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  文章標題:高精度便攜式轉速測量儀
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作者:bellcn88  發表時間:2010-4-20 20:01:04
高精度便攜式轉速測量儀
王海峰(哈爾濱電工學院)
1  引言
隨著電機控制技術的不斷進步,對電機轉速測量的精度和頻率響應的要求越來越高[1,2]。目前廣泛應用的轉速測量儀器高精度的測量很復雜,傳感器與電機轉軸的安裝較困難,有時根本無法實現,而較簡單的測量方法又無法得到高精度的轉速測量值。為此設計一種簡便、快速、高精度便攜式的電機轉速測量儀。
2測量原理
    為了實現高精度的測量,轉速傳感器選用光學編碼器,編碼器的轉軸每旋轉一周,在編碼的信號輸出端將產生2400個矩形脈沖,通過對編碼器輸出脈沖進行計數和脈沖周期的測量,即可測得與編碼器同軸的電機的穩態轉速和瞬態轉速,可達到很高的測試精度。  很多的測量場合都為在線測量,在電機軸端安裝固定式傳感器不方便,所以考慮采用手持式,依靠編碼器傳動軸與被測電機軸端的摩擦實現轉速的傳遞。為了避免編碼器振動與損壞,傳動軸與編碼器的連接采用軟連接方式。為了保證傳動軸端與被測電機軸端有足夠的摩擦力傳遞轉矩,使轉速測量準確,為此設計了如圖1所示的軟連傳動裝置。
    采用圖1所示的軟連裝置,既可以保證測量的準確性,又可以避免旋轉編碼器受力損壞,同時在使用中簡便易行,與MCS~96單片計算機可構成完善的各種速度測量裝置,可廣泛應用于電機控制與制造領域。
3硬件組成
    本測量裝置由MCS一8098單片計算機、旋轉光學編碼器、輸入整形電路和顯示電路構成,其結構如圖2所示。
    考慮到有些測量需保留整個測量過程的轉速值,數據量較大,系統配置8K  E—PROM2764,8K RAM,MCS一8098為復用總線,用74LS373實現數據與地址低8位的分離,MCS一8098的ALE信號有效時,74LS373的輸出鎖定數據為地址總線的低8位。裝置的顯示部分由共陰極LED數碼管實現,74LS273八D鎖存器輸出鎖存字型碼,HS02~HSO5為MCS一8098高速輸出信號引腳,用其輸出數碼顯示位的選擇。
    電機轉速信號是由編碼器測出的,編碼器的輸出經過整形電路后變成矩形脈沖。這一信號分別送入HSIo和HSIi,HSI為高速輸入引腳。HSI0設置為計數工作方式,對轉速脈沖信號進行計數,HSI1設置為定時工作方式,對轉速脈沖計數時間進行定時及轉速脈沖的周期進行測量,從而測得電機穩態或瞬態的轉速值。
4軟件編制
    編碼器的輸出為一系列脈沖信號(見圖3),其分度是非常精確的。對電機穩態轉速的測量可以計數單位時間內編碼器的輸出脈沖數。設在tc時間內計數的脈沖數為N1,則有下述算式:
     式(1)中nc為被測電機的穩態轉速。通常可以取定時時間tc為1s。設由MCS一8098的高速輸入引腳HSIo.對編碼器的輸出脈沖計數,在計數的起始時刻啟動HSI。腳開始定時,定時1s后引起中斷,并讀入HSI。腳輸入脈沖的計數值。經過式(1)的運算即可得出穩態轉速值。電機穩態速度測量軟件框圖如圖4所示。
    當對被測電機的瞬態轉速進行測量時,考慮到編碼器的分度非常精確,為提高測量的頻率響應可以測量編碼器輸出脈沖的一個脈沖的周期。通過運算得出電機的瞬態轉速。設編碼器輸出脈沖的周期為tc,則有電機的瞬態轉速nv
  在對電機的瞬態轉速測量時,MCS一8098的HSI。引腳作為計數器輸入,且設定為上升沿有效,同時編碼器的輸出脈沖接至HSI1引腳。這一上升沿在計數有效的時刻觸發,使定時器開始定時,當HSI。接收到下一個脈沖的上升沿時刻引起中斷,同時讀出定時時間值,即可計算出被測電機的瞬時轉速值。
5結語
該測量裝置操作簡便,測量準確,采用光學編碼器為轉速傳感器,并設計為非固定安裝式,擴大了裝置的使用范圍。該裝置可對各類電機進行穩態和瞬態轉速的快速測量,在電的科研與生產中有廣泛的應用價值.
參考文獻
1王宗培,陳敏祥,姜淑忠.可變步距角混合式步進電動機的驅動系統.電工電能

 

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