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电子装置设计报告.doc
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2023-02-27
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电 子 装 置 设 计 报 告
红 外 线 数 字 转 速 表
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一、设计任务
红外线转速表采用的红外线探头有直接式和反射式两种。直接式探头,发光
管和受光管在被测物体的两边,发光管射出的光线直接照射到受光管上,被测物
体运动时阻挡光线,产生计数信号,这种探头经常用做光电计数。反射式探头,
发光管和受光管在被测物体的同侧,当探头接近物体时,接收到脉冲的红外线信
号,用于测量转速比较方便。
二、设计条件
测速装置的发展大致经历了四个阶段:机械式、电磁式、光电式和激光式。
机械式主要利用离心力原理,通过一个随轴转动的固定质量重锤带动自由轴
套上下运动,根据不同转速对应不同轴套位置获得测量结果原理简单直接,不需
额外电器设备,适用于精度要求不高、接触式的转速测量场合。电磁式系统由电
磁传感器和安装在轴上的齿盘组成,主轴转动带动齿盘旋转,齿牙通过传感器时
引起电路磁阻变化,经过放大整形后形成脉冲,通过脉冲得到转速值。由于受齿
盘加工精度、齿牙最小分辨间隔、电路最大计数频率等限制,测量精度不能保证。
光电式结构类似于电磁式结构,把旋转齿盘换作光电编码盘或黑白相间的反射条
纹,把电磁传感器换作光电接收器,通过对反射回来的光脉冲信号计数得到测量
结果。由于受条纹最小分辨间隔、电路最大计数频率等限制,测量精度不能保证,
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所测转速值和电磁式一样为两个计数脉冲间距的平均值。激光测速技术(LDV)是
一种正在发展中的测速技术,通过激光多普勒效应获得转动体的瞬时角速度,理
论上具有很高的瞬时转速测量精度,但目前实际产品精度不够高,并且价格昂贵,
在实际使用上受到限制。
本次设计的红外线数字转速表采用的是光电式测速装置,是使用红外线技术
的新型转速测量仪。光电式测速装置与机械式和电磁式测速装置相比安装更加方
便,对周围环境要求更低,可以很容易地完成转速的测量;同时较激光式测速装
置而言具有较宽的动态测量范围,测量精度较高,应用场合更加广泛。
三、设计要求
1,设计总体思路,基本原理,给出整体设计框图
2,单元电路设计(各单元电路图),元器件的选择及参数计算
3,总电路设计以及 Multisim 软件仿真,验证所设计的电路
4,画出完整的电路图,并用 Protel 画出印制版图
5,组装,调试电路,故障分析与电路改进
6,写出设计,调试报告
四、设计内容
1,设计方案
本次设计的红外线转速表主要由信号检测、信号处理电路、单片机以及数字
显示四大部分组成部分,其总体结构如图 1.1 所示。
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图 1.1 红外线数字转速表结构图
工作原理如下:当齿盘旋转时,由于轮齿的遮挡,红外发射管与接收管之间
的红外线光路时断时续,信号处理电路将此变化的光信号转换为电脉冲信号,一
个脉冲信号即表示齿盘转过一个齿。单片机对脉冲进行计数,同时通过其内部的
计时器对接收一定数目的脉冲计时,根据脉冲数目及所用时间就可计算出齿盘的
转速,最后通过数字显示部分将转速显示出来。
2,红外线传感器的设计
本设计中选用红外测速传感器,它由红外发射与接收电路和齿盘组成。电路
如图 2.1 所示。电路中选用红外光敏二极管作为受光器件,它与红外发光二极管
一起组成一对红外发射接收管,红外光敏二极管在电路中处于反向工作状态。没
有光照射时,光敏二极管处于截止状态,反向电阻很大,反向电流(暗电流)很
小。随着光照的增强,光敏二极管处于导通状态,其反向电阻减小,反向电流
(光电流)增大,其光电流与照度之间呈线性关系。
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