一種基于單片機(jī)的電機(jī)轉(zhuǎn)速檢測儀設(shè)計(jì)【文獻(xiàn)綜述】

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1、畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）文獻(xiàn)綜述題目：一種基于單片機(jī)的電機(jī)轉(zhuǎn)速檢測儀設(shè)計(jì)專業(yè)：電子信息工程一、前言電動(dòng)機(jī)的檢測技術(shù)的發(fā)展得力于微電子技術(shù)、電力電子技術(shù)、傳感器技術(shù)、永磁材料技術(shù)、電動(dòng)控制技術(shù)、微機(jī)應(yīng)用技術(shù)等。正是這些技術(shù)的不斷發(fā)展使電機(jī)檢測技術(shù)在近20多年來發(fā)生了非常大的變化，其中電動(dòng)機(jī)的檢測系統(tǒng)已經(jīng)由模擬控制逐漸向以單片機(jī)為主的微處理器檢測轉(zhuǎn)變，形成數(shù)字和模擬混合的檢測系統(tǒng)和純數(shù)字的檢測系統(tǒng)，并向全數(shù)字化測量方向快速發(fā)展著。長期以來，用單片機(jī)檢測電機(jī)轉(zhuǎn)速因?yàn)槠潇`活，簡便，小巧等諸多優(yōu)點(diǎn)廣泛地應(yīng)用于數(shù)控機(jī)

2、床、工業(yè)機(jī)器人等工廠自動(dòng)化的設(shè)備中。隨著現(xiàn)代化生產(chǎn)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，各個(gè)行業(yè)對測速的方法需求愈益增加，并且對其性能也提出了更高的需求。故而研究并制造高性能、高可靠性的電機(jī)轉(zhuǎn)速檢測系統(tǒng)具有非常重要的意義。二、主題從本世紀(jì)開始，國內(nèi)外的電機(jī)檢測系統(tǒng)正朝著高精度、高智能化，小型化等方面發(fā)展。基于單片機(jī)為核心的電機(jī)轉(zhuǎn)速檢測系統(tǒng)目前已經(jīng)廣泛地應(yīng)用于數(shù)控機(jī)床、工業(yè)機(jī)器人等工廠的自動(dòng)化設(shè)備中，但是總體的水平確還有待提高，和日本，德國，美國等先進(jìn)的國家相比，有著較大的差距。當(dāng)前，我國在這方面的總體技術(shù)水平處于20世

3、紀(jì)90年代中后期。在很多的運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)的測量中，都需要對電機(jī)的轉(zhuǎn)速來進(jìn)行測量，速度的測量的精度直接影響著系統(tǒng)的運(yùn)行的情況，它是關(guān)系著檢測效果的一個(gè)非常重要的因素。而在電機(jī)的轉(zhuǎn)速測量中，影響測量精度的主要因素有兩個(gè)：一是采樣點(diǎn)的數(shù)量，采樣點(diǎn)越多，速度測量的結(jié)果就會越精確，尤其是對于低轉(zhuǎn)速的測量。二是采樣的頻率：采樣的頻率越高，采樣的數(shù)據(jù)就會越準(zhǔn)確，而且可以有效地避免誤采數(shù)據(jù)的現(xiàn)象。要使電機(jī)轉(zhuǎn)速的測量的結(jié)果準(zhǔn)確，首先需要確定一個(gè)非常精確的時(shí)鐘頻率，在準(zhǔn)確的時(shí)段內(nèi)，準(zhǔn)確地測得旋轉(zhuǎn)的圈數(shù)就可以準(zhǔn)確地算出它的轉(zhuǎn)

4、速。由于單片機(jī)的主振頻率非常高，提供的時(shí)鐘相當(dāng)?shù)鼐_，再加上它內(nèi)含計(jì)數(shù)器，用它來測量電機(jī)的轉(zhuǎn)速是非常合適的。[18]測量電機(jī)的轉(zhuǎn)速的第一步就是要將電機(jī)的轉(zhuǎn)速表示為單片機(jī)可以識別的脈沖信號，從而進(jìn)行脈沖的計(jì)數(shù)。霍爾器件作為一種轉(zhuǎn)速測量系統(tǒng)的傳感器，具有結(jié)構(gòu)牢固，體積小、壽命長、重量輕、安裝方便等優(yōu)點(diǎn)。當(dāng)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，帶動(dòng)傳感器會產(chǎn)生對應(yīng)頻率的脈沖信號，經(jīng)過信號處理之后輸出到計(jì)數(shù)器或其他的脈沖計(jì)數(shù)裝置，進(jìn)行轉(zhuǎn)速的測量。在實(shí)際的使用中，一般需要一個(gè)鐵質(zhì)的測速齒輪，齒厚大于2mm即可，將之固定在待測轉(zhuǎn)速的軸

