數(shù)字式轉速測量儀PPT 湯亞君

數(shù)字式轉速測量儀PPT湯亞君第1頁，共18頁，2023年，2月20日，星期六1概述本文介紹了一種非接觸式的數(shù)字式紅外光電轉速測量儀電路，這種紅外線光電反射式轉速儀無需接觸轉動體，有專門的探頭裝置發(fā)射紅外線，同時接收從被測物體反射回來的紅外線，通過光電轉換變?yōu)殡娏餍盘?。?頁，共18頁，2023年，2月20日，星期六2設計原理第3頁，共18頁，2023年，2月20日，星期六3單元電路的設計3.1紅外光電測速電路的設計3.2整形濾波電路3.3鎖相倍頻電路的設計3.4秒脈沖電路的設計3.5秒脈寬電路的設計3.6計數(shù)控制門3.7延時清零單元3.8計數(shù)譯碼顯示電路3.9直流穩(wěn)壓電源的設計第4頁，共18頁，2023年，2月20日，星期六

3.1紅外光電測速電路的設計

測量轉速的探頭經(jīng)常用透鏡系統(tǒng)，根據(jù)光學的反射原理，發(fā)射管和接收管都固定在探架上，通過透鏡聚焦，在探測架中間用半透膜既能使反射的紅外線射向轉動物體，又能使由轉動物體反射回來的紅外線通過半透膜射向接收管?？稍谵D動物體上貼上一小片紅外線反射紙，它能定向反射紅外線，使接收管更好的接收到反射回來的紅外線。

探測器示意圖第5頁，共18頁，2023年，2月20日，星期六光電轉換電路用光敏三極管3DU5C作為光電轉換器。光照射產(chǎn)生的光電流相當于三極管的基極電流，由于光敏三極管具有對光信號的放大作用，通過光敏三極管就得到了隨輸入的光變化而放大的電信號。光電轉換電路第6頁，共18頁，2023年，2月20日，星期六3.2整形濾波電路

本設計采用兩個反向器及電阻電容來實現(xiàn)整形濾波。兩個反向器的遲延對信號進行整形，光電轉換后的脈沖信號經(jīng)過反相器1，2的整形，可以有效的克服噪聲，提高電路的抗干擾能力。整形后的脈沖信號經(jīng)過濾波器，再經(jīng)門3相，便得到頻率與轉速相對應的轉速脈沖信號。

第7頁，共18頁，2023年，2月20日，星期六3.3鎖相倍頻電路的設計

為了提高測量精度、縮短測量時間，必須對光電轉換電路產(chǎn)生的信號進行60倍頻。倍頻電路對提高精度有決定作用，實現(xiàn)倍頻的方法很多，但用鎖相倍頻最簡單最經(jīng)濟。下面是鎖相倍頻原理框圖。從圖中可以看出，整形濾波后產(chǎn)生的脈沖信號，從鎖相環(huán)的鑒相電路輸入，鑒相電路將其與壓控振蕩器輸出信號進行相位比較，產(chǎn)生對應于兩個信號相位差的電壓，這個電壓經(jīng)環(huán)路濾波器濾波后，變?yōu)槠交闹绷麟妷盒盘枺拥綁嚎卣袷幤鞯妮斎攵薞CO上，則壓控振蕩器上的輸出頻率就受此輸入電壓鎖相倍頻的原理框圖第8頁，共18頁，2023年，2月20日，星期六的控制，使VCO產(chǎn)生的振蕩信號頻率改變，變化的頻率信號經(jīng)過由兩片74LS160組成的分頻器進行60分頻后，送回相位比較器的比較信號輸入端，當環(huán)路達到鎖定后，輸入信號和反饋信號的頻率完全相同，因而VCO輸出信號的頻率就是輸入信號頻率的60倍，然后將該信號送入計數(shù)控制門，作為其中的一個控制信號，計數(shù)控制門的另一個輸入信號為下文將提到的秒脈寬信號。第9頁，共18頁，2023年，2月20日，星期六鎖相倍頻電路鎖相倍頻電路具體接線圖如圖整形濾波電路輸出的矩形脈沖送入鎖相倍頻電路的信號輸入端AIN，即腳14，輸出信號從的第二相位比較器輸出端腳4取出，60分頻后產(chǎn)生的反饋信號送回信號比較器的BIN端，即腳3。第10頁，共18頁，2023年，2月20日，星期六3.4秒脈沖電路的設計

