直流电机测速解析

无刷直流电机测速原理无刷直流电机是一种常见的电机类型，其具有高效率、高功率密度、低噪音等优点，因此被广泛应用于各种领域。

测速是无刷直流电机控制中非常重要的一部分，其原理如下：1. 电机测速原理无刷直流电机的转速可以通过检测电机内部的反电动势（back EMF）来实现。

当电机运转时，由于磁场变化引起线圈内部产生反向电势，这个反向电势随着转速的增加而增加。

因此，通过检测反向电势大小可以确定电机的转速。

2. 反向电势检测原理为了实现反向电势检测，需要在驱动无刷直流电机时采用PWM调制方式。

PWM调制方式是指通过改变占空比来控制输出信号的有效值。

在PWM调制方式下，输出信号会周期性地从高状态（+V）到低状态（-V），然后再回到高状态。

当输出信号处于高状态时，线圈中会产生磁通，并且随着时间的推移这个磁通会逐渐增加。

当输出信号从高状态变为低状态时，线圈内部产生的磁通会逐渐减少，同时也会产生反向电势。

反向电势的大小与线圈中的磁通变化率成正比。

3. 反向电势检测电路原理为了实现反向电势检测，需要在无刷直流电机驱动电路中添加一个反向电势检测电路。

该电路包括一个比较器和一个滤波器。

比较器用于将反向电势信号与参考信号进行比较。

参考信号可以是一个固定的阈值，也可以是由微控制器生成的一个可变参考信号。

滤波器用于去除噪声和干扰，以保证检测到的反向电势信号稳定可靠。

常用的滤波器包括低通滤波器和带通滤波器等。

4. 反向电势测速方法通过上述原理和方法，可以实现无刷直流电机的反向电势测速。

具体步骤如下：（1）将PWM调制方式应用到无刷直流电机驱动中；（2）通过比较器将反向电势信号与参考信号进行比较；（3）通过滤波器去除噪声和干扰；（4）根据反向电势信号的大小计算出电机转速。

总之，无刷直流电机测速原理是基于反向电势检测的，通过比较器和滤波器等电路将反向电势信号转换为可靠的转速信号。

这种方法简单、可靠，广泛应用于各种无刷直流电机控制系统中。

实验13直流电机测速实验一.实验目的了解直流电机工作原理；了解光电开关的原理；掌握使用光电开关测量直流电机转速。

二.实验设备Star PCI9052. DMA S 32 BIT RAM 板卡一套、Star ES-PCI 模块一块、STAR ES598PCI 实验仪一套、PC机一台三.实验内容I、转速测量原理:图1强反射图2弱反射图3转盘本转速测量实验采用反射式光电开关，通过计数转盘通断光电开关产生的脉冲，计算出转速(1)反射式光开关工作原理：光电开关发射光，射到测量物体上，如果强反射，如图1,光电开关接收到反射回来的光，则产生髙电平1;弱反射，如图2,光电开关接收不到反射回来的光，则产生弱电平0。

(2)实验方法：本实验转速测量用的转盘在下表而做成如图3样子的转盘，白部分为强反射区，黑部分为弱反射区，转盘每转一圈，产生4个脉冲，每1/4秒计数出脉冲数，即得到每秒的转速。

(演示程序中，LED显示的是每秒钟转速)2、实验过程(1)由DAC0832给电机供电，使用光电开关，测量电机转速，再经调整，最终将转速显示在LED上。

(2)通过按键调节电机转速，随之变化的转速动态显示LED ±四.实验原理图五、实验步骤1.主机连线说明：2、由DAC0832经功放电路驱动直流电机，计数光电开关通关次数并经过换算得出直流电机的转速，并将转速显示在LED上。

