光電傳感器轉(zhuǎn)速測(cè)量實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書

1、光電傳感器轉(zhuǎn)速測(cè)量實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書一. 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?. 通過本實(shí)驗(yàn)了解和掌握采用光電傳感器測(cè)量的原理和方法。2. 通過本實(shí)驗(yàn)了解和掌握轉(zhuǎn)速測(cè)量的基本方法。二. 實(shí)驗(yàn)原理     直接測(cè)量電機(jī)轉(zhuǎn)速的方法很多，可以采用各種光電傳感器，也可以采用霍爾元件。本實(shí)驗(yàn)采用光電傳感器來測(cè)量電機(jī)的轉(zhuǎn)速。     由于光電測(cè)量方法靈活多樣，可測(cè)參數(shù)眾多，一般情況下又具有非接觸、高精度、高分辨率、高可靠性和相應(yīng)快等優(yōu)點(diǎn)，加之激光光源、光柵、光學(xué)碼盤、CCD器件、光導(dǎo)纖維等的相繼出現(xiàn)和成功應(yīng)用，使得光電傳感器在檢測(cè)和控制領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。光

2、電傳感器在工業(yè)上的應(yīng)用可歸納為吸收式、遮光式、反射式、輻射式四種基本形式。圖1說明了這四種形式的工作方式。圖1 光電傳感器的工作方式直射式光電轉(zhuǎn)速傳感器的結(jié)構(gòu)見圖2。它由開孔圓盤、光源、光敏元件及縫隙板等組成。開孔圓盤的輸入軸與被測(cè)軸相連接，光源發(fā)出的光，通過開孔圓盤和縫隙板照射到光敏元件上被光敏元件所接收，將光信號(hào)轉(zhuǎn)為電信號(hào)輸出。開孔圓盤上有許多小孔，開孔圓盤旋轉(zhuǎn)一周，光敏元件輸出的電脈沖個(gè)數(shù)等于圓盤的開孔數(shù)，因此，可通過測(cè)量光敏元件輸出的脈沖頻率，得知被測(cè)轉(zhuǎn)速，即 n= f/N式中：n - 轉(zhuǎn)速 f - 脈沖頻率 N - 圓盤開孔數(shù)。圖2 直射式光電轉(zhuǎn)速傳感器的結(jié)構(gòu)圖  

3、;   反射式光電傳感器的工作原理見圖3，主要由被測(cè)旋轉(zhuǎn)部件、反光片（或反光貼紙）、反射式光電傳感器組成，在可以進(jìn)行精確定位的情況下，在被測(cè)部件上對(duì)稱安裝多個(gè)反光片或反光貼紙會(huì)取得較好的測(cè)量效果。在本實(shí)驗(yàn)中，由于測(cè)試距離近且測(cè)試要求不高，僅在被測(cè)部件上只安裝了一片反光貼紙，因此，當(dāng)旋轉(zhuǎn)部件上的反光貼紙通過光電傳感器前時(shí)，光電傳感器的輸出就會(huì)跳變一次。通過測(cè)出這個(gè)跳變頻率f，就可知道轉(zhuǎn)速n。 n=f  如果在被測(cè)部件上對(duì)稱安裝多個(gè)反光片或反光貼紙，那么，n=f/N。N-反光片或反光貼紙的數(shù)量。 圖3 反射式光電轉(zhuǎn)速傳感器的結(jié)構(gòu)圖三. 實(shí)驗(yàn)儀器和設(shè)備1. 計(jì)

4、算機(jī) n臺(tái)2. DRVI快速可重組虛擬儀器平臺(tái) 1套3. 并口數(shù)據(jù)采集儀（LDAQ-EPP2） 1臺(tái)4. 開關(guān)電源（LDY-A） 1臺(tái)5. 光電轉(zhuǎn)速傳感器（LHYF-12-A） 1套6. 轉(zhuǎn)子/振動(dòng)實(shí)驗(yàn)臺(tái)（LZS-A）/(LZD-A) 1 臺(tái)四. 實(shí)驗(yàn)步驟及內(nèi)容1. 光電傳感器轉(zhuǎn)速測(cè)量實(shí)驗(yàn)結(jié)構(gòu)示意圖如圖4所示，按圖示結(jié)構(gòu)連接實(shí)驗(yàn)設(shè)備，其中光電轉(zhuǎn)速傳感器接入數(shù)據(jù)采集儀5通道。 圖4 轉(zhuǎn)速測(cè)量實(shí)驗(yàn)結(jié)構(gòu)示意圖2. 啟動(dòng)服務(wù)器，運(yùn)行DRVI主程序，開啟DRVI數(shù)據(jù)采集儀電源，然后點(diǎn)擊DRVI快捷工具條上的"聯(lián)機(jī)注冊(cè)"圖標(biāo)，選擇其中的"DRVI采集儀主卡檢測(cè)"進(jìn)行

