基于單片機的轉(zhuǎn)速測量系統(tǒng)設(shè)計

馬曉鑫

【摘 要】伴隨著我國科學(xué)技術(shù)水平的快速發(fā)展，當(dāng)前我國對單片機的轉(zhuǎn)速測量系統(tǒng)控制這一領(lǐng)域也越來越趨于智能化。本文主要以單片機平臺為主要的出發(fā)點，對電機進行轉(zhuǎn)速測量所選取的方法主要是通過光電傳感器來實現(xiàn)的，并且這其中還利用了一系列的語言編程，來綜合性的實現(xiàn)對單片機的轉(zhuǎn)速進行有效測量。

【關(guān)鍵詞】單片機;轉(zhuǎn)速測量;系統(tǒng)設(shè)計

中圖分類號： U467.43文獻標(biāo)識碼： A文章編號： 2095-2457（2019）17-0040-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2019.17.018

0 引言

當(dāng)前隨著經(jīng)濟全球化的進程不斷加深，無論是我國還是國際上其他國家都對測量電動機轉(zhuǎn)速的方法有了新的研究。而對這些方法綜合來看，它主要包括了以模擬測速、同步測速等一系列為主要形式的測速方法。雖然這些方法當(dāng)前已經(jīng)被廣泛地應(yīng)用在我國的電動機測速這一方面，但是所并未能夠從本質(zhì)上被我國所全面化的應(yīng)用。因此，當(dāng)前對電機轉(zhuǎn)速測量系統(tǒng)進行研究已經(jīng)成為了我國當(dāng)前發(fā)展的一大重要課題。通過利用光電傳感器來對電機轉(zhuǎn)速測量系統(tǒng)的準(zhǔn)確性進行有效地提高。

1 關(guān)于單片機的轉(zhuǎn)速測量方法

單片機的轉(zhuǎn)速指的是它在正常運轉(zhuǎn)過程中在單位時間內(nèi)所轉(zhuǎn)的圈數(shù)多少，并且它所轉(zhuǎn)的圈數(shù)的多少以及圈數(shù)的大小都會影響它的正常運轉(zhuǎn)。因此，對單片機的轉(zhuǎn)速進行測量是我國當(dāng)前工業(yè)發(fā)展的一個重要的研究領(lǐng)域。當(dāng)前，我國根據(jù)不同的轉(zhuǎn)速理論的應(yīng)用對單片機的轉(zhuǎn)速測量方法主要分為了三大類型的測量方法，而文章主要介紹的測量方法是通過對單片機和光電傳感器的組成來實現(xiàn)轉(zhuǎn)速測量的，這主要表現(xiàn)在了以下的幾種測量方法之中：

首先，測頻率法。在應(yīng)用這種方法期間的首要要求主要是要有一個固定化的時間t，然后對它在這個單位時間之內(nèi)的固定頻數(shù)信號次數(shù)進行記錄（N），最終被測信號的頻率就可以通過這兩大要素表現(xiàn)出：其中最主要的公式就是fx=NT。通過對被測信號的記錄，可以有效地對電機轉(zhuǎn)動過程中的頻率來進行測量，從而實現(xiàn)轉(zhuǎn)速測量的準(zhǔn)確性。

其次，測周期法。在使用這種方法時要有一個規(guī)律性的周期，來對這個周期之內(nèi)所產(chǎn)生的脈沖數(shù)進行有效的記錄，而這個脈沖數(shù)可以用m0來表示，然后電機的被測信號就可以通過以下公式來表現(xiàn)出來：Fx=fc/m0。采用這種周期的方法對電機的轉(zhuǎn)速進行有效的測量，可以實現(xiàn)在一個周期內(nèi)對電機的整體性轉(zhuǎn)速進行測量，從而提高電機在正常運轉(zhuǎn)過程中的規(guī)律性。

最后一種對電機轉(zhuǎn)速進行測量的方法就是多周期測頻法。這種方法的應(yīng)用既要有被測信號也要有時鐘脈沖數(shù)，通過一個定時的系統(tǒng)來對這兩個方面進行有效的測量。但是對這種方法在進行應(yīng)用時選用的是不同的周期，這就很可能在一定程度上導(dǎo)致電機正常運行過程中轉(zhuǎn)速周期的混亂性。

2 單片機轉(zhuǎn)速測量系統(tǒng)采用的主要原理

一般情況下，大多數(shù)的單片機轉(zhuǎn)速測量系統(tǒng)都會被視線安裝在相應(yīng)的設(shè)備上，同時還要通過對一些不同類型的傳感器的使用來實現(xiàn)脈沖的產(chǎn)生，最后才可以實行測評的方法對電機的轉(zhuǎn)速進行有效的測量。但是對于那些臨時性的轉(zhuǎn)速測量系統(tǒng)來說，他們在進行轉(zhuǎn)速測量過程中所選取的傳感器主要是光電傳感器，這就需要相關(guān)的技術(shù)工作人員提前在電機的轉(zhuǎn)軸上安裝一個能夠產(chǎn)生脈沖的裝置，從而實現(xiàn)對電機轉(zhuǎn)速的頻率的測量。但是綜合來看，不論是長期使用的單片機轉(zhuǎn)速測量系統(tǒng)還是短期的測量系統(tǒng)，都可以通過微系統(tǒng)來對轉(zhuǎn)軸上的光電信號進行有效的收集與處理，再通過轉(zhuǎn)速測量系統(tǒng)自身數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換來對轉(zhuǎn)軸的頻率和轉(zhuǎn)速進行有效的測量與分析。通俗來說，它也就是通過利用光電傳感器將設(shè)備正常運行過程中所產(chǎn)生的光電信號轉(zhuǎn)換成一種電脈沖，從而再利用轉(zhuǎn)速測量系統(tǒng)之中的其他技術(shù)對單位時時間內(nèi)設(shè)備運轉(zhuǎn)所產(chǎn)生的脈沖進行有效的統(tǒng)計，從而真正地實現(xiàn)對電機運行過程中的轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)速數(shù)據(jù)的收集。用數(shù)字表示來說主要是以下幾種：