3、G5区的0、1号按键控制直流电机转速快慢，（最大转速^96r/s, 5V,误差±lr/s）六，演示程序（完整程序见目录SPEED）;键盘、LED显示子程序请参阅综合实验一・ MODEL TINYEXTRN CMD_8279:W0RD, DATA_8279:W0RDEXTRN Display8:NEAR, SCAN.KEY:NEAR, GetKeyA:NEARPCIBAR1 EQU 14H ；PCI9052 I/O基地址（用于访问局部配置寄存器）PCIBAR3 EQU 1CH ;8位I/O空间基地址（它就是实验仪的基地址，;也为DMA & 32 BIT RAM板卡上的8237提供基地址）PCIIPR EQU 3CH ;IRQ 号INTCSR EQU 4CH ;PCI9052 INTCSR 地址mask_int_9052 EQU 24HVendor_ID EQU 10EBH ；厂商ID号Device_ID EQU 8376 ;设备ID号VoltageOffset EQU・ STACK.DATA 5200;0832调整幅度108259^0 DW OOFOH 108259」DW 00F1H RD_I08259 DW 0000H Con_8253 DW 00E3H T0_8253 DW OOEOH Tl_8253 DW 00E1H DA0832 DW OODOH IO^BitS^BaseAddress DW 9•PCI 10 BaseAddressO DW 9•PCI_IRQ_NUMBER DB 9•INT.MASK DB 9•INT.Vector DB 9•INT.CS DW ? ;保护原中断入口地址INT.IP DW 9•msgO DB 'BIOS不支持访问PCI S'msgl DB '找不到Star PCI9052板卡$'msg2 DB '读PCI9052 I/O基地址时出错$'msg3 DB '读8位I/O空间基地址时出错：rmsg4 DB '读IRQ号出错$'buffer DB 8 DUP (0) 显示缓冲区，8个字节bufferl DB 8 DUP (0) 显示缓冲区，8个字节VOLTAGE DB 0 转换电压数字量Count DW 0 一秒转动次数NowCount DW 0 当前计数值kpTime DW 0 保存上一次采样时泄时器的值bNeedDisplay DB 0 需要刷新显示.CODESTART: MOV AX, ©DATAMOV DS,AXMOV ES,AXNOPCALL InitPCICALL ModifyAddress 根据PCI提供的基地址，将俶移地址转化为实地址CALL ModifyVector 修改中断向量、允许中断MOV bNeedDisplay, 1 显不初始值MOV VOLTAGE, 99H 初始化转换电压输入值，99H-3. 0VMOV Count,0 一秒转动次数MOV NowCount, 0 当前计数值MOV kpTime, 0 保存上一次采样时左时器的值CALL DAC0832 初始D/ACALL Init8253CALL Init8259STIMAIN: CALL IfExitCALL GetKeyA 按键扫描JNB MainlJNZ KeylKeyO: MOV AL, VoltageOffset0号键按下，转速提高ADD AL,VOLTAGECMP AL,VOLTAGEJNB KeyO.lMOV AL,OFFH 最大KeyO^l: MOV VOLTAGE, AL D/ACALL DAC0832J Keyl: MKeyl_l: S J X MMainl: C J CMain2: J M C;转速测量/ RateTest: J MRateTestl:MDCJMM MOV MOV AND MOV MOV AND RORMOVMOVMOVMOVMOV 為為MOVREPLEACALTimerOInt:Mam2AL,VOLTCount, AXNowCount, 0;1号键按下，转速降低;最小;D/A；ls左时到刷新转速；计算转速/显示；循环进行实验内容介绍与测速功能测试；高位为0,不需要显示;给0832送的数据;不显示;显示转换结果；转一圈，产生四个脉冲,Count = NowCount/4 RETRET IntProc ： PUSH AX PUSH DXCALL Clearlnt MOV DX, RD.I08259 IXAL,DX INAL, DX CMP AL,OSH JNZ IntProcl CALL TimerOInt JMP IntProc2 IntProcl: CMP AL,OFH JNZ IntProc2CALL Countlnt IntProc2: MOV DX, 108259.0 MOV AL, 20H OUT DX, AL POP DX POP AXI RETCountlnt ： MOV DX, Con_8253 MOV AL,40H OUT DX, AL MOV DX, T1.8253IN AL, DX MOV AH, AL IX AL, DX XCHG AL, AH XCHG AX, kpTime SUB AX, kpTime CMP AX, 100 JB CountInti INC NowCount Countlnt1: RETInit8253 ;判断由哪个中断源引起的中断；锁存;T1的当前值 ；前后二次采样时间差小于100.判断是干扰 ROO\O\UT O\ p M M o M OV UT OV UT OV OV UTM o M o M M ONEARDX, Con_8253 AL,34H DX, AL DX, T0_8253AL, 12H DX, AL AL, 7AH DX, AL DX, Con_8253 AL, 74HDX, AL;计数器T0设置在模式2状态,HEX 计数 ;CLKO 二31250Hz, Is 定时;计数器T1设置在模式2状态,HEX 计数 一完整版学习资料分享一一MOV DX, 108259.0 MOV AL, 13H OUT DX, AL MOV DX, 108259.1 MOV AL, OSH OUTDX, ALMOV AL, 09HDX, AL AL,TEHOUT DX, AL RETInit8259ENDP;数模转换，A-转换数字量 DAC0832PROC NEAR MOV DX, DA0832MOVAL, VOLTAGEOUTDX, ALRETDAC0832 ENDP;IfExit% InitPCIx ModifyAddresSx ModifyVector> Clearlnt% Exit 子程序请参阅 8259 实验END START七.实验扩展及思考题实验内容：在日光灯或白炽灯下.将转速调右到25、50、75.观察转盘有什么现象出来Init8253Init8259MOV DX,T1_8253 MOV AL, OFFHUTOV UTo M oETENDPDX, AL AL,OFFH DX, ALPROC NEAR;作左时器使用。

bldc电机霍尔测速公式
BLDC电机霍尔测速公式
近年来，随着科技的不断进步，无刷直流电机（BLDC）在许多领域得到了广泛应用。

而在BLDC电机的控制过程中，霍尔测速公式扮演着至关重要的角色。

BLDC电机是一种无刷直流电机，它通过定子上的霍尔传感器来感知转子的位置，从而实现电机的控制。

霍尔传感器是一种基于霍尔效应的传感器，它能够感知磁场的变化。

在BLDC电机中，通常会有三个霍尔传感器，分别对应于电机的三个相位。

根据霍尔测速公式，我们可以通过检测霍尔传感器输出的信号来确定电机的转速。

具体来说，当转子旋转时，磁场的变化会引起霍尔传感器输出信号的变化。

通过测量这些信号的时间间隔，我们可以计算出电机的转速。

需要注意的是，霍尔测速公式只能提供电机的转速信息，并不能提供电机的位置信息。

因此，在实际应用中，通常会结合其他传感器或算法来实现电机的闭环控制。

使用霍尔测速公式进行BLDC电机的控制具有许多优点。

首先，霍尔传感器具有高精度和快速响应的特点，能够准确地感知电机的转速变化。

其次，霍尔测速公式的计算过程简单，可靠性高，适用于实时控制。

此外，由于霍尔传感器的体积小，成本低，因此在实际
应用中广泛采用。

BLDC电机霍尔测速公式是实现电机控制的重要工具。

通过测量霍尔传感器输出信号的变化，我们可以准确地获取电机的转速信息，从而实现对电机的精确控制。

在今后的发展中，随着科技的不断进步，相信BLDC电机的控制技术会得到进一步的提升，为各行各业带来更多创新和便利。

任务5.7 直流电机的调速和测速5.7.1 任务介绍在自动化控制领域，许多场合需要用到电机。

电机的种类繁多，直流电机由于控制简单，调速性能好在电机拖动中得到广泛的应用。

本节的任务是：用按键作为开关控制电机启停和调节电机转速。

系统有3个按键：按下按键A，电机正转，再次按下按键A，电机停；按下按键B，电机反转，再次按下按键B，电机停；当电机处于正或反转时，按键C用来调整电机转速（给定不同占空比的PWM）,占空比分别为10%、20%和30%。

4位数码管显示，当电机停止时，数码管显示“- - - -”；当电机正转时，数码管显示“PXXX”；当电机反转时，数码管显示“LXXX”，其中“XXX”是电机的转速。

直流电机驱动板上的光电对管用来测量电机转速，测速使用测频法（1秒内电机轴转动圈数）。

5.7.2 知识准备1、直流电机模型直流电机电路模型如图5.7.1所示，磁极N、S间装着一个可以转动的铁磁圆柱体，圆柱体的表面上固定着一个线圈abcd。

当线圈中流过电流时，线圈受到电磁力作用，从而产生旋转。

根据左手定则可知，当流过线圈中电流改变方向时，线圈的方向也将改变，因此通过改图5.7.1 直流电机电路模型图1.1 直流电机工作2、直流电机参数开发板上配置的直流电机属于有刷直流小电机，型号为R140，实用于电动玩具、家电等场合。