5、服務(wù)器和數(shù)據(jù)采集儀之間的注冊(cè)。聯(lián)機(jī)注冊(cè)成功后，分別從DRVI工具欄和快捷工具條中啟動(dòng)"DRVI微型Web服務(wù)器"和"內(nèi)置的Web服務(wù)器"，開始監(jiān)聽8600和8500端口。 4. 在DRVI軟件平臺(tái)的地址信息欄中輸入如下信息"http:/服務(wù)器IP地址:8600/SensorLAB/index.htm"，打開WEB版實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書，在實(shí)驗(yàn)?zāi)夸浿羞x擇"轉(zhuǎn)速測(cè)量"實(shí)驗(yàn)，按實(shí)驗(yàn)原理和要求設(shè)計(jì)該實(shí)驗(yàn)。 5. 本實(shí)驗(yàn)的目的是了解轉(zhuǎn)速測(cè)量的方法，并且要實(shí)現(xiàn)服務(wù)器端的數(shù)據(jù)共享功能，需要分別設(shè)計(jì)服務(wù)器端和客戶端的實(shí)驗(yàn)?zāi)_本。對(duì)于服務(wù)器端，

6、首先需要將數(shù)據(jù)采集進(jìn)來，藍(lán)津信息提供了一個(gè)配套的8通道并口數(shù)據(jù)采集儀來完成外部信號(hào)的數(shù)據(jù)采集過程，在DRVI軟件平臺(tái)中，對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)采集軟件芯片為"藍(lán)津DAQ_A/D"芯片 ；數(shù)據(jù)采集儀的啟動(dòng)采用一片"0/1按鈕"芯片 來控制；為完成轉(zhuǎn)速的計(jì)算，使用一片"VBScript腳本"芯片 ，在其中添加轉(zhuǎn)速計(jì)算的腳本，計(jì)算出電機(jī)的旋轉(zhuǎn)頻率和轉(zhuǎn)速，并通過"數(shù)碼LED"芯片 顯示出來；另外，為了控制計(jì)算的準(zhǔn)確性，插入一片"數(shù)字調(diào)節(jié)"芯片 ，用于設(shè)定門限值，只有大于該門限值的信號(hào)才被認(rèn)為是正常的轉(zhuǎn)速信號(hào)；還需要

7、選擇一片"波形/頻譜顯示"芯片 ，用于顯示通過光電傳感器獲取的轉(zhuǎn)速信號(hào)的時(shí)域波形；然后再插入1片"內(nèi)存條"芯片 ，用于數(shù)據(jù)采集儀采集到的存儲(chǔ)數(shù)組型數(shù)據(jù)；再加上一些文字顯示芯片 和裝飾芯片 ，就可以搭建出一個(gè)"轉(zhuǎn)速測(cè)量"服務(wù)器端的實(shí)驗(yàn)，所需的軟件芯片數(shù)量、種類、與軟件總線之間的信號(hào)流動(dòng)和連接關(guān)系如圖5所示，根據(jù)實(shí)驗(yàn)原理設(shè)計(jì)圖在DRVI軟面包板上插入上述軟件芯片，然后修改其屬性窗中相應(yīng)的連線參數(shù)就可以完成該實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)和搭建過程。 圖5 轉(zhuǎn)速測(cè)量實(shí)驗(yàn)（服務(wù)器端）設(shè)計(jì)原理圖 6. 在本實(shí)驗(yàn)中，轉(zhuǎn)速的計(jì)算是通過在"VBScript腳本