3 關(guān)于單片機轉(zhuǎn)速測量系統(tǒng)的設(shè)計方案

3.1 利用霍爾傳感器對轉(zhuǎn)速進行有效的測量

利用霍爾傳感器對轉(zhuǎn)速進行測量的最核心部分，即為采用霍爾效應(yīng)原理所制作出來的那些轉(zhuǎn)速測量元件。而文章在對轉(zhuǎn)速測量系統(tǒng)的設(shè)計方案進行設(shè)計時主要是將霍爾傳感轉(zhuǎn)速測量系統(tǒng)在泵驅(qū)動軸的應(yīng)用進行了介紹，霍爾轉(zhuǎn)速測量的傳感系統(tǒng)設(shè)計主要表現(xiàn)在了以下圖中：

根據(jù)這個圖我們可以知道，霍爾轉(zhuǎn)速傳感器上面具有兩個相互垂直的定子繞阻，而這其中的霍爾片被粘貼在了繞組之間的中心線上，而這種轉(zhuǎn)速傳感器所采用的轉(zhuǎn)子主要是以永久磁鋼為主。而在其運轉(zhuǎn)的過程中，霍爾元件主要通過對電機進行激勵使兩個垂直的繞組相互連接，從而實現(xiàn)真正的轉(zhuǎn)速傳感信號的產(chǎn)生。雖然霍爾轉(zhuǎn)速傳感器可以有效地對我國電機的轉(zhuǎn)速進行測量，但是在使用霍爾轉(zhuǎn)速傳感器進行信號收集的時候往往會出現(xiàn)一種信號收集不準(zhǔn)確的現(xiàn)象。這主要是由于霍爾轉(zhuǎn)速傳感器在進行脈沖的采集時主要利用了磁性感應(yīng)這一種方法進行收集的，而在長時間的使用之后霍爾轉(zhuǎn)速傳感器的磁性感應(yīng)會在很大的程度上讓磁力減小，從而無法對設(shè)備正常運行過程中所產(chǎn)生的脈沖信號進行即時準(zhǔn)確的收集。

3.2 利用光電傳感器對轉(zhuǎn)速進行有效的測量

利用光電傳感器對電機的轉(zhuǎn)速進行測量是當(dāng)前較為常用的一種方法，而這種設(shè)計方法的具體內(nèi)容主要表現(xiàn)見圖2。

根據(jù)這個圖我們可以知道，一直流調(diào)速電機可以對轉(zhuǎn)子實現(xiàn)有效的驅(qū)動，而且它還可以產(chǎn)生較大范圍的無極調(diào)速模式。圖中顯示了光電傳感器可以有效地對轉(zhuǎn)速的信號進行收集，但是，在具體的使用過程中需要對轉(zhuǎn)子做好相應(yīng)的標(biāo)記。做好這種標(biāo)記的方法主要是用黑色膠布將干凈的電機轉(zhuǎn)子表面進行覆蓋，然后再采用一些反光材料對各種類型的光電進行有效的標(biāo)記。同時，還要格外的注意光電頭和光電標(biāo)記的適當(dāng)距離，要讓這二者保持在合理的距離之內(nèi)。在對光電頭進行選取時應(yīng)該主要選取那些節(jié)能的LED亮度的光電頭，還要想起那些具有較高保障性的紅外光作為光源，以此更好的保證光電傳感器進行轉(zhuǎn)速數(shù)據(jù)收集的時候能夠在很大的程度上不受外界的環(huán)境所影響，保證背景光強及時變動十分大也不會影響光電傳感器相應(yīng)信號接收的效果。除此之外，在對光電頭進行選確定時候還應(yīng)該選取一些數(shù)字化的光電頭系統(tǒng)。運用光電傳感器轉(zhuǎn)速測量系統(tǒng)對相應(yīng)的電機轉(zhuǎn)速進行測量，可以在很大的程度上保證對轉(zhuǎn)速數(shù)據(jù)收集的準(zhǔn)確性，同時它還能夠有效地節(jié)約數(shù)據(jù)收集的時間，并且它的數(shù)據(jù)收集范圍還是相對霍爾轉(zhuǎn)速測量系統(tǒng)來說要大一些。通過相比較來看，在對轉(zhuǎn)速測量系統(tǒng)進行設(shè)計的時候，還是要盡可能地使用光電傳感器對轉(zhuǎn)速進行有效的測量。

4 結(jié)束語

綜合上述所言，利用單片機技術(shù)對轉(zhuǎn)速進行測量既可以有效地對轉(zhuǎn)速測量的效率進行提升，也可以有效的提升測量過程中的準(zhǔn)確性。利用這種方法，它真正地實現(xiàn)了不同頻率之間的轉(zhuǎn)速測量，在最大的程度上保證了實際的測量精度不受其他外界因素的影響，從而這擴大了對轉(zhuǎn)速測量系統(tǒng)的測量范圍。而由于當(dāng)前的霍爾傳感轉(zhuǎn)速測量系統(tǒng)使用價格相對較低一些，所以，相關(guān)的技術(shù)工作人員要不斷地加強對這種傳感轉(zhuǎn)速測量系統(tǒng)的研究力度，更好地解決霍爾轉(zhuǎn)速測量系統(tǒng)之中存在的問題，以更好地推動轉(zhuǎn)速傳感系統(tǒng)的發(fā)展。

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