其具体参数如表5.7.1所示。

表5.7.1 R140电机参数根据R140电机的参数表得知，工作电压范围为3-6V,工作电流在50mA~150mA 。

我们给电机施加5V 的工作电压，电机驱动电路至少提供150mA 的电流。

3、直流电机换向原理在直流电机模型中提到改变电机线圈的电流方向，就可以改变电机的转动方向。

直流电机驱动电路中通常采用采用H 桥来改变电机的转向（如果不调速，也可以采用双刀双掷的继电器来改变电机的转向）。

H 桥是一个典型的直流电机控制电路，其电路简略示意图如图5.7.2所示，因为它的电路形状酷似字母H ，故得名与“H 桥”。

北京工业大学课程设计报告（数电课设题目）直流电机测速班级：130242学号：13024212姓名：王栩晖组号：192015 年 4 月一．设计技术指标及设计要求（一）设计任务设计一个能对直流电机运行速度进行调速和测速的电路。

（二）基本要求设计一个脉宽调速电路，实现对直流电机转速的控制。

利用光电脉冲转换、整形、门控电路和计数电路测出直流电机的转速，并显示在数码管上。

要求转速300转/分以下，越低越好。

（三）扩展要求在完成基本要求的基础上加光耦脉冲计数和相位判别电路，进而识别电机的转向，并由LED显示转向的正反。

三．设计框架四.设计方案选择及方案比较总体设计思路由555组成的方波发生器提供驱动电机的方波，再经由脉宽调整电路改变脉冲的宽度，从而改变直流电机的转速。

驱动电路由达林顿三极管及开关组成，达林顿三极管放大电流以驱动电机。

开关选择双刀双掷开关，使得电路桥式导通，以达到改变电机转向的目的。

光电脉冲转换电路有光耦组成，用来计数电机转速，输出的信号通过脉冲整形后输入计数器电路。

计数器电路分为60秒计时器和转速计数器两部分，后面会详细介绍。

各方案比较经查询资料，实验指导上提示的单稳触发器CD14538,双比较器LM393，整流二极管及5V稳压二极管都不需要使用，所以实验方案以上述方案为准。

五．系统选用的元器件NE555 * 2达林顿三极管TIP122 * 1槽型光耦 * 1微型直流电机 * 174LS00 * 174LS161 * 5双刀双掷开关 * 1电阻，导线，电容 * x主要芯片说明（1）NE555定时器是一种多用途的数字—模拟混合集成电路，利用它能极方便地构成施密特触发器、单稳态触发器和多谐振荡器。

组成的施密特触发器可用于脉冲的整形，单稳态触发器可用于调整脉冲的宽度，多谐振荡器可用于提供方波信号。

因而NE555广泛用于信号的产生、变换、控制与检测。

其工作原理如下：555电路的内部电路方框图如右图所示。

实验十四直流电机的测速实验一、实验目的1、掌握直流电机的工作原理。

2、了解开关型霍尔传感器的工作原理和使用方法。

3、掌握电机测速的原理。

二、实验原理直流电机是我们生活当中常用的一种电子设备。

其内部结构如下图14-1所示：图14-1 直流电机结构图下面就上图来说明直流电机的工作原理。

将直流电源通过电刷接通电枢绕组，使电枢导体有电流流过，由于电磁作用，这样电枢导体将会产生磁场。

同时产生的磁场与主磁极的的磁场产生电磁力，这个电磁力作用于转子，使转子以一定的速度开始旋转。

这样电机就开始工作。

为了能够测定出电机在单位时间内转子旋转了多少个周期，我们在电机的外部电路中加入了一个开关型的霍尔原件（44E），同时在电子转子上的转盘上加入了一个能够使霍尔原件产生输出的带有磁场的磁钢片。

当电机旋转时，带动转盘是的磁钢片一起旋转，当磁钢片旋转到霍尔器件的上方时，可以导致霍尔器件的输出端高电平变为低电平。

当磁钢片转过霍尔器件上方后，霍尔器件的输出端又恢复高电平输出。

这样电机每旋转一周，则会使霍尔器件的输出端产生一个低脉冲，我们就可以通过检测单位时间内霍尔器件输出端低脉冲的个数来推算出直流电机在单位时间内的转速。

直流电机和开关型霍尔器件的电路原理图如下图14-2所示：图14-2 直流电机、霍尔器件电路图电机的转速通常是指每分钟电机的转速，也就是单位为rpm，实际测量过程中，为了减少转速刷新的时间，通常都是5～10秒刷新一次。

如果每6秒钟刷新一次，那么相当于只记录了6秒钟内的电机转数，把记录的数据乘10即得到一分钟的转速。

最后将这个数据在数码管上显示出来。

最后显示的数据因为是将数据乘以10，也就是将个位数据的后面加上一位来做个位即可，这一位将一直为0。

如：45*10变为450，即为在“45”个位后加了一位“0”。

由此可知，这个电机的转速的误差将是20以内。

为了使显示的数据能够在数码管是显示稳定，在这个数据的输出时加入了一个16位的锁存器，把锁存的数据送给数码管显示，这样就来会因为在计数过程中，数据的变化而使数码管显示不断变化。

直流电机速度丈量办法
直流电动机是最早呈现的电动机，也是最早结束调速的电动机。

长时刻以来，直流电动机一贯占有着调速操控的核算方位。

在进行直流电机调速前，首要要进行的是直流电机速度丈量作业，速度丈量首要有两种方法：1、光电测速法运用栅格圆盘和光电门构成测速体系。

当直流电机经过传动有些股动栅格圆回旋改动转时，测速光电门取得一系列脉冲信号。

这些脉冲信号经过单片机两个守时/计数器协作，一个计数，一个守时。

核算出单位时刻内的脉冲数m，经过单位换算，就能够算得直流电机旋转的速度。

2、霍尔效应原理测速法电动机转轴股动轴上的磁钢旋转，然后改动磁场巨细，经过霍尔电路将磁场改动改换为脉冲信号，经拓宽整形，输出矩形脉冲信号。

当转速改动时，输出脉冲的频率会发作改动，然后得到电机旋转的速度。

1。

苏州大学城市轨道交通学院课题名称：直流电机转速控制与测量学院：城市轨道交通学院班级：10级通信工程学号：1042401045姓名：袁圆其他成员：李吟乔王佳毓苏朗直流电机转速测量与控制一、设计要求1) 电机转速比例测量，并数码管显示；2) 电机转速由按键设定，步长为1rad/min。

