基于光电传感器的转速测量系统设计

目录1 概述 (1)1.1 背景及研究意义 (1)1.2 转速测量方法的分类 (2)2.1 方案论证及确定 (4)2.1.1 转速测量原理 (4)2.1.2 转速显示单元 (4)2.2 转速测量系统总体结构 (4)3.1 单片机控制单元 (5)3.2 转速测量单元 (5)3.2.1光电传感器简介 (6)3.2.2 脉冲产生电路设计 (6)3.2.3 光电转换及信号调理电路设计 (7)3.4 数据显示单元 (7)3.5 稳压电路单元 (9)4.1 系统主程序设计 (10)5 系统调试与安装 (14)5.1 硬件调试 (14)5.2 软件调试 (14)6 总结 ..................................................................................................... 错误!未定义书签。

摘要电机转速是用来评价电机运动状态的一项指标，在很多场合下，都需要对电机的转速进行准确的测量，并将其用作为自动化控制的一个重要因素，因此在很多应用场合中对需要加强对电机转速的精准控制。

电机转速测量的重要性不仅仅只是针对直流电机而言，在交流电机的转速测量中也显得十分的重要，尤其是在工业控制、航空航天等精细化控制领域而言尤为重要。

本论文通过对传统的电机转速测量系统的优缺点进行分析，并结合国内外在电机转速测量方面的研究，提出一种基于光电传感器的电机转速控制系统设计，它不仅改善了传统电机转速测量中存在的不足，使得在实际应用中对电机转速的测量更加的准确，同时光电传感器在实际的工作过程中受环境的影响因素相对较小，降低了测量的误差率。

本文选用光电传感器对电机转速进行测量的另一个原因在于它的体积小、使用方便，采用非接触式测量的方式输出数字信号确保测量结果的准确性，被广泛的应用在电机转速的测量中。

关键词：光电传感器；转速测量1 概述1.1 背景及研究意义在现代工业生产以及运动检测等众多领域，对于电机转速的检测和精准化控制已经显示尤为重要，通过对电机转速的检测，不仅可以控制电机转动的速度，同时还可以控制电机去实现很多常规方法无法完成的工作，比如像自动化控制、运动检测、移动机器人等。

传感器设计实验―光电测转速甄选光电测转速是一种常用的传感器，它可以通过感应旋转物体上的标记物来测量转速。

本实验旨在设计一种光电测转速传感器，以实现稳定准确的转速测量。

1.实验原理：光电测转速传感器的工作原理是利用旋转物体上的凹凸标记物经过传感器时产生光电信号，通过测量信号的频率来确定转速。

标记物可以是黑色和白色的交替环，当光电传感器检测到黑色时输出一个低电平信号，检测到白色时输出一个高电平信号。

通过计数器测量高低电平信号的频率，即可得到旋转物体的转速。

2.实验材料：-光电传感器模块-旋转物体（如风扇叶片）- Arduino开发板-连接线-电源供应器3.实验步骤：（1）搭建电路连接：将光电传感器模块的输出引脚连接到Arduino开发板的数字引脚上，光电传感器模块的供电引脚连接到电源供应器的正极，接地引脚连接到电源供应器的负极。

（2）编写Arduino代码：使用Arduino开发环境编写程序。

程序需要包括以下几个部分：-初始化：定义输入输出引脚，设定计数器初值；-中断函数：当光电传感器模块输出引脚发生电平变化时，中断函数将触发，并在函数中进行计数器增加或减少的操作；-主循环：显示计数器数值，以转速的形式输出。

（3）上传代码并测试：将编写好的代码上传到Arduino开发板上，然后将光电传感器模块与旋转物体相对应。

启动电源供应器后，通过监视器观察计数器数值的变化，并实时显示转速。

4.实验注意事项：-在选择旋转物体时，要确保标记物的凹凸度适中，以确保光电传感器的稳定输出；- 在选择光电传感器模块时，注意其输出引脚的电压和电平状态，以确保和Arduino开发板的兼容性；-在编写程序时，要特别注意中断函数的编写，确保计数器能够正常累加或减少。

