光電傳感器轉(zhuǎn)速測量實驗指導(dǎo)書

1、光電傳感器轉(zhuǎn)速測量實驗指導(dǎo)書一. 實驗?zāi)康?. 通過本實驗了解和掌握采用光電傳感器測量的原理和方法。2. 通過本實驗了解和掌握轉(zhuǎn)速測量的基本方法。二. 實驗原理     直接測量電機轉(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。本實驗采用光電傳感器來測量電機的轉(zhuǎn)速。     由于光電測量方法靈活多樣，可測參數(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，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，將光信號轉(zhuǎn)為電信號輸出。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數(shù)等于圓盤的開孔數(shù)，因此，可通過測量光敏元件輸出的脈沖頻率，得知被測轉(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，在可以進行精確定位的情況下，在被測部件上對稱安裝多個反光片或反光貼紙會取得較好的測量效果。在本實驗中，由于測試距離近且測試要求不高，僅在被測部件上只安裝了一片反光貼紙，因此，當旋轉(zhuǎn)部件上的反光貼紙通過光電傳感器前時，光電傳感器的輸出就會跳變一次。通過測出這個跳變頻率f，就可知道轉(zhuǎn)速n。 n=f  如果在被測部件上對稱安裝多個反光片或反光貼紙，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. 實驗儀器和設(shè)備1. 計

4、算機 n臺2. DRVI快速可重組虛擬儀器平臺 1套3. 并口數(shù)據(jù)采集儀（LDAQ-EPP2） 1臺4. 開關(guān)電源（LDY-A） 1臺5. 光電轉(zhuǎn)速傳感器（LHYF-12-A） 1套6. 轉(zhuǎn)子/振動實驗臺（LZS-A）/(LZD-A) 1 臺四. 實驗步驟及內(nèi)容1. 光電傳感器轉(zhuǎn)速測量實驗結(jié)構(gòu)示意圖如圖4所示，按圖示結(jié)構(gòu)連接實驗設(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)速測量實驗結(jié)構(gòu)示意圖2. 啟動服務(wù)器，運行DRVI主程序，開啟DRVI數(shù)據(jù)采集儀電源，然后點擊DRVI快捷工具條上的"聯(lián)機注冊"圖標，選擇其中的"DRVI采集儀主卡檢測"進行

5、服務(wù)器和數(shù)據(jù)采集儀之間的注冊。聯(lián)機注冊成功后，分別從DRVI工具欄和快捷工具條中啟動"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版實驗指導(dǎo)書，在實驗?zāi)夸浿羞x擇"轉(zhuǎn)速測量"實驗，按實驗原理和要求設(shè)計該實驗。 5. 本實驗的目的是了解轉(zhuǎn)速測量的方法，并且要實現(xiàn)服務(wù)器端的數(shù)據(jù)共享功能，需要分別設(shè)計服務(wù)器端和客戶端的實驗?zāi)_本。對于服務(wù)器端，

6、首先需要將數(shù)據(jù)采集進來，藍津信息提供了一個配套的8通道并口數(shù)據(jù)采集儀來完成外部信號的數(shù)據(jù)采集過程，在DRVI軟件平臺中，對應(yīng)的數(shù)據(jù)采集軟件芯片為"藍津DAQ_A/D"芯片 ；數(shù)據(jù)采集儀的啟動采用一片"0/1按鈕"芯片 來控制；為完成轉(zhuǎn)速的計算，使用一片"VBScript腳本"芯片 ，在其中添加轉(zhuǎn)速計算的腳本，計算出電機的旋轉(zhuǎn)頻率和轉(zhuǎn)速，并通過"數(shù)碼LED"芯片 顯示出來；另外，為了控制計算的準確性，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才被認為是正常的轉(zhuǎn)速信號；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)速信號的時域波形；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"轉(zhuǎn)速測量"服務(wù)器端的實驗，所需的軟件芯片數(shù)量、種類、與軟件總線之間的信號流動和連接關(guān)系如圖5所示，根據(jù)實驗原理設(shè)計圖在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)就可以完成該實驗的設(shè)計和搭建過程。 圖5 轉(zhuǎn)速測量實驗（服務(wù)器端）設(shè)計原理圖 6. 在本實驗中，轉(zhuǎn)速的計算是通過在"VBScript腳本

8、"芯片 中添加腳本實現(xiàn)的，該芯片由內(nèi)存芯片6000來驅(qū)動，當6000中數(shù)據(jù)產(chǎn)生變化，也就是有新的采樣數(shù)據(jù)進來時，啟動"VBScript腳本" 芯片計算電機的旋轉(zhuǎn)頻率和轉(zhuǎn)速。其參考計算腳本如下：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)速測量實驗（客戶端）設(shè)計原理圖7. 對于客戶端，與以前設(shè)計過的實驗類似，必須在完成網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)采集的基礎(chǔ)

10、上進行信號的分析和處理，在DRVI軟件平臺中，客戶端是通過"TCP客戶端"芯片 和"定時器"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流動和連接關(guān)系如圖6所示。 8. 在Web版的實驗指導(dǎo)書中，還提供了本實驗的參考腳本，可以直接點擊附錄中該實驗?zāi)_本文件"服務(wù)器端"和"客戶端"的鏈接，將參考的實驗?zāi)_本文件讀入DRVI軟件平臺中并運行。服務(wù)器端實驗效果示意圖

11、如圖7所示。 圖7 轉(zhuǎn)速測量實驗（服務(wù)器端）效果圖9. 在電機轉(zhuǎn)子側(cè)面上貼上反光紙，將光電傳感器探頭對準反光紙，調(diào)節(jié)傳感器后面的靈敏度旋鈕至傳感器對反光紙敏感，對其它部位不敏感，然后啟動實驗臺，調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速旋鈕使電機達到某一穩(wěn)定轉(zhuǎn)速。 10. 設(shè)定合適的門限值，點擊面板中的"開關(guān)"按鈕進行測量，觀察并記錄測量的轉(zhuǎn)速值，調(diào)整傳感器的位置，同時觀察檢測到的轉(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量誤差。 11. 調(diào)節(jié)電機轉(zhuǎn)速至另一穩(wěn)定轉(zhuǎn)速，再次進行測量。 12. 對于客戶端的分析，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，點擊"開關(guān)"按鈕進行網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)采集，觀察數(shù)據(jù)共享服務(wù)器端轉(zhuǎn)速測量值隨外界條件變化而變化的情況，并記錄實驗結(jié)果?？蛻舳藢嶒炐Ч疽鈭D如圖8所示。五.