算，如果仅仅依据赫兹接触理论，计算结果与实际偏差较大，故还需考虑游隙、油膜、预紧力、转速等诸多因素，这导致了计算过程过于复杂[2~11]。

而且，轴承的加工质量、实际安装状况等不确定性因素的存在，也极有可能导致轴承刚度的理论计算值与真实值相差过大。

所以，通过理论计算轴承刚度，进而计算转子系统的刚度，从而最终计算转子系统的临界转速，很难保证结果的准确性。

在这种情况下，试验的方法显地更加重要。

在试验测试方面，考虑到滚动轴承的游隙、油膜等因素，可能存在的径向刚度不均，油膜刚度非线性等，对测试结果产生较为复杂的影响，所以，一般的采用冲击激励信号的测试方法，但不能作为首选。

较为合适的测试方法，则是加速共振法———调速电机带动转子，不断加速，跨越共振区，进行转子系统一阶临界转速的测定。

在这种测试方法下，轴承的滚动体处于旋转的工作状态，不用考虑游隙、油膜等因素的影响，直接测得了符合工况的临界转速。

但是，这种测试方法对测试设备要求较高，需要具备可调速电机。

锤击法测试一阶横向振动频率，不需要可调速电机，但其要求转子处于静止状态。

基于单片机的转速测试系统介绍了一种利用89C51型单片机技术实现高精度转速测量系统的方法。

这种测量系统具有数据准确、精度高、体积小、使用方便等优点，具有广阔的应用前景。

标签：转速测量系统;单片机;光电传感器1 转速测试的原理伴随着现代化的生产规模不断地扩大，基于单片机转速测量系统在工业和民用领域中都有很高的使用价值。

国内外的各类转速测量系统都朝着高智能化、高精度化、小型化的方面发展。

在智能化的转速测量系统中可以对转速进行自动高精度测量，大大的提高了实用价值。

转速测试系统的原理是测量旋转中的转子所产生的周期脉冲信號频率。

主要有测周期法、测频率法和测频测周期法三种：①测周期法（T法）测周期法转速通过两脉冲信号产生的间隔宽度决定（脉冲宽度用TP来表示），假设用来采集数据的叶片有N片，那么测量的时间是每转的1/N。

TP通过定时器测得，时钟脉冲计数通过定时器计数获得，在TP内计数值若为M1，那么计算公式为：P是转轴旋转一周脉冲发生器产生的脉冲fc是硬件产生的时钟脉冲频率，单位用HZ来表示N为转速，单位：r/minM1为时钟脉冲影响T法测量额精度误差有两个因素：两脉冲的上升沿触发时间不一样，计数和定时不一致。

这种方法在测量低转速时精度很高，随着速度的不断增加，T法的测量准度也随着降低。

②测频法（M法）测量脉冲发生器所产生的脉冲数m1来测量转速在时间T内完成。

测量精度由于定时时间T和脉冲不能保证同步，以及在T内不能测量外部脉冲的完整周期，捕捉脉冲信号的能力变差。

T要足够的长，才能确保测量结果的准确性。

③测频测周期法测频测周期法即综合了T法和M法，分别对高、低转速测量。

通过测量检测时间和在此检测时间内光电脉冲发生器所产生的脉冲信号来确定转速。

为确保在不同转速的测量准确性，要保证对两种不同脉冲信号进行同步测量。

2 单片机转速测量系统的主要原理单片机转速测量系统在实际应用中，大多数情况下都会被视线安装在相应的设备上，通过对不同类型的传感器产生脉冲信号，这样才能实现对电机的转速的测量。

