无线光电转速测量仪的制作方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种无线光电转速测量仪，测量仪由测量仪主机和转速测量台组成，测量仪主机上设置有液晶屏、选择按键，功能按键、开关按键和接收天线；转速测量台由电动机、测量齿盘、光电传感器测量槽和信号发射天线组成，转速测量台上设置有开关按键、功能旋钮、速度调节旋钮和方向旋钮；测量仪主机和转速测量台内具有微处理器芯片和无线发射与接收芯片。本测量仪通过对光电传感信号的处理和微处理器的计算，能实现对不同转速的实时计算测量、显示和无线传输等功能，适合于电工学、物理等课程的测量与教学实验。
【专利说明】无线光电转速测量仪
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种无线光电转速测量仪，属于电子技术应用和实验应用的领域。
【背景技术】
[0002]转速测量是转动物体动力机械性能测试中的一个重要内容，在航空航天、船舶动力及旋转机械等应用领域，转速信号也是一个重要的监控参数，转速的大小和变化能显示机械转动是否正常，不仅反映系统的工作状态，而且也决定了其他性能参数，尤其在控制系统中起着极其重要的作用，其测量的准确度和可靠性直接影响着系统的控制精度及安全性倉泛。
[0003]随着现代科学的进步，许多军事、工业领域对转速测量系统的精度、体积、抗干扰的要求越来越高，可靠的快速、高精度转速测量系统显得至关重要。
[0004]转速测量按传感器的安装方式可分为:接触式和非接触式。接触式测量方式由于常常要求测量时，测量轴与被测量轴需保持在一条直线上，所以一般应用于中低转速测量。
[0005]光电传感器是光电检测系统中实现光电转换的关键元件，它把被测量的变化转换成红外等光信号的变化，然后借助光电元件进一步将光信号转换成电信号。光电检测方法具有精度高、反应快、抗干扰能力强等优点，而且可测参数多，传感器的结构简单。光电式传感器在检测和控制的应用非常广泛。
[0006]虽然，市场上已有用于转速的测量仪器，但都是一体化的成品，学生仍难以具体的理解和掌握测量的原理和方法，而无线传输技术，则可以实现远距离地测量电机的转动情况，本测量仪使用光电传感方式来进行测速，它是一种非接触式测量，测量仪通过对光电信号的处理和微处理器的计算，能实现对不同转速的实时计算测量、显示和无线传输等功能，具有响应快、准确度高等优点，适合于电工学、物理等课程的测量与教学实验。
实用新型内容
[0007]针对现有的测量和实验仪器的不足，本实用新型提供一种可无线测量的转速测量仪，方便理解和掌握转速测量的光电传感技术和信号无线传输技术，本无线光电转速测量仪结合光电传感器、微处理器和无线信号发射和接收，并采用了三种测量齿盘，可使学生能更好的理解和掌握转速测量的原理和方法。
[0008]测量仪由测量仪主机和转速测量台组成，测量仪主机上设置有液晶屏、选择按键，功能按键、开关按键和接收天线；转速测量台由电动机、测量齿盘、光电传感器测量槽和信号发射天线组成，转速测量台上设置有开关按键、功能旋钮、速度调节旋钮和方向旋钮；测量仪主机和转速测量台内都具有微处理器芯片和无线发射与接收芯片。
[0009]本测量仪采用了光电传感式的转速测量方式，当电动机转动时，利用光电传感器通过测量齿盘进行光电信号采样，同时通过测量齿盘对光路的间歇遮挡使光电接收管接收到的信号变为光脉冲。[0010]本测量仪的转速测量台上固定有电动机，通过转速测量台上的速度调节旋钮，可对配有的电动机转速进行调节，并结合功能选择开关，将有不同齿孔的测量齿盘中心固定在电动机转轴上，然后将测量齿盘放置在光电传感器测量槽中间进行不同转速的测量，在传感测量槽中间刻有刻度尺，方便准确的放置测量齿盘。同时，本测量仪还设置有转速的方向旋钮，可对电动机的转动方向进行设定，本测量仪可通过测量齿盘的匹配进行实际电机转速的测量。
[0011]本实用新型的测量仪主机和转速测量台内的微处理器芯片采用的是TI公司新推出的一款高性能16位的微处理器MSP430F2012。它内置工作频率最高达16MIPS，超低功耗，平时工作在睡眠状态节省电能，中断发生时能够在不足Iys的时间内从超低功耗500nA待机模式唤醒到全速工作模式。具有128K可在线编程存储器，在外围功能器件方面，MSP430F2012还集成了 10位AD、16位定时器、捕获比较器、看门狗定时器、掉电检测、USI通讯模块等，MSP430F2012可满足对低功耗高性能的需要。
[0012]本测量仪的测量齿盘与电动机转轴是可拆卸的连接方式，其测量齿盘有一个齿孔、对称于直径的二个齿孔和垂直对称的四个齿孔三种类型，齿孔缺口对应弧度为30°，可分别应用于不同的转速的测量情况，并可与单齿孔的测量盘比较在不同测量方式下的测量方法及对转速测量误差的影响。
【专利附图】
【附图说明】