二、直流电机转速测量与PWM控制的基本原理:直流电机的工作原理为：直流电机的磁极N,S间装着一个可以转动的铁磁圆柱体，圆柱体的表面固定着线圈abcd。

当线圈流过电流的时候，线圈受到电磁力的作用，产生旋转。

根据左手定则可知，当流过线圈中电流改变方向时，线圈的受力方向也将改变，因此通过改变线圈电流的方向实现改变电机的方向。

由于方波的有效电压跟电压幅值和占空比有关，因此我们通过单片机的控制电路改变占空比，从而改变有效电压，以此控制电机的转速。

即采用PWM（脉宽调制）方法实现调速。

三、设计方案程序应用模块化进行设计，主要有初始化模块、显示模块、读键模块、数制转换模块、双字节除法模块、中断模块和控制调节模块。

初始化模块：8155工作方式、T0和T1工作方式、标志位状态、所用单元初值、中断设置以及初始显示等。

显示模块：设定值和实测值的数值与字符动态显示。

读键模块：从I/O口依据某位数码管亮时读入小按键是否有效，然后根据四个小键盘的不同功能进行相应的处理，只要设定值一改变立刻显示。

加1键和减1键要有连加连减功能。

数制转换模块：将二进制转换为十进制。

外部中断模块：将转1圈的时间通过双字节除法程序求出即时转速。

定时中断模块：PWM输出波形形成。

控制调节模块：通过设定值和实测值的比较来改变脉冲波的占空比，该数据的调节分为简单比例调节PP和比例积分调节PI。

调节公式分别为：YK=YK1+KP*EKYK=YK1+KP*EK+KI*EK2YK：要输出的数据YK1：上次输出的数据EK：设定值和实测值的差值EK1：上次的EK值EK2：EK-EK1的差值KP：比例系数（设KP=1~2）KI：积分系数（设KI=1~2）四、硬件设计我们将整个模块分为以下几个部分：控制部分，驱动电路和负载的续流电路。

直流电机测速控制总结一．测速原理霍尔开关对垂直于器件且磁通密度达到其动作点Ｂｏｐｎ或Ｂｏｐｓ以上，会使器件开关导通输出为低，此时器件可以吸收１ｍＡ的电流。

只要磁通密度降低到释放点Ｂｒｐｎ或Ｂｒｐｓ以下，会使器件开关断开输出为高。

磁通密度动作点和释放点的差异称为器件的磁滞。

该磁滞特性可保证即使出现外部振动和电气噪声，器件的开关过程均无抖动。

利用霍尔开关输出电压与磁通密度的这种这种关系特性，在直流电机的转动轴上套上一个塑料齿轮，在轮子的一条直径上对称的放有两块相同的小磁铁块。

（如右图）将霍尔开关放置在齿轮下放合适处，使齿轮转动一周，霍尔开关就受到两次磁激励而产生两个脉冲。

霍尔开关将脉冲输入与P10(INT0)连接；每产生一个脉冲就进中断，对脉冲计数；到1秒将计数之值取出输出；同时将计数清零。

由此完成对直流电机的转速测定。

二．控制原理采用INT0 中断对转速脉冲CKMOT 计数，每1s 读一次计数值,将此值与预设的转速值比较，若大于预设的转速值则减小DAC0 的数值；若小于转速预设的转速值则增加DAC0 的值来调整直流电机的输入电压达到调整电机的转速直到转速值等于预设定的值。

由于D/A的输出电压范围有限，所以只能测出3转/s---54转/s; 为达到电机控制的稳定，可采用差动输入方法和PDI算法来实现。

本试验采用差动模式，下面是控制程序的部分段；sfr16 DAC0 = 0xd2; 设定DAC0的数据寄存器地址unsigned int iDAC0=2048; 设定变量用以初始化DAC0的数据寄存器void Timer0_ISR (void) interrupt 1 每到1秒进入中断{TH0 = (-SYSCLK/1000) >> 8;TL0 = -SYSCLK/1000;if (Count1ms) Count1ms--;if (Count1s) Count1s--;else 到1秒时开始取值{Count1s=1000;SaveMotorCount=MotorCount;把1秒内得到的脉冲数取出MotorCount=0; 重新记脉冲数SD=SaveMotorCount/2-SetSpeed; 将当前转速与设定值比较得到差动量if (SD){if ((SD>2)||(SD<-2))iDAC0-=SD;elseiDAC0-=SD; 改变D/A寄存器值以改变直流电机电压DAC0=iDAC0;}}}。

光电式直流电机测速实验一、实验目的了解光电耦合器的工作原理及开关特性，掌握光电耦合器在直流电机转速测量应用、基本方法。

二、实验原理1、光电耦合器器件（详见光电密码锁实验）。

2、光电式直流电机测速实验原理本实验主要涉及电机转速的测量和控制。

直流电机的转速与所提供的电压有关，电压与转速成单调关系。

本实验中电机的控制方法为滑动电阻电源供电，通过利用调节滑动变阻器来改变控制电压。

由于电机的转动需要一定的功率，所以本试验中所用到的三极管要用功率管。

测速系统的前端由光电耦合器与栅格圆盘组成。

当直流电机通过转动部分带动栅格圆盘旋转时，测速光电耦合器获得一系列脉冲信号。

通过示波器可观察到光耦产生的脉冲，设其频率为f。

根据栅格圆盘上有4个叶片，电机转一圈有4个脉冲产生，因此可得转速计算公式为（f/4）*60，即15f RPM(每分钟转的圈数)。

电机的驱动需要较大的电流，在电路中采用TIP122集成芯片驱动，TIP122是NPN型的功率达林顿晶体管。

达林顿电路的原理是将两个晶体管的集电极相连，再将第一个晶体管的发射极和第二个晶体管的基极相连，这样就会提高第二个晶体管的输出电流。

如图1-19所示放大器正常工作时正负两端虚短，其正端由可调电源提供电压，间接控制电机的转速；由于采用了负反馈，此电路具有一定的抗干扰能力当有瞬时的尖峰毛刺影响而引起的电机两端电压突然升高或降低时，电路可自动调节消除，防止电机烧毁。

