基于微處理器的多功能轉(zhuǎn)速測量儀的制作方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種基于微處理器的多功能轉(zhuǎn)速測量儀，測量儀由測量儀主機、電動機、測量齒盤和光電傳感器測量槽組成；測量儀主機上設(shè)置有液晶屏、電源輸出插孔、選擇按鍵、信號輸入端口、信號輸出端口、功能開關(guān)和速度調(diào)節(jié)旋鈕；測量儀主機內(nèi)具有微處理器芯片，光電檢測、信號調(diào)理和A/D轉(zhuǎn)換電路。本測量儀通過對光電傳感信號的處理和微處理器的計算，能實現(xiàn)對不同轉(zhuǎn)速的實時測量和顯示等功能，適合于電工學(xué)、物理等課程的測量與教學(xué)實驗。
【專利說明】基于微處理器的多功能轉(zhuǎn)速測量儀
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及一種基于微處理器的多功能轉(zhuǎn)速測量儀，屬于電子技術(shù)應(yīng)用和實驗應(yīng)用的領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]轉(zhuǎn)速測量是轉(zhuǎn)動物體動力機械性能測試中的一個重要內(nèi)容，在航空航天、船舶動力及旋轉(zhuǎn)機械等應(yīng)用領(lǐng)域，轉(zhuǎn)速信號也是一個重要的監(jiān)控參數(shù)，轉(zhuǎn)速的大小和變化能顯示機械轉(zhuǎn)動是否正常，不僅反映系統(tǒng)的工作狀態(tài)，而且也決定了其他性能參數(shù)，尤其在控制系統(tǒng)中起著極其重要的作用，其測量的準(zhǔn)確度和可靠性直接影響著系統(tǒng)的控制精度及安全性倉泛。
[0003]隨著現(xiàn)代科學(xué)的進步，許多軍事、工業(yè)領(lǐng)域?qū)D(zhuǎn)速測量系統(tǒng)的精度、體積、抗干擾的要求越來越高，可靠的快速、高精度轉(zhuǎn)速測量系統(tǒng)顯得至關(guān)重要。
[0004]轉(zhuǎn)速測量按傳感器的安裝方式可分為:接觸式和非接觸式。接觸式測量方式由于常常要求測量時，測量軸與被測量軸需保持在一條直線上，所以一般應(yīng)用于中低轉(zhuǎn)速測量。
[0005]光電傳感器是光電檢測系統(tǒng)中實現(xiàn)光電轉(zhuǎn)換的關(guān)鍵元件，它把被測量的變化轉(zhuǎn)換成紅外等光信號的變化，然后借助光電元件進一步將光信號轉(zhuǎn)換成電信號。光電檢測方法具有精度高、反應(yīng)快、抗干擾能力強等優(yōu)點，而且可測參數(shù)多，傳感器的結(jié)構(gòu)簡單。光電式傳感器在檢測和控制的應(yīng)用非常廣泛。
[0006]本測量儀使用光電傳感方式來進行測速，它是一種非接觸式測量，測量儀通過對光電信號的處理和微處理器的計算，能實現(xiàn)對不同轉(zhuǎn)速的實時計算測量和液晶顯示等功能，具有響應(yīng)快、準(zhǔn)確度高等優(yōu)點，適合于電工學(xué)、物理等課程的測量與教學(xué)實驗。
實用新型內(nèi)容
[0007]針對現(xiàn)有的測量和實驗儀器的不足，本實用新型的基于微處理器的多功能轉(zhuǎn)速測量儀結(jié)合光電傳感器和微處理器，并采用了三種測量齒盤，可使學(xué)生能更好的理解和掌握轉(zhuǎn)速測量的原理和方法。轉(zhuǎn)速測量的電路系統(tǒng)主要包括:光電傳感器系統(tǒng)、信號的處理、微處理器以及液晶顯示部分。