通过上述实验步骤，设计并调试光电测转速传感器，可以实现稳定准确的转速测量。

这种传感器在许多领域都有广泛的应用，如工业自动化生产线、电机控制、车辆控制等，对于实现精确的转速控制和监测具有重要作用。

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。

光电测量转速系统的设计摘要本文介绍的是采用光电作为转速传感器，借助于最新的控制系统数字信号处理器TMS320LF2407及一定的测速算法——变M／T法，实现了对转速高精度测量的目的。

在测速系统中，重点以718转台为实验对象，在控制系统速度环开环的情况下，用光电编码器，借助于最新的控制系统数字信号处理器TMS320LF2407及一定的测速算法——变M／T法，实现了对转台转速高精度测量的目的，为进一步实现伺服系统的全数字化打下了坚实的基础。

本文的主要的研究工作如下：首先，在综合分析了影响模拟量和数字量测速的基础上，对基于数字脉冲计数的测速方法进行了全面的研究。

对最终确定用变M／T法在TMS320LF2407上实现对电机低速转速测量的实验方案，提供了理论依据，也为进一步提高测速精度和扩展测速范围提供了有利的保障。

其次以TMS320LF2407与CPLD为核心构成了测速系统，并完成了用变M／T法实现对电机低速转速的测量。

关键词：DSP，低转速，TMS320LF2407，光电编码器，变M／T法，转速传感器THE DESIGN OF PHOTOELECTRIC MEASUREMENTSPEEDABSTRACTThis article describes the optical encoder as a speed sensor, by means of the control system digital signal processor TMS320LF2407 speed algorithm-Variable M/T method, to achieve high-precision measurement of low speed and low angular velocity of the purpose of.Ln the speed—measuring system，taking the 718 gimbals model as an object，in The circumstance of open 1oop control system，this paper use the encoder to realize highly accurate measures for the speed of motor by means of the latest digital Signal processor(DSP) TMS320LF2407，and a some arithmetic—the methods of alterable M／T．This establishes a firm basement for the further realization of a total digitalized method in servo system•The main research contents are as follows：First,Influencing factors of analogue and digital speed—measuring are discussed in detail，the methods of measuring speed based on digital pulse counting are comprehensively studied，which provide theoretic bases for establishing experimental project used the methods of alterable M／T and position difference to realize low speed measuring for motor，and provide powerful guarantee for further improving the precision of speed—measuring and extending the range of speed—measuring。

毕业设计学生姓名Xxx学号170302041 院(系) 电子与电气工程专业Xxx题目基于光电传感器的转速测量系统设计指导教师年月摘要：转速是发动机重要的工作参数之一,也是其它参数计算的重要依据。

目前常用的转速测量方法有离心式转速表测速法、测速发电机测速法、光电码盘测速法和霍尔元件测速法等。

在对各种测速方法进行分析后提出了基于光电传感器的转速测量系统。

详细分析了系统的组成及工作原理，给出了系统中各硬件模块设计方法及系统软件设计方法，给出了部分程序流程图和程序清单。

该测速系统安装维护方便，工作稳定，运行可靠，具有较大的推广应用价值。

关键词：单片机，光电转速传感器，转速测量，数据处理Abstract：The rotate speed is one of the important parameters for the engine, and it is also the important factor that calculates other parameters. At present there are many methods for the tachometric survey measurement. After analyze various rotate speed measurement methods, the photoelectric sensor tachometric survey system is presented. The composition and the principle of the system are presented, and the design method of hardware and the software are also presented. The whole system has the bigger promotion application value.Key words：single-chip computer，photoelectric sensor，rotate speed measurement，data processing目录1 引言 (4)2 系统组成及工作原理 (4)2.1转速测量原理 (4)2.2转速测量系统组成框图 (4)3 系统硬件电路的设计 (5)3.1 脉冲产生电路设计 (5)3.2 光电转换及信号调理电路设计 (6)3.2.1 光电传感器简介 (6)3.2.2 光电转换及信号调理电路设计 (7)3.3 测量系统主机部分设计 (8)3.3.1 单片机 (8)3.3.2 键盘显示模块设计 (10)3.3.3 串行通信模块设计 (12)3.3.4 电源模块设计 (13)4 系统软件设计 (14)4.1 主程序设计 (14)4.2 数据处理过程 (16)4.3 浮点数学运算程序 (17)5 制作调试 (17)6 结果分析 (19)结论 (20)参考文献 (21)致谢 (22)1引言转速测量是社会生产和日常生活中重要的测量和控制对象。