检测电路由光耦和比较器构成。

电机旋转时，叶扇从光耦中间经过，引起光耦的输出电压变化，从而引起比较器的输出电压发生变化，产生方波，便于测量。

实验原理图如图1-19所示。

3、测频原理（详见光变频率实验）4、流程图（详见光变频率实验）三、实验仪器1、光电检测与信息处理实验台（一套）2、光电式直流电机测速实验板3、示波器4、万用表5、导线若干6、十芯扁平线220uFC2D212345678U2LM311NU3MQ110KR1510K R5100R4200R710KR3200R2220KR6220uFC1+12V-12V+5V+5V+5V600R8+5VD1+5V85326741U1AD741CN 接总线模块的38接线端接总线模块的36接线端电机光电耦合器接总线模块的40接线端图1-19 光电式直流电机测速稳速原理四、实验内容步骤1、按图1-20连接实验线路。

一、实训目的通过本次实训，使学生了解直流电机测速的基本原理，掌握直流电机测速仪的设计与制作方法，提高学生的动手能力和创新意识。

同时，培养学生的团队合作精神和严谨的科学态度。

二、实训内容1. 直流电机测速原理直流电机测速是通过测量电机转动时产生的电压信号，从而确定电机的转速。

常用的测速方法有电磁测速、光电测速和霍尔元件测速等。

本次实训采用霍尔元件测速方法。

2. 直流电机测速仪的设计与制作（1）电路设计直流电机测速仪的电路主要由以下几个部分组成：电源模块、霍尔元件模块、放大电路模块、滤波电路模块、A/D转换模块、单片机控制模块和显示模块。

（2）硬件制作根据电路设计，制作电路板，焊接各个元件，连接好电路。

（3）软件编程编写单片机控制程序，实现以下功能：1）采集霍尔元件输出的电压信号；2）将电压信号转换为转速值；3）将转速值显示在LCD屏幕上；4）通过红外遥控器控制测速仪的开关和转速设定。

3. 实验步骤（1）组装测速仪按照电路图组装好测速仪，确保各个元件焊接牢固，电路连接正确。

（2）调试测速仪将组装好的测速仪接入电源，调试各个模块，确保电路正常工作。

（3）测试测速仪将测速仪与待测电机连接，通过红外遥控器控制测速仪的开关和转速设定，观察LCD屏幕上显示的转速值是否准确。

三、实训结果与分析1. 实验结果本次实训成功制作了一台直流电机测速仪，通过测试，测速仪能够准确测量电机的转速，满足实验要求。

2. 结果分析（1）电路设计合理，元件选择合适，电路连接正确，确保了测速仪的正常工作。

（2）软件编程实现功能完善，能够满足实验要求。

（3）测速仪具有较好的稳定性和抗干扰能力。

四、实训总结1. 通过本次实训，使学生掌握了直流电机测速的基本原理和测速仪的设计与制作方法。

2. 提高了学生的动手能力和创新意识，培养了团队合作精神和严谨的科学态度。

3. 深化了对电子电路、单片机编程和传感器应用等课程知识的理解。

五、实训体会1. 在实训过程中，认真对待每一个环节，确保电路连接正确，编程无误。

直流电机测速小功率直流电机的测速和控制参赛队员：朱尉、周贵成、杨俤班级：电气11002班1 总体方案设计根据设计任务，要求调速采用PID控制器，因此需要设计一个闭环直流电机控制系统。

该系统采用脉宽调速，使电机速度等于设定值，并且用LCD实时显示电极的转速值。

通过对设计功能分解，设计方案可以分为：系统结构方案，速度测量方案，电机驱动方案，键盘显示方案，PWM软件实现方案。

1.1 硬件方案论证要控制直流电机转速，硬件电路要求比较高，它决定直流电机调速的精度。

采用PID控制器，因此需要设计一个闭环直流电机控制系统。

该系统采用脉宽调速，使电机速度等于设定值，并且实时显示电极的转速值。

通过对设计功能分解，设计方案论证可以分为：系统结构方案论证，速度测量方案论证，电机驱动方案论证，键盘显示方案论证，PWM软件实现方案论证。

1.1.1 微处理器的选择采用一片单片机（AT89S52）完成系统所有测量、控制运算，并输出PWM控制信号。

1.1.2 测速传感器的选择在电机的转轴端开一小洞，利用红外光电耦合器，每转半圈OUT 端输出一个上脉冲。

可以采用记数的方法：具体是通过单片机记单位时间S（秒）内的脉冲数N，每分钟的转速：M=N/S×60。

也可以采用定时的方法：是通过定时器记录脉冲的周期T，这样每分钟的转速：M=60/T。

1.1.3 键盘显示方案采用4×4键盘，可直接输入设定值，显示部分使用LCD。

1.1.4 电机驱动方案采用H桥对电动机的开或关进行控制，通过开关的切换对电机的速度进行调整。

1.1.5 PWM实现方案采用一片单片机（AT89S52）完成系统所有测量、控制运算，并输出PWM控制信号。

系统硬件简单，结构紧凑。

2 系统原理框图设计系统原理框图如图2.1所示，是一个带键盘输入和显示的闭环测量控制系统。

主体思想是通过系统设定信息和测量反馈信息计算输出控制信息。

图2.1 系统原理框图3各模块的分析、计算与硬件电路设计3.1转速/频率转换及整形电路的设计设计中将转速测量转化为电脉冲频率的测量。

利用电动自行车后轮无刷直流电机霍尔信号的一种测速方法摘要：一、无刷直流电机霍尔测速原理二、电动自行车后轮无刷直流电机霍尔信号测速方法1.一路霍尔信号测速方法2.三路霍尔信号测速方法三、以STM32单片机为核心的转速测量系统四、总结正文：一、无刷直流电机霍尔测速原理无刷直流电机的工作原理本质上与有刷电机类似，不同之处在于无刷电机采用电子方式对绕组电流换向。

