专利名称：防止转速测量值跳动的装置及其方法
技术领域：
本发明涉及一种测速装置及其测速方法，特别涉及一种防止转速测量值跳动的装
置及其方法。
背景技术：
转速测量在加工制造测量中很重要，转速测量方法有很多，如(1)永磁直流测速发电机测速，它灵敏度高，线性误差小，但有刷结构是其固有的缺陷；(2)间接测速法，由转子位置信号生成转速信号，省去了专门的电磁或光电测速部件，运用集成电路实现间接测速，方便、简单，间接测速法主要使用于小型电动机；以上测试方法所用设备简单，成本低廉，但是测速精度太低。(3)光电测速是一种较通用的测速方法，普通光电方法测低速时精度低，用光电码盘测速精度高，但是价格昂贵；(4)无刷直流测速发电机测速，如霍尔无刷直流测速与电动机一体化的方波无刷直流测速等，设计新颖，结构简单紧凑，体积小，性能较好；该方法所用设备价格昂贵。 中国专利说明书CN1544803A公开了一种用于测量并调节微型飞艇发动机的装置，包括发动机转速测量传感装置、控制箱和舵机，该发动机转速测量装置的结构是发动机转轴上固定安装一块磁铁，靠近磁铁处安装霍尔传感器探测头，霍尔传感器探测头连接一个控制箱。该发明采用霍尔传感器测量发动机转速，能基本保证测速的准确，该霍尔传感其固定安装在机座上，实现了对发动机的非接触转速测量，但是在实际使用中发现即使实际转速是稳定的，但测出的转速值不稳定，反应在个位数不停变化，经分析，原因是脉冲序列与测量时间之间缺少同步机制，处于游离状态，正是这种游离状态，导致了每次测出的脉冲数不一致。如附图2所示在相同的测量时间t内，由于计时的起始点不一样，导致在同样的时间t内，第一个脉冲图中测到5个脉冲，第二个脉冲图中测到4个脉冲，这样测得的数据不够精确。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种在测速时，每次测量时间t的上升沿与被测
脉冲的上升沿对齐，即每次都从被测脉冲的上升沿开始计时，然后再记录脉冲数从而达到
精确测速防止了转速测量值跳动的防止转速测量值跳动的装置及其方法。 为解决上述技术问题，所述的防止转速测量值跳动的装置，包括离心机主轴，安装
在该主轴上与之同步旋转的测速盘和测速传感器装置，该测速传感器装置由以下部件组
成安装在所述的测速盘上的均匀分布的n个小磁铁，靠近小磁铁处固定安装有一个霍尔
元件传感器，其特征在于所述的霍尔元件传感器连接一 PLC控制器，该控制器提供具有中
断功能的高速计数器HSC和定时中断STI ;所述的小磁铁数量为6个；所述的PLC控制器为
MicroLogix1500。 实施所述的防止转速测量值跳动的装置的方法， 1)先对高速计数器HSC设定一个较小值N，并对该高速计数器HSC清零；
2)当实时计数器的值与高速计数器HSC设定值N相同时，高速计数器HSC向PLC控制器发出中断请求，表示找到脉冲上升沿，要求立即启动定时中断STI ;
3)PLC控制器在较短的时间内相应高速计数器HSC的中断请求，在高速计数器HSC中断调用子程序中启动定时中断STI，同时对高速计数器HSC设定一个较大的值M，对定时中断STI设定一个时间T，然后从中断调用中返回； 4)然后，高速计数器HSC计数，定时中断STI计时，当定时中断STI计时到达预定值T时向PLC控制器发出中断请求，PLC控制器在较短时间内响应定时中断STI的中断请求； 5)接着，在中断请求STI中断子程序中，关闭中断请求STI，读取HSC的实时计数
值P，计算转速值； 6)重复前面l-5步骤。 所述的实施防止转速测量值跳转的装置的方法，其特征在于所述的高速计数器HSC设定的较小值N为2，高速计数器HSC设定的较大值M为10000。 本发明从高速计数器HSC发出中断请求到PLC控制其的CPU开始响应中断，这段时间称为中断等待时间，这段时间直接影响上升沿的对齐程度。如图3的实际CPU扫描过程，查手册可知，输入扫描，输出扫描和通讯3个步骤其中3个0 s表示实际没有使用，实际中断等待时间T大概为300 s ;中断可以在CPU操作周期的任一点发生，如果中断请求发生在内务处理的刚开始，中断等待时间将是最长的，耗时T为300 s，最坏情况详见图4，这样可以基本看成每次测量时间t的上升沿与被测脉冲的上升沿对齐，即每次都从被测脉冲的上升沿开始计时，使每个测量时间t内测得的脉冲数基本相同，测速精确，防止了转速测量值的跳动。该发明测速精度高，可以达到现有技术光电技术测速的精度，但是成本只有该方法的一半。
下面结合附图对本发明作进一步说明 图1为本发明防止转速测量值跳动的装置及其方法的软件控制流程框图。 图2为现有技术中由于计时的起始点不一样，导致在同样的时间t内所含脉冲数
不同的脉冲分布图。 图3为本发明防止转速测量值跳动的装置及其方法的PLC控制器的实际扫描过程框图。 图4为本发明防止转速测量值跳动的装置及其方法实际测速的脉冲分布图。
具体实施例方式