光电传感器测转速plc程序
对于光电传感器测量转速的PLC程序，可以按照以下步骤进行设计：
1. 初始化PLC设备，包括IO端口配置和传感器连接等。

2. 设置相关变量，例如用于存储转速值的变量和计数器。

3. 在主循环中，读取光电传感器的信号状态。

4. 如果检测到光电传感器的信号状态由低变高，则表示有一个物体通过，此时增加计数器的值。

5. 根据一定的时间间隔，计算当前转速值。

可以使用公式：转速 = 计数器值 / 时间间隔，转速单位为转/分钟。

6. 更新转速值到相应的变量中。

7. 如果需要，可以将转速值输出到HMI界面或其他设备。

8. 循环执行上述步骤。

9. 如果需要停止测量，可以添加对应的停止程序。

需要注意的是，具体的PLC程序设计可能会因PLC品牌、型号和软件而有所差异。

上述步骤仅为一般设计思路，具体的实施以PLC设备和软件的说明为准。

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)第一章概述在工程实践中，经常会遇到各种需要测量转速的场合，例如在发动机、电动机、卷扬机、机床主轴等旋转设备的试验、运转和控制中，常需要分时或连续测量和显示其转速及瞬时转速。

目前国内外测量电机转速的方法有很多，按照不同的理论方法，先后产生过模拟测速法(如离心式转速表、用电机转矩或者电机电枢电动势计算所得)、同步测速法(如机械式或闪光式频闪测速仪)以及计数测速法。

计数测速法又可分为机械式定时计数法和电子式定时计数法。

传感器测转速实验报告传感器测转速实验报告一、引言传感器是现代科技中的重要组成部分，它们能够将物理量转化为可测量的电信号，广泛应用于各个领域。

转速是衡量机械设备运行状态的重要指标，因此传感器测转速的实验具有重要的意义。

本文将介绍一种基于传感器的转速测量方法，并对实验结果进行分析和讨论。

二、实验目的本实验的目的是通过传感器测量转速，并验证其准确性和可靠性。

通过实验，我们希望了解传感器测速原理、测量误差的来源以及如何提高测量精度。

三、实验装置和方法1. 实验装置本实验使用了一台带有转轴的电机作为被测对象，采用了一种基于光电传感器的转速测量方法。

实验中使用的光电传感器由发光二极管和光敏二极管组成，通过光电效应实现转速的测量。

2. 实验方法首先，将光电传感器固定在电机旁边的合适位置，并调整传感器与转轴的距离，使其能够准确感知转轴的运动。

然后，将传感器的输出信号连接到示波器上，并设置适当的测量参数。

最后，启动电机，记录示波器上显示的转速数据。

四、实验结果与分析在实验中，我们对电机进行了多次测速，并记录了每次实验的转速数据。

通过对数据的分析，我们得出了以下结论：1. 测量误差在实验中，我们发现传感器测量的转速与实际转速存在一定的误差。

这主要是由于传感器本身的精度限制、环境因素以及测量方法等因素所导致的。

为了减小误差，我们可以通过校准传感器、提高测量环境的稳定性以及改进测量方法等方式来提高测量精度。

2. 转速变化规律通过对实验数据的分析，我们发现转速在启动和停止过程中会有一定的变化规律。

在启动过程中，转速呈现出逐渐增加的趋势，直到达到稳定状态。

而在停止过程中，转速则逐渐减小，直到停止。

这种变化规律与电机的运行原理密切相关，对于电机的正常运行具有重要意义。

3. 测量精度通过对实验数据的统计分析，我们计算出了测量精度的指标，即相对误差。

实验结果显示，传感器测量的转速与实际转速之间的相对误差在可接受范围内，表明该传感器具有较高的测量精度。