1.1 電機(jī)轉(zhuǎn)速測量的歷史

在工程實(shí)踐中，經(jīng)常會遇到各種需要測量轉(zhuǎn)速的場合，例如在發(fā)動機(jī)、電動機(jī)、卷揚(yáng)機(jī)、機(jī)床主軸等旋轉(zhuǎn)設(shè)備的試驗(yàn)運(yùn)轉(zhuǎn)和控制中，常需要分時或連續(xù)測量、顯示其轉(zhuǎn)速。電機(jī)轉(zhuǎn)速測量是電機(jī)測試中的一個重要測試項(xiàng)目，測量轉(zhuǎn)速的方法很多，傳統(tǒng)的測速方法一般用機(jī)械離心式轉(zhuǎn)速表，機(jī)械鐘表式轉(zhuǎn)速表，用測速發(fā)電機(jī)以及用日光燈頻閃法測電機(jī)轉(zhuǎn)速等，在工業(yè)應(yīng)用中，還有通過測量同步電機(jī)定子電壓頻率的方法來測量同步電機(jī)轉(zhuǎn)速。但這些方法無論是在使用方便程度還是在反應(yīng)時間以及測量精度等各個方面都滿足不了電機(jī)研究和應(yīng)用的要求。例如對電機(jī)過渡過程的研究，就需要測量電機(jī)的瞬時轉(zhuǎn)速，在微特電機(jī)的研究中還要研究轉(zhuǎn)速的穩(wěn)定度等。這些問題的存在為電機(jī)轉(zhuǎn)速的測量提出了新的要求。

1.2 電機(jī)轉(zhuǎn)速測量的發(fā)展現(xiàn)狀

隨著微型計算機(jī)的廣泛使用，現(xiàn)在轉(zhuǎn)速測量普遍采用了以微控制器和微處理器為核心的數(shù)字法，智能化微電腦式代替了一般機(jī)械式或模擬量結(jié)構(gòu)。同時伴隨現(xiàn)代傳感技術(shù)的不斷發(fā)展，轉(zhuǎn)速測量中一般通過各種傳感器將速度變換為電量，然后再用模擬或數(shù)字方式顯示出來。用于轉(zhuǎn)速測量的傳感器一般包括：光電傳感器（其中又可分為投射式和反射式）、振動式傳感器（其中又可分為磁電式和壓電式）、電容式傳感器、電渦流式傳感器、磁電式傳感器、光電編碼器等。

當(dāng)前轉(zhuǎn)速測量應(yīng)用最為廣泛的方法是利用傳感器將轉(zhuǎn)速信號轉(zhuǎn)換為脈沖信號，再用數(shù)字測速方法測出電機(jī)的轉(zhuǎn)速。數(shù)字測速是發(fā)展十分迅速的一種測速方法，其測試結(jié)果直接以數(shù)字顯示。數(shù)字測速按其原理可分為兩大類：一類是在給定標(biāo)準(zhǔn)時間內(nèi)測得旋轉(zhuǎn)的角度來表示速度，稱為測頻法測速。另一類是在給定的角位移距離內(nèi)，測得轉(zhuǎn)過這一角位移的時間來表示速度，稱為測周法測速。

當(dāng)前國內(nèi)外市場上銷售的數(shù)字轉(zhuǎn)速測量裝置一般是采用測頻法且功能比較單一的通用轉(zhuǎn)速表，其測速周期或者根據(jù)測量范圍手動切換或者為保證測量精度用較長的測速周期，轉(zhuǎn)速報警值一般有一個下限值和一個上限值，由于較少采用CPU 所以通常沒有數(shù)據(jù)存貯、數(shù)據(jù)處理的功能。

1.3 發(fā)展方向

市場需求在不斷地復(fù)雜化，目前的通用轉(zhuǎn)速測量裝置經(jīng)常難以滿足某些特種電機(jī)轉(zhuǎn)速測量的特殊要求。例如大型沖擊發(fā)電機(jī)，由于工作狀況的特殊性，所以對轉(zhuǎn)速測量裝置要求也很特殊，要求具有測量瞬時轉(zhuǎn)速、測量平均轉(zhuǎn)速、測量轉(zhuǎn)角、非常寬的測量范圍、有多個轉(zhuǎn)速控制伐值、測量結(jié)果自動存貯、打印輸出測量結(jié)果、能夠輸出速度一時間曲線及能夠與上位計算機(jī)進(jìn)行通訊等諸多功能。因此需要按照特殊的測量要求開發(fā)專用轉(zhuǎn)速測量裝置。

1.4 本文主要研究內(nèi)容

隨著現(xiàn)代電子技術(shù)的發(fā)展，特別是計算機(jī)應(yīng)用技術(shù)和現(xiàn)代傳感器技術(shù)的飛速發(fā)展， 用微型計算機(jī)系統(tǒng)研制一套高精度轉(zhuǎn)速測控系統(tǒng)己成為可能。本設(shè)計就是利用8086微型 處理器以及轉(zhuǎn)速傳感器研制具有高測量精度的數(shù)字式轉(zhuǎn)速測控系統(tǒng)，設(shè)計內(nèi)容主要包括四個方面：

一是測量電機(jī)轉(zhuǎn)速； 二是顯示當(dāng)前轉(zhuǎn)速； 三是越限報警；

四是鍵盤調(diào)整轉(zhuǎn)速警戒值。

二． 系統(tǒng)原理

2.1 系統(tǒng)基本原理

使用 8086 測量電機(jī)轉(zhuǎn)速的基本原理如圖2－1 所示：

該系統(tǒng)的工作過程如下：

? ? ? 測量轉(zhuǎn)速的霍爾傳感器和機(jī)軸同軸連接，機(jī)軸每轉(zhuǎn)一周，產(chǎn)生一定量的脈沖個數(shù)， 由霍爾器件電路部分輸出。經(jīng)光電耦合器后，成為轉(zhuǎn)速計數(shù)器的計數(shù)脈沖。同時傳感器電路輸出幅度為12V 的脈沖經(jīng)光電耦合后降為5V，保持同8086 邏輯電平相一致。8086 用定時器控制計數(shù)時間，即可實(shí)現(xiàn)計數(shù)器的計數(shù)值對應(yīng)機(jī)軸的轉(zhuǎn)速值。CPU 將該值數(shù)據(jù)處理后，在 LED 數(shù)碼管上顯示出來。一旦超速，CPU 通過喇叭和轉(zhuǎn)燈發(fā)出聲光報警信號。可以通過鍵盤的“＋”“—”鍵調(diào)整新的警報限值。