[0008]本測量儀由測量儀主機、電動機、測量齒盤和光電傳感器測量槽組成；測量儀主機上設(shè)置有液晶屏、電源輸出插孔、選擇按鍵、信號輸入端口、信號輸出端口、功能開關(guān)和速度調(diào)節(jié)旋鈕；測量儀主機內(nèi)具有微處理器芯片，光電檢測、信號調(diào)理和A/D轉(zhuǎn)換電路。
[0009]本測量儀采用了光電傳感式的轉(zhuǎn)速測量方式，當(dāng)電動機轉(zhuǎn)動時，利用光電傳感器通過測量齒盤進行光電信號采樣，同時通過齒盤對光路的間歇遮擋使光電接收管接收到的信號變?yōu)楣饷}沖。通過信號調(diào)理電路和A/D轉(zhuǎn)換,把光電傳感器所輸出的脈沖信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號送入微處理器，微處理器對接收到的脈沖計數(shù)，經(jīng)計算處理后，從而計算出轉(zhuǎn)速，通過液晶顯示出結(jié)果。
[0010]本測量儀的微處理器芯片采用的是TI公司新推出的一款高性能16位的微處理器MSP430F2012。它內(nèi)置工作頻率最高達(dá)16MIPS，超低功耗，平時工作在睡眠狀態(tài)節(jié)省電能，中斷發(fā)生時能夠在不足I μ s的時間內(nèi)從超低功耗500ηΑ待機模式喚醒到全速工作模式。具有128Κ可在線編程存儲器，在外圍功能器件方面，MSP430F2012還集成了 10位AD、16位定時器、捕獲比較器、看門狗定時器、掉電檢測、USI通訊模塊等，MSP430F2012可滿足對低功耗高性能的需要。
[0011]本測量儀的測量齒盤有一個齒孔、對稱于直徑的二個齒孔和垂直對稱的四個齒孔三種類型?？煞謩e應(yīng)用于不同的轉(zhuǎn)速的測量情況，并可與單齒孔的測量盤比較在不同測量方式下的測量方法及對轉(zhuǎn)速誤差的影響。
[0012]本測量儀可用于測量實際電機的轉(zhuǎn)速，同時測量儀也配有電動機，可用于方便實驗的測量。當(dāng)電動機旋轉(zhuǎn)時，由于測量齒盤上齒孔的遮擋，光電接收管不能接收到發(fā)射管發(fā)來的光信號。因此，當(dāng)電動機旋轉(zhuǎn)時，接收管只能接收到時斷時續(xù)的光信號。信號處理系統(tǒng)將接收管接收的光信號轉(zhuǎn)換為脈沖電信號測速時，微處理器對脈沖電信號進行計數(shù)，同時微處理器內(nèi)部的計時器開始計時，根據(jù)脈沖電信號的數(shù)目及所用時間就可計算出電機的轉(zhuǎn)速，最后通過液晶顯示將轉(zhuǎn)速等參數(shù)顯示出來。
[0013]本測量儀的A/D轉(zhuǎn)換電路采用高精度的ΗΧ711芯片，ΗΧ711是一款高精度、高速度的24位A/D轉(zhuǎn)換器芯片。芯片內(nèi)提供的穩(wěn)壓電源可以直接向外部傳感器和芯片內(nèi)的A/D轉(zhuǎn)換器提供電源，系統(tǒng)板上無需外加電源，芯片內(nèi)時鐘振蕩器的上電自動復(fù)位功能簡化了開機的初始化過程。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]圖1是測量儀主機外觀圖，其中的I是液晶屏、2是電源輸出插孔、3是選擇按鍵、4是信號輸入端口、5是信號輸出端口、6是功能開關(guān)、7是速度調(diào)節(jié)旋鈕。
[0015]圖2是測量的安裝組成圖。其中的8是電動機電源線，9是電動機，10是光電傳感器測量槽，11是光電信號線，12是電動機軸，13是光電傳感器，14是測量齒盤。
【具體實施方式】
