电机转速测量实验 - 图文

转速测量虚拟仪器设计

朱学园 0801170129

摘 要：本文主要讲述了自行设计的结合虚拟仪器的转速测量系统的组建方法以及其标定过程和测量结果。采用方案：光电传感器测转速。详细介绍软硬件组成、标定过程、测量结果及误差分析。

关键词：转速测量、光电、原理、虚拟仪器

引言

在工程实际应用场合，经常需要测量转矩转速，如发动机实验台、各种水泵、液压泵、

各种减速机、风机、减速器等。转矩转速的测量方法很多，如磁电感应式、电涡流式、霍尔式、电容式、光电式等。

1.实验目的

1) 了解光电测量传感器的原理；

2) 掌握虚拟仪器的光电转速测量系统组建方法，光电转速测量系统的标定方法； 3) 掌握光电测量传感器的信号调理的设计技术；

4) 掌握基于Labview的光电测量系统软面板的编制方法及数据采集卡的控制方法。

2.实验内容

转速传感器的选型，信号调理及放大电路的设计及调试，数据采集卡的选型与数据采集系统硬件集成，数据采集软件设计、数据分析及处理虚拟仪器软件的设计、调试，系统的标定，不确定度分析。

3.实验要求

测量范围：0-1200转/分；测量不确定度：±1转/分；具有正反转测试，测试曲线的显示、特征点的判读、数据的存储等功能，另含标定装置设计。

4.实验仪器

万用表、示波器、稳压电源、光电传感器、电机、电机控制器、数据采集卡、计算机、Labview软件等。

5.实验方案：光电传感器测转速

5.1.1 基本测量原理：

转速信号的采集通过电机上安装的圆盘来实现,圆盘的孔数为4,互相成90°分布。将光敏二极管和普通的LED灯安装在齿孔盘的两侧, 当齿孔盘经过光敏二极管和普通的LED灯之间且阻断光线时,光敏二极管就产生了开关信号,转轴每转过1个孔,转速传感器即发出1个脉冲。将此脉冲信号由数据采集卡的端子接入上位机，由Labview软件中的程序进行处理计数，算出相应的转速。 5.1.2 实验系统框图

发光二极管 圆盘光孔 光电二极管 光信号 电压信号 转速 数据采集 信号分析 判断正反转 5.1.3 传感器电路

5.1.4 正反转判别原理

圆盘上四个四个光孔，分为两组，相对的分别为一组，在其中一组光孔上设置单向遮光板。当电机反转时，遮光板遮挡住光孔，光孔不透光，再通过LABview上处理读出的占空比的大小来判断正反转。正转时，=（120-4）/120≈96.7%；反

转时，=（120-2）/120≈98.3%。

5.1.5软件设计

软件功能： ①数据采集、显示、存储等；

③数据分析、整形；

②取频率、占空比、判断正反转、计算转速并计算理论数据。

软件流程图：

软件程序设计：

正转 转速n=15f >0.98 反转 >0.98 转速n=30f 占空比 显示波形 频率 信号整形 显示波形 U 数据采集

5.1.6 实验过程

①对圆盘进行相应的处理，将不需要的光孔贴上遮光的黑胶布； ②按电路图连接电路；

③用信号发生器控制电机转动，信号发生器的输出端连至电机控制端子的CP+和CP-两引脚。先将光敏二极管的输出接至示波器，观察是否能产生脉冲信号，并观察其幅值能否满足数采卡识别高低电平的要求；

④若满足要求则无需经放大调理电路，直接由数采卡的端子接入上位机； ⑤由软件读出相应的转速与信号发生器的频率进行对比，作为标定； ⑥控制电机正反转，观察软件能否正确判别；

⑦进行实际测量，检验测量系统的精度是否符合实验要求。

6.实验结果

用信号发生器控制电机转动，将光敏二极管的输出接至示波器，其能产生脉冲信号，且幅值满足数采卡识别高低电平的要求。

故直接将光敏二极管的输出由数采卡的端子接入上位机。运行Labview软件，能正确输出所测量的转速并判断正反转，但正反转判别时有3、4秒的延时，基本满足实验要求。

正转：

反转：