直流电机中的转矩是通过永磁体磁场和绕组中的电流相互作用产生的。

霍尔位置传感器探测转子旋转磁场的位置，通过逻辑与驱动电路，给相应的绕组激励。

二、电动自行车后轮无刷直流电机霍尔信号测速方法1.一路霍尔信号测速方法利用一路霍尔信号进行转速测量时，可以通过计算相同时间间隔内传感器输出的脉冲个数来获得转速。

设霍尔传感器输出的信号每转R个脉冲，对应的转速为N（r/min），则通过计算脉冲频率与60的比值，即可得到转速。

2.三路霍尔信号测速方法利用三路霍尔信号进行转速测量时，可以通过逻辑电路或算法产生六倍于一路霍尔信号频率的倍频信号，然后对其进行测量。

这种方法可以提高测速的准确性。

三、以STM32单片机为核心的转速测量系统以STM32单片机为核心搭建转速测量系统，可以实现对电动自行车后轮无刷直流电机的精确测速。

通过处理霍尔传感器输出的信号，实时监测电机转速，为用户提供准确的行驶速度信息。

四、总结利用电动自行车后轮无刷直流电机霍尔信号进行测速的方法具有较高的实用价值。

通过一路或三路霍尔信号的测量，可以实现对电机转速的准确监测。

以STM32单片机为核心的转速测量系统，进一步提高了测速的准确性和可靠性，为电动自行车用户提供实用的行驶速度信息。

直流调压调速测速电机原理
直流调压调速电机模块由测速电路和调速电路两部分组成。

模块的电源由接口总线引入。

本模块中使用的电机为12V的直流电机。

一、电机测速部分
（1）直流电机测速原理介绍
电机测速部分由一个霍尔开关和信号放大电路组成。

与电机同轴的转盘上装有两块的强力磁钢，它们的磁极性相反，以保持转盘的平衡并保证转盘每转一周霍尔开关只导通一次。

霍尔开关平时输出为正电压，当转盘上的磁钢与霍尔开关正对时，霍尔开关输出负电压，经整形、放大输出。

单片机通过对负脉冲计数，可计算出电机的转速。

（2）电机测速部分电路原理及说明
图3—56
3144为霍尔开关，整形、放大由LM358完成。

LM358作为比较器使用。

SIGNAL为负脉冲输出接口，对应于模块上的SIGNAL插孔。

可直接用SIGNAL信号进行测速。

此外，模块还提供了另一种测速方法。

如下图所示：
图3—57
平时使START保持低电平，OUT2输出为低电平，OUT1为高电平。

拉高START表示允许测速，此时OUT1的下降沿启动计数，上升沿停止计数，表示测速结束。

（3）电机测速部分电路测试方法
将模块插在接口挂箱或对象挂箱上并接通电源，调节电位器R9，使电机转动。

用示波器在SIGNAL插孔处可以看到连续的负脉冲。

二、电机调速部分
电机调速的原理是通过改变电机两端的电压来改变电机的转速。

其原理如下：
图3—58
该部分电路测试方法：
DRV接GND，调节电位器R9，可以观察到电机转速的变化。

直流测速发电机测速误差分析及减小误差的方法研究直流测速发电机测速误差分析及减小误差的方法研究摘要：直流测速发电机的输出特性Ua=f(n)不是严格地呈线性特性，实际特性与要求的线性特性之间存在误差。

阐述了引起误差的各种原因，并提出了减少误差的方法。

关键词：直流测速发电机误差分析减少误差论文毕业论文直流测速发电机作为自动控制系统中的校正元件，就其物理本质来说，是一种测量转速的微型直流发电机；从能量转换的角度看，它把机械能转换为电能，输出直流电；从信号转换的角度看，它把转速信号转换成与转速成正比的直流电压信号输出，因而可以用来测量转速。

1 自动控制系统对直流测速发电机的要求自动控制系统对其元件的要求，主要是精确度高、灵敏度高、可靠性好等。

据此，直流测速发电机在电气性能方面应满足以下几项要求：（1）输出电压与转速的关系曲线（输出特性） a RL =∞应为线性Ua=K*n，如图1所示。

RL1（2）输出特性的斜率要大；（3）温度变化对输出特性的影响要小；RL2（4）输出电压的纹波要小；（5）正、反转两个方向的输出特性要一致。

RL1> RL2可以看出，第（2）项要求是为了提高测速发图1: 不同负载电阻时的电机的灵敏度。

因为输出特性斜率大，即△U/△n大，理想输出输出特性这样，测速机的输出对转速的变化很灵敏。

负载时输出电压与转速的关系式为：Ua=CeΦ*n/(1+Ra/Rl) 如果式中Ф、Ra和Rl都能保持常数，则Ua与n之间仍呈线性关系，只不过随着负载电阻的减小，输出特性的斜率变小而已，如图1所示。

第（1）、（3）、（4）、（5）项的要求是为了提高测速机的精度。

因为只有输出电压与转速成线性关系，并且正、反转时特性一致，温度变化对特性的影响越小，输出电压越稳定，输出电压才越能精确地反映转速，才能有利于提高整个系统的精度。

2 直流测速发电机的误差及其减小的方法实际上，测速发电机的输出特性不是严格地呈线性特性，实际特性与要求的线性特性间存在误差。

可实现功能：1 可控制左右旋转2 可控制停止转动3 有测速功能，即时显示在液晶上4 有速度档位选择，分五个档次，但不能精确控速5 档位显示在液晶上用到的知识：1 用外部中断检测电机送来的下降沿，在一定时间里统计脉冲个数，进行算出转速。