摘要在控制领域中,经常需要进行各种角度、位移量的测量。

当前，世界上正面临着一场新的技术革命，这场革命的重要基础之一就是测量技术。

测量技术的发展给人类社会和国民经济的各个部门及各个领域带来了巨大的、广泛的、深刻的变化，带动着传统工业和其他新兴产业的更新和变革，是当今人类社会发展的强大动力。

本设计为码盘转速测量系统，用来测量来自外部的不同的转速值。

实现转速的实时测量，显示。

具体应用AT80C51单片机为核心，旋转编码器实时轴转速测量，同时以八位串行段码式LCD显示模块显示。

旋转编码器输出4.25V，8位二进制自然码送入单片机处理经过计算处理，再查表转换为10进制数，送LCD模块显示。

本文从转速测量原理入手，详细阐述了转速测量系统的工作过程，以及硬件电路的设计、显示效果。

本文吸收了硬件软件化的思想，实现了题目要求的功能。

关键词：转速测量，旋转编码器，单片机，LCD显示模块AbstractIn the control field, a variety of angles and displacement measurements often need to be carried out. At present, the world is facing a new technological revolution; one of the most important bases of the revolution is measurement. The development of measurement technology bring s extensive，tremendous and profound changes to human society and all sectors of the national economy, changes the traditional industries and other emerging industries, becomes today's strongest driving force for development of human society .The encoder speed measurement system is designed to measure a different speed from the outside values，to achieve real-time speed measurement and display. Specific application use AT80C51 microcontroller as its core, rotary encoder measures real-time shaft speed, in both 8 serial Segment type LCD display module display. Rotary encoder output a 4.25V, 8-bit binary natural code into the MCU processed and computed, and then look-up table converts to 10 decimal number, sent to LCD display module.In this paper, detailed working process of speed measurement system is started with principle of speed measurement, and hardware circuit design and display. This paper has absorbed the idea of hardware and software to achieve with the subject required functionality.Key words:rotational speed measurement, rotary encoder, microcontroller, LCD display module目录第一章绪论 (1)1.1国内外转速测量技术简介 (1)第二章原理说明及方案选择 (2)2.1转速测量理论的简要介绍 (2)2.2方案选择 (3)2.3方案原理 (3)2.4转速测量参数及电路参数分析 (4)2.4.1MCS-51的定时器/计数器简介 (4)2.4.2定时器模式选择位 (5)第三章硬件电路的设计 (7)3.1单片机的选择 (7)3.1.1 80C51的介绍 (10)3.2旋转编码器的选择 (12)3.2.1 PALD6615-256-C05E简介 (13)3.2.2 PALD6615-256-C05E编码器的应用 (14)第四章显示部分 (15)4.1LED显示器 (15)4.2LCD显示器 (15)4.2.1 LCD的分类及特点 (15)4.2.1笔段式LCD液晶显示器的驱动 (16)4.2.2 LCD显示模块LCDM（Liquid Crystal Display Module） (16)4.3LCD显示器的驱动接口 (17)结论 (19)谢辞 (20)参考文献 (21)附录一系统电路图 (22)附录二程序清单 (23)第一章绪论1.1国内外转速测量技术简介[1]测量角位移的数字编码器，它具有分辨能力强、测量精度高和工作可靠等优点，是测量轴转角位置的一种最常用的位移传感器。