5、上。[17]當(dāng)前，電機(jī)轉(zhuǎn)速測量的方法有兩種：頻率法和周期法。這兩種測速方法都是對脈沖進(jìn)行測量，但是測速的范圍都受到了一定的限制。頻率法：在規(guī)定的檢測時(shí)間內(nèi)，測量計(jì)數(shù)脈沖的個(gè)數(shù)。雖然檢測時(shí)間一定，但檢側(cè)的起止時(shí)間具有隨機(jī)性，當(dāng)被測轉(zhuǎn)速較高或電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)一圈后發(fā)出的轉(zhuǎn)速脈沖信號個(gè)數(shù)較多時(shí)，才有較高的測量精度，并且測量準(zhǔn)確度隨轉(zhuǎn)速的降低而減小。該方法適合于高速測量。周期法:即m量信號發(fā)出脈沖個(gè)數(shù)所需的時(shí)間。該方法在被m轉(zhuǎn)速較低(相鄰兩個(gè)轉(zhuǎn)速脈沖信號間隔時(shí)間較大)時(shí)，才有較高的測量精度，其測量準(zhǔn)確度隨著轉(zhuǎn)速的

6、降低而增大。適于低速測量。一當(dāng)前，常用的檢測方法有：數(shù)字式測量方法和電磁式轉(zhuǎn)速傳感器檢測方法。轉(zhuǎn)速數(shù)字式測量方法：轉(zhuǎn)速數(shù)字式測量方法是利用轉(zhuǎn)速的傳感器的輸出脈沖頻率與轉(zhuǎn)速成正比的原理，使電磁式轉(zhuǎn)速的傳感器與設(shè)備的同軸連接.根據(jù)脈沖信號發(fā)生器發(fā)出的脈沖速度和序列，測量轉(zhuǎn)速并判別其轉(zhuǎn)動(dòng)方向。電磁式轉(zhuǎn)速傳感器檢測方法：傳感器將電機(jī)的轉(zhuǎn)速信號轉(zhuǎn)變?yōu)殡娒}沖信號再經(jīng)過處理后進(jìn)行脈沖計(jì)數(shù)。晶體振蕩的電路主要是給單片機(jī)提供時(shí)鐘。信號經(jīng)過外部中斷0輸人到單片機(jī)，進(jìn)行脈沖計(jì)數(shù)，定時(shí)/計(jì)數(shù)器TO用來定時(shí)，然后進(jìn)行相關(guān)的

7、計(jì)算，輸出數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速的顯示。利用單片機(jī)芯片，傳感器，LED數(shù)碼顯像管等，采用上述方法即可高效簡便的完成測量。其中用于電機(jī)轉(zhuǎn)速檢測的傳感器主要有光電式和磁電式兩種：以光電式為例。測速輪轉(zhuǎn)動(dòng)，通過光柵傳感器，經(jīng)光電轉(zhuǎn)換元器件會產(chǎn)生一個(gè)脈沖信號，再通過整形電路以方波的信號的形式輸人到單片機(jī)，處理后顯示出來，實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速的測量。為了滿足誤差要求，測量時(shí)間應(yīng)該盡可能地短，測精度應(yīng)該盡可能的高。綜合兩種測速方法的各自的優(yōu)點(diǎn)，在周期法測速的基礎(chǔ)之上，在保證測量的精度的前提下，實(shí)現(xiàn)對轉(zhuǎn)速的精確測量。一般情況下，基于

8、光電傳感器/霍爾傳感器的轉(zhuǎn)速測量系統(tǒng)都能準(zhǔn)確的完成電機(jī)轉(zhuǎn)速的測量。但是采用集成霍爾傳感器敏感速率信號，具有頻率響應(yīng)快、抗干擾能力強(qiáng)等諸多特點(diǎn)。而光電轉(zhuǎn)速系統(tǒng)的傳感器的設(shè)計(jì)精密、應(yīng)用方便，使用范圍較為廣泛。光電轉(zhuǎn)速系統(tǒng)的傳感器的優(yōu)點(diǎn)很多：結(jié)構(gòu)緊湊、運(yùn)行穩(wěn)定、不會對被測量軸形成額外負(fù)載等。但在粉塵環(huán)境、機(jī)床側(cè)面和底部等惡劣環(huán)境下，光電傳感器的轉(zhuǎn)速測量方法誤差較大，而對于窄縫隙的環(huán)境，霍爾傳感器就無法完成轉(zhuǎn)速測量。基于單片機(jī)的無線電機(jī)轉(zhuǎn)速的測量系統(tǒng)，不但應(yīng)用于惡劣環(huán)境下的電機(jī)轉(zhuǎn)速測量，而