[0016]結(jié)合附圖，下面具體說明基于微處理器的多功能轉(zhuǎn)速測量儀的工作和電路情況。
[0017]本測量儀的光電傳感器的發(fā)射光源可選用Everlight公司的IR333C-A紅外發(fā)光二極管.該發(fā)光二極管具有可靠性高、輻射強度大、正向電壓低等特點，適合于檢測型傳感器。而測量儀的光電傳感器的光電接收兀件可選用Everlight公司的Η)333_3(3紅外光敏二極管，與紅外發(fā)光二極管配套使用，將光信號轉(zhuǎn)換為電信號，其信號強弱代表待檢測物體的狀態(tài)。
[0018]本測量儀可通過測量齒盤的匹配進行實際電機轉(zhuǎn)速的測量，同時測量儀也配有電動機，通過測量儀主機的速度調(diào)節(jié)旋鈕，可對配有的電動機轉(zhuǎn)速進行調(diào)節(jié)，并結(jié)合功能選擇開關(guān)，將有不同齒孔的測量齒盤中心固定在電機轉(zhuǎn)軸上，然后將測量齒盤放置在傳感器測量槽中間。接通電源后，測量槽中的紅外發(fā)光二極管發(fā)光，如果槽中無遮光物，接收光敏二極管感光導(dǎo)通，此時，輸入到運放的電壓為0V，外部中斷信號端輸出高電平。如果槽中有遮光物，接收二極管不能接收到光信號，接收二極管斷開，輸入到運放的電壓為5V，外部中斷信號端輸出低電平。光敏二極管輸出的脈沖信號先經(jīng)過耦合放大后轉(zhuǎn)換成脈沖信號，再輸入到微處理器的外部中斷口，經(jīng)微處理器處理計算出電機轉(zhuǎn)速并輸出顯示。
[0019]本測量儀的液晶屏采用低電壓、低功耗帶中文字庫的128X64液晶顯示屏。它具有4/8位并行、2線或3線串行多種接口方式，其顯示分辨率為128 X 64，內(nèi)置8192個16 X 16點漢字和128個16X8點ASCII字符集。該模塊接口方式靈活，操作指令簡單、方便，可以顯示8X4行16X16點陣的漢字，也可完成圖形顯示，可構(gòu)成全中文人機交互圖形界面。
[0020]測量儀的信號輸出和輸入端口采用5芯航空插座，通過信號輸出端口可將信號傳輸至示波器進行顯示。
[0021]本測量儀通過對光電傳感信號的處理和微處理器的計算，能實現(xiàn)對不同轉(zhuǎn)速的實時測量和顯示等功能，適合于電工學(xué)、物理等課程的測量與教學(xué)實驗。
【權(quán)利要求】
1.一種基于微處理器的多功能轉(zhuǎn)速測量儀，其特征是:測量儀由測量儀主機、電動機、測量齒盤和光電傳感器測量槽組成；測量儀主機上設(shè)置有液晶屏(I)、電源輸出插孔(2)、選擇按鍵(3)、信號輸入端口(4)、信號輸出端口(5)、功能開關(guān)(6)和速度調(diào)節(jié)旋鈕(7);測量儀主機內(nèi)具有微處理器芯片，光電檢測、信號調(diào)理和A/D轉(zhuǎn)換電路。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于微處理器的多功能轉(zhuǎn)速測量儀，其特征是:其測量儀主機內(nèi)的微處理器芯片采用TI公司的MSP430F2012芯片。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于微處理器的多功能轉(zhuǎn)速測量儀，其特征是:其測量齒盤有一個齒孔、對稱于直徑的二個齒孔、垂直對稱的四個齒孔三種類型。
【文檔編號】G09B23/18GK203689786SQ201420059651
【公開日】2014年7月2日 申請日期:2014年2月9日 優(yōu)先權(quán)日:2014年2月9日
【發(fā)明者】汪建, 黃乾明, 陳華萍 申請人:四川農(nóng)業(yè)大學(xué), 汪建