8、"芯片 中添加腳本實(shí)現(xiàn)的，該芯片由內(nèi)存芯片6000來驅(qū)動(dòng)，當(dāng)6000中數(shù)據(jù)產(chǎn)生變化，也就是有新的采樣數(shù)據(jù)進(jìn)來時(shí)，啟動(dòng)"VBScript腳本" 芯片計(jì)算電機(jī)的旋轉(zhuǎn)頻率和轉(zhuǎn)速。其參考計(jì)算腳本如下：Dim data(2030),a(2000)GetArray 6000,1024,datagate=Getline(4)k=0 j1=0 j2=0 For i = 0 To 500If data(i)<=gate Then j1=1 End If If data(i)>gate Then j1=0 End If If j2a(k)=i k=k+1 End If j

9、2=j1Nextdt=GetInterval(6000)If k>2 Then npoint=a(k-1)-a(1) If npoint = 0 Then npoint = a(k)-a(1) End If t=dt*npoint interval=t/(k-2)Fre=1.0/interval Speed=Fre*60 Setline 2,freSetline 3,SpeedEnd IfIf k<3 Then Setline 2,-1Setline 3,-1 End If 圖6 轉(zhuǎn)速測(cè)量實(shí)驗(yàn)（客戶端）設(shè)計(jì)原理圖7. 對(duì)于客戶端，與以前設(shè)計(jì)過的實(shí)驗(yàn)類似，必須在完成網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)采集的基礎(chǔ)

10、上進(jìn)行信號(hào)的分析和處理，在DRVI軟件平臺(tái)中，客戶端是通過"TCP客戶端"芯片 和"定時(shí)器"芯片 的組合來完成網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)采集功能，另外還需采用"IP地址輸入"芯片 來指定數(shù)據(jù)共享服務(wù)器的IP地址，其它的芯片則與服務(wù)器端基本相同，客戶端所需的軟件芯片數(shù)量、種類、與軟件總線之間的信號(hào)流動(dòng)和連接關(guān)系如圖6所示。 8. 在Web版的實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書中，還提供了本實(shí)驗(yàn)的參考腳本，可以直接點(diǎn)擊附錄中該實(shí)驗(yàn)?zāi)_本文件"服務(wù)器端"和"客戶端"的鏈接，將參考的實(shí)驗(yàn)?zāi)_本文件讀入DRVI軟件平臺(tái)中并運(yùn)行。服務(wù)器端實(shí)驗(yàn)效果示意圖

11、如圖7所示。 圖7 轉(zhuǎn)速測(cè)量實(shí)驗(yàn)（服務(wù)器端）效果圖9. 在電機(jī)轉(zhuǎn)子側(cè)面上貼上反光紙，將光電傳感器探頭對(duì)準(zhǔn)反光紙，調(diào)節(jié)傳感器后面的靈敏度旋鈕至傳感器對(duì)反光紙敏感，對(duì)其它部位不敏感，然后啟動(dòng)實(shí)驗(yàn)臺(tái)，調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速旋鈕使電機(jī)達(dá)到某一穩(wěn)定轉(zhuǎn)速。 10. 設(shè)定合適的門限值，點(diǎn)擊面板中的"開關(guān)"按鈕進(jìn)行測(cè)量，觀察并記錄測(cè)量的轉(zhuǎn)速值，調(diào)整傳感器的位置，同時(shí)觀察檢測(cè)到的轉(zhuǎn)速波形和傳感器位置之間的關(guān)系，并分析由此帶來的測(cè)量誤差。 11. 調(diào)節(jié)電機(jī)轉(zhuǎn)速至另一穩(wěn)定轉(zhuǎn)速，再次進(jìn)行測(cè)量。 12. 對(duì)于客戶端的分析，首先設(shè)定數(shù)據(jù)共享服務(wù)器的IP地址，然后在確保數(shù)據(jù)共享服務(wù)器端8500端口打開的前提下，點(diǎn)擊"開關(guān)"按鈕進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)采集，觀察數(shù)據(jù)共享服務(wù)器端轉(zhuǎn)速測(cè)量值隨外界條件變化而變化的情況，并記錄實(shí)驗(yàn)結(jié)果。客戶端實(shí)驗(yàn)效果示意圖如圖8所示。五.