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標題: 基于單片機的轉速測量系統設計 [打印本頁]

作者: meng6 時間: 2018-12-19 20:33
標題: 基于單片機的轉速測量系統設計

在工程實踐中,經常會遇到各種需要測量轉速的場合, 例如在發動機、電動機、卷揚機、機床主軸等旋轉設備的試驗、運轉和控制中,常需要分時或連續測量和顯示其轉速及瞬時轉速。要測速，首先要解決是采樣問題。在使用模技術制作測速表時，常用測速發電機的方法，即將測速發電機的轉軸與待測軸相連，測速發電機的電壓高低反映了轉速的高低。為了能精確地測量轉速外,還要保證測量的實時性,要求能測得瞬時轉速方法。因此轉速的測試具有重要的意義。

這次設計內容包含知識全面，對傳感器測量發電機轉速的不同的方法及原理設計有較多介紹，在測量系統中能學到關于測量轉速的傳感器采樣問題，單片機部分的內容，顯示部分等各個模塊的通信和聯調。全面了解單片機的具體內容。進一步鍛煉我們在信號采集，處理，顯示這面的實際工作能力。

2.轉速測量系統的原理

2.1轉速測量方法

轉速是指作圓周運動的物體在單位時間內所轉過的圈數,其大小及變化往往意味著機器設備運轉的正常與否,因此,轉速測量一直是工業領域的一個重要問題。按照不同的理論方法,先后產生過模擬測速法(如離心式轉速表) 、同步測速法(如機械式或閃光式頻閃測速儀) 以及計數測速法。計數測速法又可分為機械式定時計數法和電子式定時計數法。

對轉速的測量實際上是對轉子旋轉引起的周期脈沖信號的頻率進行測量。在頻率的工程測量中,電子式定時計數測量頻率的方法一般有三種：

①測頻率法:在一定時間間隔t 內,計數被測信號的重復變化次數N ,則被測信號的頻率fx 可表示為

f x =Nt(1)

②測周期法:在被測信號的一個周期內,計數時鐘脈沖數m0 ,則被測信號頻率fx = fc/ m0 ,其中, fc 為時鐘脈沖信號頻率。

③多周期測頻法:在被測信號m1 個周期內, 計數時鐘脈沖數m2 ,從而得到被測信號頻率fx ,則fx 可以表示為fx =m1 fcm2, m1 由測量準確度確定。

電子式定時計數法測量頻率時,其測量準確度主要由兩項誤差來決定:一項是時基誤差;另一項是量化±1誤差。當時基誤差小于量化±1 誤差一個或兩個數量級時,這時測量準確度主要由量化±1 誤差來確定。對于測頻率法,測量相對誤差為：

Er1 =測量誤差值實際測量值×100 % =1N×100 % (2)

由此可見,被測信號頻率越高, N 越大, Er1就越小,所以測頻率法適用于高頻信號(高轉速信號) 的測量。對于測周期法,測量相對誤差為：

Er2 =測量誤差值實際測量值×100 % =1m0×100 % (3)

對于給定的時鐘脈沖fc , 當被測信號頻率越低時,m0 越大, Er2就越小,所以測周期法適用于低頻信號(低轉速信號) 的測量。對于多周期測頻法,測量相對誤差為：

Er3 =測量誤差值實際測量值100%=1m2×100 % (4)

　從上式可知,被測脈沖信號周期數m1 越大, m2 就越大,則測量精度就越高。它適用于高、低頻信號(高、低轉速信號) 的測量。但隨著精度和頻率的提高, 采樣周期將大大延長,并且判斷m1 也要延長采樣周期,不適合實時測量。

根據以上的討論,考慮到實際應用中需要測量的轉速范圍很寬,上述的轉速測量方法難以滿足要求,因此,研究高精度的轉速測量方法,以同時適用于高、低轉速信號的測量,不僅具有重要的理論意義,也是實際生產中的需要。

基于單片機的轉速測量系統[1].doc

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作者: admin 時間: 2018-12-20 02:38
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