各种转速测试方案转速测试是一种非常重要的测试方法，用于测量物体或系统旋转的速度。

它在各种领域中广泛应用，包括机械工程、汽车工业、电子设备和航空工业等。

下面将介绍几种常见的转速测试方案。

1.光电转速计：光电转速计是一种常用的转速测试仪器。

它利用探头上的光电传感器或磁电传感器来测量物体的旋转速度。

光电转速计的优点是测试结果准确，对不同形状和尺寸的物体适用，且测量范围广泛。

它适用于各种转速测试场景，包括机械轴承、电机驱动系统等。

2.振动传感器：振动传感器是一种通过测量物体的振动来推断旋转速度的测试方法。

它通常与特定的分析仪器配合使用，如频谱分析仪。

通过分析物体振动的频率和幅度，可以计算出物体的转速。

振动传感器适用于一些无法直接接触到物体表面进行测量的场景，如高速转子、大型机械设备等。

3.光栅尺：光栅尺是一种基于光学原理的转速测试方法。

它利用光栅片的周期性结构，通过测量光栅尺上的位移来计算出物体的旋转速度。

光栅尺的优点是测量精度高，适用于高速转动的物体。

它常用于机床、加工中心等工业领域。

4.频率计：频率计是一种将物体的旋转周期转换为频率的转速测试方法。

它通过计算单位时间内物体通过的旋转周期数来测量其转速。

频率计常用于电子设备和通信系统中，用于测量电机、发动机、电子时钟等的转速。

5.惯性测量装置：惯性测量装置是一种通过测量物体在转动过程中的惯性力来计算出转速的方法。

它通常由加速度传感器和陀螺仪等组成。

利用加速度传感器可以测量出物体在转动过程中的加速度变化，进而计算出物体的转速。

惯性测量装置广泛应用于航空航天领域，如导航系统、卫星定位等。

除了上述方法，还有一些其他的转速测试方案，如激光测距仪、旋涡流测试等。

这些方法根据不同的测试需求和场景选择使用。

例如，激光测距仪可以测量物体任意一个部位的移动距离，从而计算出转速；旋涡流测试则适用于大型涡轮机械设备的转速测量。

总之，转速测试是一项重要且广泛应用的测试方法。

选择合适的转速测试方案对于确保物体运行的安全性和稳定性至关重要。

电机测试方案电机作为现代工业生产线不可或缺的一部分，广泛应用于各个领域。

然而，为了确保电机性能的稳定和可靠，需要对其进行全面的测试。

本文将探讨电机测试的方案，并介绍一些常用的测试方法和工具。

一、测试目标和要求在电机测试中，我们的主要目标是验证电机的性能参数是否符合设计要求，并检测其工作状态是否正常。

测试要求包括以下几个方面：1. 输出功率测试：测量电机的额定功率，以确认其输出能力。

2. 效率测试：通过测量输入功率和输出功率，计算电机的效率，评估其能源利用效率。

3. 转速测试：测量电机的转速，以确认转速是否符合设计要求。

4. 负载测试：在特定负载下运行电机，以确定其响应和稳定性。

5. 温升测试：通过测量电机运行时的温度变化，评估其热性能和散热能力。

6. 耐久性测试：通过持续的运行测试，检测电机在长期使用下的性能和可靠性。

二、测试方法和工具电机测试可以采用多种方法和工具，下面列举几种常见的测试方法：1. 随机变频器测试：通过将电机与变频器连接，控制电机的运行参数，如转速、负载等，以测定电机的性能。

2. 负载箱测试：使用负载箱来模拟不同负载条件下的电机运行，以评估其适应能力和稳定性。

3. 可编程控制器（PLC）测试：使用PLC编程控制电机的启动、停止、转速等参数，并通过PLC编程完成电机性能测试。

4. 电量测试仪：通过测量电机的功率、电流和电压，计算电机的功率因数、效率等参数。

5. 热像仪：用于检测电机运行时的温度变化，通过红外热像技术，可以快速准确地获取电机的热性能信息。

6. 数据采集系统：使用数据采集设备收集电机运行时的数据，并进行分析和处理，以评估其性能和可靠性。

三、测试流程电机测试的流程可以根据具体需求进行调整，但通常包括以下几个步骤：1. 准备阶段：确保测试设备和测试工具的正常运行，检查电机是否满足测试要求。

2. 参数设定：根据测试目标和要求，调整测试设备和工具的参数，如转速、负载等。

3. 测试执行：按照预定的测试方案，进行电机测试，记录测试数据和观察电机的运行状态。

摘要转速是工程中应用非常广泛的一个参数 , 往往成为某一产品或控制系统的核心部分。

本测量系统采用 8088cpu 控制 , 利用霍尔元件由转速产生的脉冲 , 对转速进行测量。

因而可以很方便的和工业控制计算机进行连接 , 实行远程管理和控制 , 进一步提高现代化水平。

本设计利用霍尔效应对旋转物体进行检测的转速测量系统。

该系统采用霍尔传感器把转速信息转换为电压脉冲输出, 8088cpu 对脉冲计数并进行相应的数据处理, 再用四位 7段 LED 数码管显示测量结果。

文中首先阐述了构成该系统的原理、硬件的实现方法, 然后开始软件设计部分, 包含系统初始化程序的设计、数据接收和处理程序的设计、显示程序的设计三个模块。

根据各部分的原理框图、电路图及转速测量的程序流程图,并编出其具体的程序。

本课题完成了硬件和软件系统的设计,实现了转速测量系统的测量,转速计算、显示功能,完成了设计的要求。

关键词 8088;转速测量;霍尔传感器第一章序言1.1设计内容及技术要求 :设计一转速测试系统,测试直流电机的转速。

具体功能如下:1,采用 4位 LED 数码管实时显示转速值(即最高测速为 9999转 /分 ,显示格式为:n=XXXX, X 为测试值。

2,测试方法:可采用定时计数方式。

定时时间到时,可读取转数脉冲的计数值并将其转化为十进制进行显示。

1.2课题研究的目的和意义目前,在工程实践中,经常会遇到各种需要测量转速的场合。

对于工业测试,水利,机械等方面,转速是重要的控制参数之一。

尤机在工业测试系统中,大部分旋转仪器需要测定目前的转速,对机械设备进行故障预防。

因此,如何利用先进的数字技术和计算机技术改造传统的工业技术,提高监控系统的准确性,安全性,方便性是当前工业测控系统必须解决的一个问题。

转速测量方法较多,而模拟量的采集和模拟处理一直是转速测量的主要方法,这种测量方技术已不能适应现代科技发展的要求,在测量范围和测量精度上,已不能满足大多数系统的使用。