一種低成本電子測速儀表的設計

摘要：利用常見(jiàn)主要集成電路，設計了一種電機轉速測量?jì)x表并提出相應的測速算法；還設計了轉速信號處理電路，將脈沖信號轉化為標準的TTL電平，并通過(guò)74LS160寄存器將轉速信號顯示在LED上。該電子測速儀表具有線(xiàn)路簡(jiǎn)單、成本低、安裝調試方便和節省空間等特點(diǎn)，尤其是在簡(jiǎn)易工業(yè)系統中測量小型電機轉速上有明顯的優(yōu)勢。
關(guān)鍵詞：電子測速儀表；光電碼盤(pán)；常用集成電子器件

0 引言
轉速是各類(lèi)旋轉機械和電機運行中的一個(gè)重要物理量，在各種技術(shù)測試和監控中需要對其進(jìn)行精確的測量。隨著(zhù)技術(shù)的發(fā)展，各種轉速測量方法不斷涌現。不同的測速方法，一般測量原理或者測量工具存在差異。目前國內外常用的測速方法有光電碼盤(pán)測速法、霍爾元件測速法、離心式轉速表測速和振動(dòng)測速法。本文將介紹一種基于光電碼盤(pán)的測速法，采用常用主要集成電路器件，設計了一種低成本、實(shí)時(shí)性好、簡(jiǎn)便易行、耗時(shí)短的電機速度測量?jì)x表，并且希望本測速儀表在工業(yè)中獲得較好的應用。

1 測速原理
本文介紹的方法是通過(guò)測出轉速信號的頻率或周期來(lái)測量電機轉速的一種無(wú)接觸測速法。采用光電碼盤(pán)安裝在轉子端軸上，隨著(zhù)電機的轉動(dòng)，光電碼盤(pán)也跟著(zhù)一起轉動(dòng)，如果有一個(gè)固定光源照射在碼盤(pán)上，則可利用光敏元件來(lái)接收光，接收到光的次數就是碼盤(pán)的編碼數。若編碼數為l，測量時(shí)間為t，測量到的脈沖數為N，則轉速n=(N／t*l)*60。這里，碼盤(pán)圓周上進(jìn)行等分等寬的透光條碼和遮光條碼，遮光條碼數為60，以保證脈沖頻率與轉速數值相等。

2 測速儀表的電路設計
選用NE555、74LS123、74LS160、LF347等主要集成電路制作電機測速儀表，整個(gè)儀表的電路圖包括測速電路及整形電路、轉換電路、定時(shí)電路及顯示電路等，系統的實(shí)現框圖如圖1所示。

若編碼數為l，測量時(shí)間為t，測量到的脈沖數為N，則轉速n=(N／t*l)*60。測速時(shí)，①、②端(波形相同，幅度不同)不斷輸出方波，當③端波形為高電平時(shí)，數碼管不斷閃爍0，而在③端波形為低電平時(shí)，計數器保持，數碼管顯示的數據就是所測電機的轉速n。在③端的脈沖上升沿時(shí)，由④端輸出一個(gè)負脈沖使計數器復位，并開(kāi)始下一次采樣計數。要注意的是④端的復位信號的持續時(shí)間要遠小于①、②端的脈沖周期，復位信號持續時(shí)間為3～4μs，不影響測速精度。本儀表中各器件參數已經(jīng)過(guò)調試，測速波形圖如圖2所示。