2 通过改变占空比可改变电机速度，占空比的改变可以通过改变定时器的重装初值来实现。

3 要想精确控制速度，还需要用自动控制理论里的PID算法，但参数难以选定，故在此设计中没有涉及！#include<reg52.h>#define uchar unsigned char#define uint unsigned intsbit PW1=P1^0 ;sbit PW2=P1^1 ; //控制电机的两个输入sbit accelerate=P0^2 ; //调速按键sbit stop=P0^3 ; //停止按键sbit left=P0^4 ; //左转按键sbit right=P0^5 ; //右转按键sbit detect=P3^2; //检测脉冲sbit lcdrs=P0^0;sbit lcden=P0^1;#define Da P2uint temp; //保存检测到的电平数据以便比较uint count; //用于计数uint aa,bb; //用于计数uint speed; //用来计算转速uint a=25000;uint t0=25000,t1=25000; //初始时占空比为50%uchar flag=1; //此标志用于选择不同的装载初值uchar dflag; //左右转标志uchar sflag=1; //用来标志速度档位#define right_turn PW1=0;PW2=1 //顺时针转动#define left_turn PW1=1;PW2=0 //逆向转动#define end_turn PW1=1;PW2=1 //停转void keyscan(); //键盘扫描void delay(uchar z);void time_init(); //定时器的初始化void write_com(uchar com); //液晶写指令void write_data(uchar date); //液晶写数据void lcd_init(); //液晶初始化void display(uint rate); //显赫速度void int0_init(); //定时器0初始化void keyscan(); //键盘扫描程序void judge_derection();void main(){time_init(); //定时器的初始化lcd_init(); //液晶初始化int0_init(); //定时器0初始化while(1){}}void time_init(){TMOD=0x11; //两个定时器都设定为工作方式1 十六位定时计数器 EA=1; //开启总中断TH0=(65536-50000)/256;TL0=(65536-50000)%256;ET0=1;TR0=1;TH1=(65536-a)/256;TL1=(65536-a)%256;ET1=1;TR1=0;}void int0_init(){EX0=1;//外部中断源可以申请中断IT0=1;//外部中断源下降沿触发}void timer0() interrupt 1 using 0{TH0=(65536-50000)/256;TL0=(65536-50000)%256; //装载初值keyscan(); //键盘扫描程序aa++;if(aa==5){aa=0;temp=count*0.5*60*2*2*100/24; //计算转速，每分转多少圈count=0; //重新开始计数脉冲数display(temp); //把计算得的结果显示出来}}void timer1() interrupt 3 using 0{if(flag){flag=0;end_turn;a=t0; //t0的大小决定着低电平延续时间TH1=(65536-a)/256;TL1=(65536-a)%256; //重装载初值}else{flag=1; //这个标志起到交替输出高低电平的作用if(dflag==0){right_turn; //右转}else{left_turn; //左转}a=t1; //t1的大小决定着高电平延续时间TH1=(65536-a)/256;TL1=(65536-a)%256; //重装载初值}}/*******外部中断*******************/void service_int0() interrupt 0{count++; //来一个下降沿沿就计一个脉冲数}/*******显示函数***********/void display(uint rate){uchar wan,qian, bai,shi,ge;wan=rate/10000;qian=rate/1000%10;bai=rate/100%10;shi=rate/10%10;ge=rate%10;write_com(0x80);write_data('0'+wan);write_data('0'+qian);write_data('0'+bai);write_data('.');write_data('0'+shi);write_data('0'+ge);}/******延时函数********/void delay(uint z){uint x,y;for(x=z;x>0;x--)for(y=110;y>0;y--) ;}/************写指令************/void write_com(uchar com){lcdrs=0;Da=com;delay(1);lcden=1;delay(1);lcden=0;}/************写数据**********/void write_data(uchar date){lcdrs=1;Da=date;delay(1);lcden=1;delay(1);lcden=0;}/************液晶初始化**********/void lcd_init(){lcden=0;write_com(0x38) ; //初始化write_com(0x0c) ; //打开光标 0x0c不显示光标 0x0e光标不闪，0x0f光标闪write_com(0x01) ; //清显示write_com(0x80+0x40);write_data('0');write_data(' ');write_data('G');write_data('e');write_data('a');write_data('r');}/***********键盘扫描程序**********/void keyscan(){if(stop==0){TR1=0; //关闭定时器0 即可停止转动end_turn; // 停止供电write_com(0x80+0x40);write_data('0');}if(left==0){TR1=1;dflag=1; //转向标志置位则左转write_com(0x80+0x40);write_data('0'+sflag);}if(right==0){TR1=1;dflag=0; //转向标志复位则右转write_com(0x80+0x40);write_data('0'+sflag);}if(accelerate==0)delay(10) ; //延时消抖if(accelerate==0){while(accelerate==0) ; //等待松手sflag++;if(sflag==2){t0=20000;t1=30000; //占空比为百分之60write_com(0x80+0x40);write_data('2');}if(sflag==3){t0=15000;t1=35000; //占空比为百分之70 write_com(0x80+0x40);write_data('3');}if(sflag==4){t0=10000;t1=40000; //占空比为百分之80 write_com(0x80+0x40);write_data('4');}if(sflag==5){t0=5000;t1=45000; //占空比为百分之90 write_com(0x80+0x40);write_data('5');}if(sflag>=6){sflag=0;t0=25000;t1=25000;write_com(0x80+0x40);write_data('1');}}} }。

实验三直流电机测速实验一实验目的（1）掌握8254的工作原理和编程方法；（2）了解光电开关，掌握用光电传感器测量电机转速的方法。

二实验内容光电测速的基本电路由光电传感器、计数器/定时器组成。

被测电机主轴上固定一个圆盘，圆盘的边缘上有小孔。

传感器的红外发射端和接收端装在圆盘的两侧，电机带动圆盘转到有孔的位置时，红外光通过，接收管导通，输出低电平。

红外光被挡住时，接收截止，输出高电平。

用计数器/定时器记录在一定时间内传感器发出的脉冲个数，就可以计算出电机的转速。

三线路连接线路连接如图所示。

8254计数器/定时器0和2作为定时器，确定测速时间，定时器0的CLK0引脚输入1MHz脉冲，输出OUT0引脚作为定时器2的输入，与CLK2引脚相连，输出引脚OUT2与8255的PA0端相连。

GA TE0和GA TE2均接+5V电源。

8254计数器/定时器1作为计数器，输入引脚CLK1与直流电机计数端连接，GA TE1与8255的PC0相连。

电机DJ端与+5V~0V模拟开关SW1相连。

四编程提示8254计数器/定时器1作为计数器，记录脉冲个数，计数器/定时器0和2作为定时器，组成10~60秒定时器，测量脉冲个数，以此计算出电机每份钟的转速，并显示在计算机屏幕上。

