基于紅外線(xiàn)光電開(kāi)關(guān)的測速系統設計與應用

隨著(zhù)現代科技的不斷進(jìn)步，各個(gè)領(lǐng)域對測速系統的應用越來(lái)越多，同時(shí)也對測速精度的要求日益苛刻。文中提出一種基于紅外線(xiàn)光電開(kāi)關(guān)的測速系統，采用NI6251高速數據采集卡以及LabVIEW軟件設計代替了傳統的基于單片機或FPGA等自行設計的硬件電路所組成的數據采集分析系統，提高了測速系統的可靠性和測量精度。文中介紹了整個(gè)測速系統的工作原理、結構設計和軟件設計，并進(jìn)行了系統的誤差分析?，F場(chǎng)試驗結果證明，該方法能夠將高速直線(xiàn)運動(dòng)物體的測試誤差保證在0.0015%以?xún)取?/p>本文引用地址：http://dyxdggzs.com/article/161435.htm

　　1 測速系統工作原理

　　紅外光電開(kāi)關(guān)測速是通過(guò)2 個(gè)光電開(kāi)關(guān)之間的距離s 以及測量運動(dòng)物體通過(guò)2 個(gè)光電開(kāi)關(guān)的時(shí)間間隔t 然后做除法而得到其平均速度的測速方法。

　　當無(wú)運動(dòng)物體遮擋光電開(kāi)關(guān)時(shí)，光電開(kāi)關(guān)的接收端輸出高電平信號，當有物體經(jīng)過(guò)遮擋時(shí)，光電開(kāi)關(guān)的接收端輸出低電平信號。即當高速物體經(jīng)過(guò)一對光電開(kāi)關(guān)時(shí)會(huì )先后形成2 個(gè)高電平到低電平的脈沖信號。通過(guò)計時(shí)周期的方式測出這2 個(gè)下降沿之間的計數周期個(gè)數n，計時(shí)原理如圖1 所示。

　　圖1 計時(shí)原理圖

　　根據計時(shí)原理可得到計時(shí)時(shí)間t：

　　運動(dòng)物體在s 上的平均速度：

　　2 系統設計

　　通過(guò)對測速原理的分析可知，s 可以由刻度尺直接測量得出，因此測速系統主要由計時(shí)電路和軟件除法運算單元構成。計數器在第1 個(gè)脈沖信號的下降沿開(kāi)始計時(shí)，在第2 個(gè)脈沖信號的下降沿停止計時(shí)，而后將得到的計時(shí)時(shí)間傳送給上位機軟件進(jìn)行處理得到測量值。

　　2.1 計時(shí)電路設計

　　計時(shí)電路是基于NI6251 內部時(shí)鐘計數器來(lái)設計的， 相比較一般51 單片機12MHz 的晶振和FPGA的50MHz 的晶振，NI6251 所提的80MHz 晶振計數精度更高，測速時(shí)2 個(gè)光電開(kāi)關(guān)所產(chǎn)生的脈沖信號時(shí)間間隔會(huì )被更準確地記錄。計時(shí)電路設計如圖2 所示。

　　圖2 計時(shí)電路設計圖