[0013]图1是测量仪主机外观图，其中的I是液晶屏、2是选择按键、3是功能按键、4是开关按键、5是接收天线。
[0014]图2是转速测量台的组成图。其中的6是电动机，7是发射天线，8是开关按键，9是功能旋钮，10是速度调节旋钮，11是方向旋钮，12是光电传感器测量槽，13是测量齿盘，14是光电传感器，15是电动机轴。
[0015]图3是对称于直径的二个齿孔的测量齿盘平面图。
【具体实施方式】
[0016]结合附图，下面具体说明无线光电转速测量仪的工作和具体实施情况。
[0017]本测量仪光电传感器测量槽内具有光电传感器，其光电传感器选用倍加福公司生产的ML100-8-H-350RT光电传感器，该传感器具有背景抑制功能，最大检测距离350mm，输出为NPN型。利用光的漫反射原理，光电传感器产生脉冲调制信号，经测量齿盘的反射，如果接收器的反射光超过设定的阈值，则输出高电平信号；如果测量齿盘不存在，接收的信号较弱，则输出低电平信号。实验中，将传感器置于距测量齿盘约150_的位置，每当测量齿盘扫过光电传感器的光束时，传感器将输出一个脉冲信号。
[0018]本测量仪的无线发射和接收芯片采用TI公司的CCl 100，CCllOO是一种低成本真正单片的UHF收发器，是专为低功耗无线应用而设计。电路主要设定为在315、433、868和915MHz的ISM工业和医学频段及SRD短距离设备频段，最高工作速率500kbps，支持2-FSK、GFSK和MSK的调制方式，具有高灵敏度和低数据包误码率，内置硬件CRC检错和点对多点通信地址控制，较低的电流消耗，可编程控制的输出功率，对所有的支持频率可达+1dBm,支持低功率无线唤醒功能，支持传输前自动清理信道访问，同时模块可软件设地址，软件编程非常方便。
[0019]本测量仪的转速测量的电路系统主要包括:光电传感器电路、信号的处理以及信号发射与接收电路。当电动机旋转时，由于测量齿盘上齿孔的遮挡，其光电传感器的接收管只能接收到时断时续的光信号，信号处理系统将接收管接收的光信号转换为脉冲电信号，光电传感器的光电信号通过信号处理电路和A/D转换，把光电传感器所输出的脉冲信号转换为数字信号送入微处理器，并将信号通过CCllOO无线发射出去，最后信号由测量仪主机的CCllOO接收后，由微处理器对接收到的脉冲计数，根据脉冲电信号的数目及所用时间就可计算出电机的转速，最后通过液晶屏将转速情况显示出来。
[0020]本测量仪的电动机固定在转速测量台的上部，并由专用驱动芯片控制转速，采用的直流电动机的工作电压为24V，使用的调速电路是专用驱动集成芯片L298N，它的输出电流为2A，最高电流4A，最高工作电压50V，可以驱动感性负载，其输入端可以与微处理器直接相联，很方便地受微处理器控制进行调速，同时，也可以很方便的实现电机的正反转。电机转速的调整使用可编程计数器阵列PCA方式，PCA的5个16位捕捉/比较模块都可以独立地配置成脉宽调制输出PWM工作模式，通过改变PWM输出信号的占空比，从而达到对电动机转速的调控。
[0021]本测量仪的液晶屏采用低电压、低功耗带中文字库的128X64液晶显示屏。它具有4/8位并行、2线或3线串行多种接口方式，其显示分辨率为128 X 64，内置8192个16 X 16点汉字和128个16X8点ASCII字符集。该模块接口方式灵活，操作指令简单、方便，可以显示8X4行16X16点阵的汉字，也可完成图形显示，可构成全中文人机交互图形界面。
[0022]本测量仪通过对光电传感信号的处理和微处理器的计算，能实现对不同转速的实时计算测量、显示和无线传输等功能，适合于电工学、物理等课程的测量与教学实验。
【权利要求】
1.一种无线光电转速测量仪，测量仪由测量仪主机和转速测量台组成，其特征是:测量仪主机上设置有液晶屏、选择按键，功能按键、开关按键和接收天线；转速测量台由电动机、测量齿盘、光电传感器测量槽和信号发射天线组成，转速测量台上设置有开关按键、功能旋钮、速度调节旋钮和方向旋钮；测量仪主机和转速测量台内都具有微处理器芯片和无线发射与接收芯片。
2.根据权利要求1所述的无线光电转速测量仪，其特征是:其测量仪主机和转速测量台内的微处理器芯片采用的是TI公司新推出的高性能16位的微处理器MSP430F2012，其无线发射和接收芯片采用的是TI公司的CCl 100。
3.根据权利要求1所述的无线光电转速测量仪，其特征是:其测量齿盘与电动机转轴是可拆卸的连接方式，其测量齿盘有一个齿孔、对称于直径的二个齿孔、垂直对称的四个齿孔三种类型，齿孔缺口对应弧度为30°。
4.根据权利要求1所述的无线光电转速测量仪，其特征是:其光电传感器测量槽内具有光电传感器。
【文档编号】G01P3/36GK203825873SQ201420266443
【公开日】2014年9月10日 申请日期:2014年5月23日 优先权日:2014年5月23日
【发明者】汪建, 陈涛, 杨文翰, 杨橙 申请人:四川农业大学, 汪建