電機轉速測量系統設計

摘 要：以測量電機轉速為目的，使用電渦流傳感器、AT89C5l單片機設計出電機轉速測量系統，首先說明了設計思想，隨后進行了軟、硬件設計。實驗表明該測量系統的測試誤差小，精度高。

關鍵詞：電渦流傳感器；AT89C51；轉速測量

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.10.168

1 引言

隨著現科技的不斷進步，各個領域對測速系統的應用越來越多，同時也對測速精度的要求越來越高。從測速儀器是否與轉軸接觸又可分為接觸式，非接觸式，目前常用的是非接觸測量，采用傳感器為檢測元件，讀取到的信號通過微處理器來進行計算、顯示。

2 系統設計

在系統中，AT89C5l作為控制器負責讀取電渦流傳感器輸出的脈沖信號，通過外部中斷對脈沖信號計數，每1s讀取一次外部中斷計數值，此值為脈沖信號的頻率，最后通過電機轉速計算公式得到轉速，并由LCD顯示，如果電機的轉速超出限定值，蜂鳴器報警。系統框圖如圖1所示。

2.1 硬件設計

2.1.1 測量原理

電渦流位移傳感器屬于非接觸測量器件，當金屬物體接近電渦流傳感器的感應面時，金屬表面吸取電渦流傳感器中的高頻振蕩能量，使振蕩器的輸出幅度衰減或頻率變化，輸出脈沖信號，單片機根據脈沖信號的數目可以計算出與被檢測物體的轉速。測量原理如圖2所示。

2.1.2 仿真電路

根據系統設計進行電路仿真，仿真電路圖如圖3所示。

2.1.3 硬件電路

（1）電渦流傳感器。電渦流傳感器的基本工作原理是電渦流效應，當金屬導體置于高頻磁場中，會在金屬表面產生感應電流。電渦流傳感器就是利用電渦流效應來檢測金屬物體的位移、振動、轉速等機械量的，具有非接觸測量、線性范圍寬、靈敏度高、抗干擾能力強、無介質影響、穩定可靠、易于處理等優點，經常應用在旋轉機械狀態的測量中。

（2）微處理器。微處理器AT89C51對電渦流傳感器輸出的脈沖信號進行計數，利用定時閘門完成轉速頻率的測量，通過計算得到電機的轉速，電機轉速計算公式：

其中n為電機轉速，f為電機脈沖信號頻率，z為轉軸旋轉一圈產生的脈沖數。

（3）硬件電路。硬件電路如圖4所示。

2.2 軟件設計

2.2.1 工作過程

對各中斷初值進行初始化，電渦流輸出脈沖信號到來后，啟動外部中斷，每來一個脈沖信號啟動一次中斷，記錄中斷次數；并在啟動外部中斷的同時啟動T0定時器，每1秒T0定時中斷一次，讀取在1秒中記錄的中斷次數，即電機輸出的脈沖信號頻率，將頻率值代入公式計算電機的轉速，LCD顯示轉速值，若轉速高于1000則報警。

2.2.2 流程圖

如圖5所示。

2.2.3 程序

main（）

{

TCONDF=0x11；

P20=1；

TMODF=0x01；

P20=0；

IE=0x83；

TWH0=TH_M1；

init_WEB（）；

TWL0=TL_M1；

while（count==0）{ }

WPS=0；

if（zs>=1000）

{

P20=1；

}

disp_led（）；

}

void counter（void） interrupt 0

{ count++；

if（count%6==0）

{ zs++；}

}

void DelayTime（void） interrupt 1

{TWH0=TH_M1；

TWL0=TL_M1；

if（++count==20）

{ fwb=1； }

}

void disp_led（） //LED顯示

{ int i；

while（1）

{ display_count（）；

write_contrs（0x80）；

for （i=0；i

{

write_lable（display[i]）；

}

}

}

void display_count（）

{display[12]=（icount/1000+'0'）；

display[13]=（icount/100%10+'0'）；

display[14]=（icount/10%10+'0'）；

display[15]=（icount%10+'0'）；

}

void init_WEB（void）

{ write_contrs（0x01）；

yc1ms（15）；

write_contrs（0x38）；

write_contrs（0x0f）；

write_contrs（0x06）；

}

void write_contrs（char inst）

{ RES=0；

REW=0；

ent=1；

LCDP=inst；

ent=0；checkbestf（）；

}

void write_lable（int shuju）

{ RES=1；REW=0；

ent=1；

LCDP=display；

ent=0；check_BF（）；

}

void checkbestf（void）

{ char y，q=0x80；

while（x&0x80）

{

RES=0；REW=1；

ent=1；

q=LCDP；

ent=0；

for（y=0；y<10；y++）；

}

}

void yc1ms（int m）

{ int i，j；

for（i=1；i

for（j=1；j<120；j++）；}

3 結論

本文利用電渦流傳感器和89C51相結合設計了電機轉速測量系統，該測量系統能進行實時非接觸測量，并具有線性范圍寬、靈敏度高、精度高的特點。

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作者簡介：毛敏（1976-），女，碩士研究生，研究方向：電子信息。