数字测速基本原理测量单位时间内输入多少脉冲数。显然脉冲频率越高转速就越高，反之转速就越低。 以LC-6M离心机测速为例，LC-6M离心机主轴上装有一个测速盘，盘的圆周上均匀分布有6个小磁铁，测速盘跟随离心机主轴一起旋转。在离开小磁铁较小间隙处固定安装有一个霍耳元件传感器，主轴旋转时小磁铁依次通过霍耳元件，<formula>formula see original document page 5</formula> 每旋转一周传感器产生6个脉冲，用t表示测量时间，而对应t的脉冲数用p表示，就可以用公式(1-1)计算转速n。
其中式中t表示测量时间，单位S ;p表示对应时间t内测到的脉冲数；n表示转
速，单位r/min。 实际使用时，用STI定时器来确定测量时间t，用HSC来记录时间t内输入的脉冲数P。有了 t和p就用上式可以算出实际转速n。 本发明防止转速测量值跳动的装置，包括离心机主轴，安装在该主轴上与之同步旋转的测速盘和测速传感器装置，该测速传感器装置由以下部件组成安装在所述的测速盘上的均匀分布的n个小磁铁，靠近小磁铁处固定安装有一个霍尔元件传感器，所述的霍尔元件传感器连接一 PLC控制器，该控制器提供具有中断功能的高速计数器HSC和定时中断STI。实验室中使用的PLC,是Rockwell公司的MicroLogix1500， PLC提供响应为20kHz具有中断功能的高速计数器(HSC)，同时提供可选定时中断(STI)。
实施所述的防止转速测量值跳动的装置的方法， 1)先对高速计数器HSC设定一个较小值N，并对该高速计数器HSC清零； 2)当实时计数器的值与高速计数器HSC设定值N相同时，高速计数器HSC向PLC
控制器发出中断请求，表示找到脉冲上升沿，要求立即启动定时中断STI ; 3)PLC控制器在较短的时间内相应高速计数器HSC的中断请求，在高速计数器HSC
中断调用子程序中启动定时中断STI，同时对高速计数器HSC设定一个较大的值M，对定时
中断STI设定一个时间T，然后从中断调用中返回； 4)然后，高速计数器HSC计数，定时中断STI计时，当定时中断STI计时到达预定值T时向PLC控制器发出中断请求，PLC控制器在较短时间内响应定时中断STI的中断请求； 5)接着，在中断请求STI中断子程序中，关闭中断请求STI，读取HSC的实时计数
值P，计算转速值； 6)重复前面1-5步骤。 在MicroLogix1500上运行证明，在输入脉冲频率稳定的情况下，用本发明防止转速测量值跳动的装置及其方法分高速和低速二种情况测试，经过累计不少于10小时的观察，数据稳定，没有观测到数据跳动问题。
权利要求
一种防止转速测量值跳动的装置，包括离心机主轴，安装在该主轴上与之同步旋转的测速盘和测速传感器装置，该测速传感器装置由以下部件组成安装在所述的测速盘上的均匀分布的n个小磁铁，靠近小磁铁处固定安装有一个霍尔元件传感器，其特征在于所述的霍尔元件传感器连接一PLC控制器，该控制器提供具有中断功能的高速计数器HSC和定时中断STI。
2. 按照权利要求1所述的防止转速测量值跳动的装置，其特征在于所述的小磁铁数量 为6个。
3. 按照权利要求l所述的防止转速测量值跳动的装置，其特征在于所述的PLC控制器 为MicroLx)gix1500。
4. 一种实施权利要求1所述的防止转速测量值跳动的装置的方法，1) 先对高速计数器HSC设定一个较小值N ;2) 当实时计数器的值与高速计数器HSC设定值N相同时，并对该高速计数器HSC清零， 高速计数器HSC向PLC控制器发出中断请求，表示找到脉冲上升沿，要求立即启动定时中断STI ;3) PLC控制器在较短的时间内相应高速计数器HSC的中断请求，在高速计数器HSC中断 调用子程序中启动定时中断STI，同时对高速计数器HSC设定一个较大的值M，对定时中断 STI设定一个时间T，然后从中断调用中返回；4) 然后，高速计数器HSC计数，定时中断STI计时，当定时中断STI计时到达预定值T 时向PLC控制器发出中断请求，PLC控制器在较短时间内响应定时中断STI的中断请求；5) 接着，在中断请求STI中断子程序中，关闭中断请求STI，读取HSC的实时计数值p， 计算转速值；6) 重复前面1-5步骤。
5. 按照权利要求4所述的实施防止转速测量值跳转的装置的方法，其特征在于所述的 高速计数器HSC设定的较小值N为2，高速计数器HSC设定的较大值M为10000。
全文摘要
本发明涉及一种防止转速测量值跳动的装置及其方法，包括离心机主轴，安装在该主轴上与之同步旋转的测速盘和测速传感器装置，该测速传感器装置由以下部件组成安装在所述的测速盘上的均匀分布的n个小磁铁，靠近小磁铁处固定安装有一个霍尔元件传感器，其特征在于所述的霍尔元件传感器连接一PLC控制器，该控制器提供具有中断功能的高速计数器HSC和定时中断STI。这样可以基本看成每次测量时间t的上升沿与被测脉冲的上升沿对齐，即每次都从被测脉冲的上升沿开始计时，使每个测量时间t内测得的脉冲数基本相同，测速精确，防止了转速测量值的跳动。
文档编号G01P3/42GK101726625SQ200810201209
公开日2010年6月9日 申请日期2008年10月15日 优先权日2008年10月15日
发明者严正荣, 陆中华, 陆炯, 韦黎明 申请人:上海市离心机械研究所有限公司