用89C51单片机实现的一种新型低速转速测量方法

　　1　概　述

　　在工程实践中,我们经常会遇到各种需要测量转速的场合.例如在发动机、电动机、卷扬机、机床主轴等旋转设备的试验、运转和控制中,常需要分时或 连续测量和显示其转速及瞬时转速.为了能精确地测量转速外,还要保证测量的实时性,要求能测得瞬时转速.转速测量方法分为模拟式和数字式两种,模拟式采用 测速发电机为检测元件,得到的信号是电压量,而数字式通常采用光电编码器、圆光栅、霍尔元件等为检测元件,得到的信号是脉冲信号.随着微型计算机的广泛应 用,特别是高性能/价格比的单片机的涌现,转速测量普遍采用了以单片机为核心的数字法,智能化微电脑式代替了一般机械式或模拟量结构.本文介绍了一种用 89C51单片机实施低速转速(如测量卷扬机的瞬时转速)的测量方法.

　　2　检测原理

　　在实际工作中,卷扬机这种旋转设备经常作业在野外、露天,工作环境条件较差.我们考虑用霍尔集成元件作为传感器,主要因为它本身不怕灰尘,适合 露天场地,且体积小,价格便宜,可单电源供电,使用极其方便,因此本测量系统转速信号检测点采用霍尔集成传感器作为转速检测探头.

　　由于卷扬机待测转速设备无可作测速的合适齿轮,故要增设一个专用的测速齿轮,固定在待测转速卷扬机的轴上.(为了精确起见,根据实际卷扬机外圆 轴承的直径大小,设计测速齿轮内径与之相等,齿轮的齿数定为44个.一般齿数最好为偶数,且齿隙尽可能小).对测速齿轮材料要求不高,只要是铁质的,齿厚 大于2mm即可,将之固定在待测转速的轴上.如图1所示.把探头(霍尔元件)固定在距齿轮外圆1mm的支架上,在霍尔元件的正对面贴一小块磁钢 (B>18000T,B为磁钢强度要求),当测速齿轮的每个齿经过探头正前方时,改变了磁通密度,探头就输出一个标准的脉冲信号.探头装置如图2所 示.检测元件选用型号为DN6837开关集成霍尔传感器.此元件是OC门,因此在输出端与电源之间要接一个1.5KΩ电阻,见如图3所示.为了提高其带负 载能力,接一个三极管放大电路.通过晶体管的集电极输出信号,并且输出的脉冲信号无需进行整形(集成霍尔传感器片内设有稳压电路、施密特电路).图4是开 关传感器的特性,从特性可以看出,这种传感器具有时滞特性,此特性可以防止噪声干扰.

　　3　硬件设计原理

　　3.1　系统硬件设计

　　本系统采用单片机最小应用系统即可满足要求,见图5.显示接口电路采用动态LED电路,显示位数为4位.由89C51中P2.0～P2.4口通过型号为T8050三极管控制4个LED显示器轮流工作,由P0.0～P0.6口控制显示字形.