8255的PA0根据OUT2的开始和结束时间，通过PC0向8254计数器/定时器1发出开始和停止计数信号。

五程序流程图六参考程序DA TA SEGMENT ；数据段IOPORT EQU 0D880H-0280H ；8255端口基地址IO8255K EQU IOPORT+283H ；8255控制口地址IO8255A EQU IOPORT+280H ；8255 A口地址IO8255C EQU IOPORT+282H ；8255 C口地址IO8254K EQU IOPORT+28BH ；8254控制口地址IO82542 EQU IOPORT+28AH ；8254计数器2端口地址IO82541 EQU IOPORT+289H ；8254计数器1端口地址IO82540 EQU IOPORT+288H ；8254计数器0端口地址MESS DB 'STRIKE ANY KEY，RETURN TO DOS!'，0AH，0DH，'$' ；提示信息COU DB 0 ；预留单元并清零COU1 DB 0COUNT1 DB 0COUNT2 DB 0COUNT3 DB 0COUNT4 DB 0DA TA ENDSCODE SEGMENT ；代码段ASSUME CS：CODE，DS：DA T AST ART：MOV AX，DA T A ；初始化，取段基址MOV DS，AXMOV DX，OFFSET MESS ；MESS首地址MOV AH，09H ；DOS 9号调用，INT 21H ；显示提示信息MOV DX，IO8254K ；DX←8254控制口地址MOV AL，36H ；AL=36H , 控制字OUT DX，AL ；设置计数器0，方式3，先读写低8位，再读写高8位MOV DX，IO82540 ；DX←8254计数器0端口地址MOV AX，50000 ；初始值为50000，输入时钟为1MHz，则输出时钟周期50msOUT DX，AL ；输出低8位NOP ；空操作NOPMOV AL，AH ；AL←AHOUT DX，AL ；输出高8位MOV DX，IO8255K ；DX←8255控制口地址MOV AL，90H, ；AL=90H，控制字OUT DX，AL ；A口方式0输入，PA0输入；C口方式0输出，PC0输出MOV DX，IO8255C ；DX←8255 端口C口地址，MOV AL，00 ；AL=0OUT DX，AL ；PC0=0，则GA TE1为低电平，定时器1禁止计数LL：MOV AH，01H；DOS 1号调用，判断是否有键按下？INT 16HJNZ QUIT1 ；ZF=0，有键按下，转到标号QUIT1MOV DX，IO8254K ；DX←8254控制口地址MOV AL，70H ；AL=70H，控制字OUT DX，AL ；设置计数器1，方式0，先读写低8位，再读写高8位MOV DX，IO82541 ；DX←8254计数器1地址MOV AL，0FFH ；定时常数，实际为FFFFHOUT DX，AL ；输出低8位NOP ；空操作NOPOUT DX，AL ；输出高8位，开始计数MOV DX，IO8254K ；DX←8254控制口地址MOV AL，90H ；AL=90H，控制字OUT DX，AL ；计数器2，方式0，只读写低8位MOV DX，IO82542 ；DX←8254计数器2地址MOV AL，100 ；AL=100，定时常数OUT DX，AL ；CLK2=50ms，定时常数为100,则OUT2定时时间即检测时间为5秒MOV DX，IO8255C ；DX←8255端口C地址MOV AL，01H ；AL=01HOUT DX，AL ；PC0输出1，即为高电平，定时器1开始计数JMP A0 ；无条件转移到标号A0QUIT1：JMP QUIT ；无条件转移到标号QUITA0：MOV DX，IO8255A ；DX←8255端口A地址A1：IN AL，DX ；读入PA0的值，进行检测AND AL，01H ；判断PA0是否为高电平1？JZ A1 ；ZF=1,即PA0=0,为低电平,转到标号A1,继续检测MOV DX，IO8255C ；ZF=0,即PA0=1,为高电平,定时器2定时5秒结束OUT2输出高电平MOV AL，00H ；AL=00HOUT DX，AL ；8255端口C输出0，定时器1停止计数MOV DX，IO8254K ；DX←8254控制口地址MOV AL，70H ；AL=70HOUT DX，AL ；设置计数器1，方式0，先读写低8位，再读写高8位MOV DX，IO82541 ；DX←8254计数器1地址IN AL，DX ；读入计数器1的内容MOV BL，AL ；BL←AL 先读入低8位IN AL，DX ；读入计数器1的内容MOV BH，AL ；BH←AL 后读高8位，16位计数值送BXMOV AX，0FFFFH ；AX=FFFFHSUB AX，BX ；AX－BX=计算脉冲个数CALL DISP ；调显示子程序MOV DL，0DH ；DL=0DH，“回车”的ASCII码MOV AH，02 ；DOS 2号调用INT 21HMOV DL，0AH ；DL=0AH，“换行”的ASCII码MOV AH，02 ；DOS 2号调用INT 21HJMP LL ；无条件转到标号LL ，继续检测DISP PROC NEAR ；十六进制数→BCD转换并显示子程序MOV DX，0000H ；DX=0MOV CX，03E8H ；CX=03E8H=1000DIV CX ；A X←DX ,AX÷1000商，D X←DX ,AX÷1000余数MOV COUNT1，AL ；COUNT1←AL，千位MOV AX，DX ；AX←DX余数MOV CL，64H ；CL=64H=100DIV CL ；AL←AX÷100商，AH←AX÷100余数MOV COUNT2，AL ；COUNT2←AL，百位MOV AL，AH ；AL←AH余数MOV AH，00H ；AH=0MOV CL，10 ；CL=10DIV CL ；AL←AX÷10商，AH←AX÷10余数MOV COUNT3，AL ；COUNT3←AL，十位MOV COUNT4，AH ；COUNT4←A L，个位MOV AL，COUNT1 ；AL← COUNT1CALL DISP1 ；调显示字符子程序MOV AL，COUNT2CALL DISP1MOV AL，COUNT3CALL DISP1MOV AL，COUNT4CALL DISP1RETDISP ENDPDISP1 PROC NEAR ；显示字符子程序AND AL，0FH ；“与”操作，屏蔽高4位，保留低4位CMP AL，09H ；AL与9比较JLE NUM ；AL≤9，转到标号NUMADD AL，07H ；D L＞9，DL←DL+7NUM：ADD AL，30H ；AL←AL+30H，转换成ASCII码MOV DL，AL ；DL←ALMOV AH，02 ；DOS 2号调用INT 21H ；显示一个字符RETDISP1 ENDPQUIT：MOV AH，4CH ；返回DOS INT 21HCODE ENDSEND ST ART ；结束七上机操作相关数据截图八思考题关闭电机后，为什么8254计数不为零？。