秒脈沖電路由信號源及五片組成的分頻電路組成。其中，信號源由振蕩穩(wěn)定的晶體振蕩器和門電路組成，是一個正反饋的自激振蕩電路，可產(chǎn)生的方波信號，經(jīng)過分頻后獲得“1秒”信號，即標準秒脈沖信號。門為隔離門，防止后面電路對晶體振蕩電路產(chǎn)生影響。

秒脈沖電路第11頁，共18頁，2023年，2月20日，星期六3.5秒脈寬電路的設計

秒脈寬電路產(chǎn)生寬度為1秒的脈沖信號，作為計數(shù)控制門的一個輸入信號，這里將秒脈沖信號經(jīng)過再一次二分頻得到。二分頻電路由主-從D型觸發(fā)器CC4013組成。第12頁，共18頁，2023年，2月20日，星期六3.6計數(shù)控制門

上述鎖相倍頻電路和秒脈寬電路產(chǎn)生的兩個信號是計數(shù)控制門的兩個輸入信號，這里計數(shù)控制門采用與非門74LS20。鎖相倍頻電路產(chǎn)生的是轉速脈沖信號，而秒脈寬電路產(chǎn)生的寬度為1秒的脈沖信號則是取樣時間信號，兩個信號配合起來，使控制門嚴格地開放1秒鐘，在這1秒內(nèi)，允許被測信號通過，計數(shù)單元則記下這1秒內(nèi)的被測信號數(shù)。下圖為計數(shù)控制門的波形分析圖，圖中信號a為鎖相倍頻電路產(chǎn)生的信號，信號b是秒脈寬信號，信號c是經(jīng)過與非門后產(chǎn)生的信號。第13頁，共18頁，2023年，2月20日，星期六3.7延時清零單元

延時復位信號由延時單穩(wěn)和清零單穩(wěn)構成的延時單元來實現(xiàn)，用一片CMOS集成電路CC4098就可以了。其電路如圖所示。雙單穩(wěn)產(chǎn)生兩個寬度的脈沖，前一個作為送數(shù)脈沖去打開寄存器的門，用后一個脈沖對計數(shù)器清零，

第14頁，共18頁，2023年，2月20日，星期六3.8計數(shù)譯碼顯示電路

由于CC40110具有計數(shù)譯碼鎖存功能，所以采用十進制加減法計數(shù)器來完成計數(shù)譯碼鎖存，且它能直接驅動熒光管顯示，而不需加功率放大，可使電路簡單。因為該電路的轉數(shù)最高是9999轉/min，所以采用4片CC40110即可。顯示電路采用共陰極數(shù)碼管5011。

第15頁，共18頁，2023年，2月20日，星期六3.9直流穩(wěn)壓電源的設計

5V直流穩(wěn)壓電源電路圖直流穩(wěn)壓電源一般由電源變壓器,整流濾波電路及穩(wěn)壓電路所組成.本電源設計穩(wěn)壓部分選用輸出電壓固定的三端集成穩(wěn)壓器，利用三端集成穩(wěn)壓器可以方便地構成固定輸出的穩(wěn)壓電源。

第16頁，共18頁，2023年，2月20日，星期六4結束語

本設計是基于轉速測量電路展開的，首先闡述了轉速測量的精度對工業(yè)生產(chǎn)的重要性，轉速是電動機極為重要的一個狀態(tài)參數(shù),在很多運動系統(tǒng)的測控中,都需要對電機的轉速進行測量,轉速測量的精度直接影響系統(tǒng)的控制情況,它是關系測控效果的一個重要因素；電路由穩(wěn)壓電源、紅外光電轉換電路、整形濾波電路、鎖相倍頻電路、秒脈沖電路、秒脈寬電路、