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1、数字式转速测量仪PPT 汤亚君第1页，共18页，编辑于2022年，星期六1 概述 本文介绍了一种非接触式的数字式红外光电转速测量仪电路，这种红外线光电反射式转速仪无需接触转动体，有专门的探头装置发射红外线，同时接收从被测物体反射回来的红外线，通过光电转换变为电流信号。第2页，共18页，编辑于2022年，星期六2 设计原理第3页，共18页，编辑于2022年，星期六3 单元电路的设计3.1 红外光电测速电路的设计3.2 整形滤波电路3.3 锁相倍频电路的设计3.4 秒脉冲电路的设计3.5 秒脉宽电路的设计3.6 计数控制门3.7 延时清零单元3.8 计数译码显示电路3.9 直流稳压电源的设计第4页
2、，共18页，编辑于2022年，星期六 3.1 红外光电测速电路的设计测量转速的探头经常用透镜系统，根据光学的反射原理，发射管和接收管都固定在探架上，通过透镜聚焦，在探测架中间用半透膜既能使反射的红外线射向转动物体，又能使由转动物体反射回来的红外线通过半透膜射向接收管。可在转动物体上贴上一小片红外线反射纸，它能定向反射红外线，使接收管更好的接收到反射回来的红外线。探测器示意图 第5页，共18页，编辑于2022年，星期六光电转换电路用光敏三极管3DU5C作为光电转换器。光照射产生的光电流相当于三极管的基极电流，由于光敏三极管具有对光信号的放大作用，通过光敏三极管就得到了随输入的光变化而放大的电信号
3、。光电转换电路第6页，共18页，编辑于2022年，星期六3.2 整形滤波电路 本设计采用两个反向器及电阻电容来实现整形滤波。两个反向器的迟延对信号进行整形，光电转换后的脉冲信号经过反相器1，2的整形，可以有效的克服噪声，提高电路的抗干扰能力。整形后的脉冲信号经过滤波器，再经门3相，便得到频率与转速相对应的转速脉冲信号。第7页，共18页，编辑于2022年，星期六3.3 锁相倍频电路的设计 为了提高测量精度、缩短测量时间，必须对光电转换电路产生的信号进行60倍频。倍频电路对提高精度有决定作用，实现倍频的方法很多，但用锁相倍频最简单最经济。下面是锁相倍频原理框图。从图中可以看出，整形滤波后产生的脉冲
4、信号，从锁相环的鉴相电路输入，鉴相电路将其与压控振荡器输出信号进行相位比较，产生对应于两个信号相位差的电压，这个电压经环路滤波器滤波后，变为平滑的直流电压信号，加到压控振荡器的输入端VCO上，则压控振荡器上的输出频率就受此输入电压锁相倍频的原理框图第8页，共18页，编辑于2022年，星期六 的控制，使VCO产生的振荡信号频率改变，变化的频率信号经过由两片74LS160组成的分频器进行60分频后，送回相位比较器的比较信号输入端，当环路达到锁定后，输入信号和反馈信号的频率完全相同，因而VCO输出信号的频率就是输入信号频率的60倍，然后将该信号送入计数控制门，作为其中的一个控制信号，计数控制门的另一
5、个输入信号为下文将提到的秒脉宽信号。第9页，共18页，编辑于2022年，星期六锁相倍频电路 锁相倍频电路具体接线图如图 整形滤波电路输出的矩形脉冲送入锁相倍频电路的信号输入端AIN，即脚14，输出信号从的第二相位比较器输出端脚4取出，60分频后产生的反馈信号送回信号比较器的BIN端，即脚3。第10页，共18页，编辑于2022年，星期六3.4 秒脉冲电路的设计 秒脉冲电路由信号源及五片组成的分频电路组成。其中，信号源由振荡稳定的晶体振荡器和门电路组成，是一个正反馈的自激振荡电路，可产生的方波信号，经过分频后获得“1秒”信号，即标准秒脉冲信号。门为隔离门，防止后面电路对晶体振荡电路产生影响。秒脉冲
6、电路 第11页，共18页，编辑于2022年，星期六3.5 秒脉宽电路的设计秒脉宽电路产生宽度为1秒的脉冲信号，作为计数控制门的一个输入信号，这里将秒脉冲信号经过再一次二分频得到。二分频电路由主-从D型触发器CC4013组成。第12页，共18页，编辑于2022年，星期六3.6 计数控制门上述锁相倍频电路和秒脉宽电路产生的两个信号是计数控制门的两个输入信号，这里计数控制门采用与非门74LS20。锁相倍频电路产生的是转速脉冲信号，而秒脉宽电路产生的宽度为1秒的脉冲信号则是取样时间信号，两个信号配合起来，使控制门严格地开放1秒钟，在这1秒内，允许被测信号通过，计数单元则记下这1秒内的被测信号数。下图为
7、计数控制门的波形分析图，图中信号a为锁相倍频电路产生的信号，信号b是秒脉宽信号，信号c是经过与非门后产生的信号。第13页，共18页，编辑于2022年，星期六3.7 延时清零单元延时复位信号由延时单稳和清零单稳构成的延时单元来实现，用一片CMOS集成电路CC4098就可以了。其电路如图所示。双单稳产生两个宽度的脉冲，前一个作为送数脉冲去打开寄存器的门，用后一个脉冲对计数器清零，第14页，共18页，编辑于2022年，星期六3.8 计数译码显示电路由于CC40110具有计数译码锁存功能，所以采用十进制加减法计数器来完成计数译码锁存，且它能直接驱动荧光管显示，而不需加功率放大，可使电路简单。因为该电路
8、的转数最高是9999转/min，所以采用4片CC40110即可。显示电路采用共阴极数码管5011。第15页，共18页，编辑于2022年，星期六3.9 直流稳压电源的设计5V直流稳压电源电路图直流稳压电源一般由电源变压器,整流滤波电路及稳压电路所组成.本电源设计稳压部分选用输出电压固定的三端集成稳压器，利用三端集成稳压器可以方便地构成固定输出的稳压电源。第16页，共18页，编辑于2022年，星期六4 结 束 语 本设计是基于转速测量电路展开的，首先阐述了转速测量的精度对工业生产的重要性，转速是电动机极为重要的一个状态参数,在很多运动系统的测控中,都需要对电机的转速进行测量,转速测量的精度直接影响系统的控制情况,它是关系测控效果的一个重要因素；电路由稳压电源、红外光电转换电路、整形滤波电路、锁相倍频电路、秒脉冲电路、秒脉宽电路、主控门、延时清零单元和计数显示单元组成；最后介绍各单元电路的工作原理。第17页，共18页，编辑于2022年，星期六 Thank you!第18页，共18页，编辑于2022年，星期六