直流电机转速测控系统.doc

南京邮电大学 自动化 学院 实 验 报 告 实验名称：直流电机转速测控系统 课程名称： 测控技术与仪器专业综合实验 所在专业： 测控技术与仪器 学生姓名： 班级学号： 任课教师： 2014 /2015 学年第 二 学期 实验地点：教五-214 实验学时：8 摘要 提出了基于单片机的高精度直流电机控制转速测试方案，以51单片机与LABVIEW平台为核心，采用传感器与CPU定时/计数器配合来测速，采用laibview编程进行数据的输入，实现电机转速测控功能。 本次实验基于PID算法，具有结构简单，适应性强等特点。 关键词：PID算法 转速测量 直流电机转速控制 单片机 Abstract Control based on SCM precision DC motor speed testing program, with 51 MCU and LabVIEW platform as the core by sensor and CPU timer / counter with the speed, by laibview programming for data input, the motor speed measurement and control function is proposed in this paper.This experiment based on PID algorithm, has the structure is simple, the adaptability is strong and so on the characteristic. Key words: PID algorithm speed measurement DC motor speed control MCU 实验目的 理解所用传感器的工作原理，掌握传感器的使用； 掌握直流电机转速测试和控制电路的设计； 掌握计算机测控的原理和方法。 实验内容 基于ELVIS平台设计电机速度测试电路，设定预计转速，根据实际转速，实现相应的控制算法，完成对马达速度的闭环控制。 实验设备 计算机 1台 ELVIS数据采集平台 1台 EE-SX672A光电传感器模块 1个 5V直流电机 实验硬件原理 直流电机转速测控系统结构和硬件 直流电机转速测控系统包括电机模块、EE-SX672A光电传感器模块、NI ELVIS平台和计算机。由传感器模块、电机上的转盘和数据采集卡对电机转速进行测试，在计算机中由程序计算出电机转速后采用PID算法得到对电机转速控制的输出直流电压。 直流电机 电机是使机械能与电能相互转换的硬件，直流电机就是把直流电能转换成机械能。作为机电执行元部件，直流电机内部有一个闭合的主磁路。主磁通在主磁路中流动，同时与两个电路交联，其中一个电路是用以产生磁通的，称为激磁电路，另外一个是用来传递功率，称为功率回路或者电枢回路。现行的直流电动机都是旋转电枢式，也就是说激磁绕组及其所包围的铁芯组成的磁极为定子，带换向单元的电枢绕组和电枢铁芯结合构成直流电动机的转子。 （2）光电传感器 光电传感器一般由发送器、接收器和检测电路三部分组成。发送器一般为半导体光源、发光二极管（LED）、激光二极管或及红外发射二极管，对准目标发射光束，光束连续发射，或以脉冲方式发射，脉冲宽度可调。在接收器的前面，要装有光学元件如光圈和透镜等。接收器一般由光电二极管、光电三极管或光电池组成。接收器接收信号后通过检测电路输出有效信号。 光电传感器有凹槽形光电传感器、对射型光电传感器、反光型光电开关和扩散反射型光电开关等几种类型。 以凹槽型光电传感器为例，凹槽型光电传感器把一个光发射器和一个接收器面对面地装在一个槽的两侧。发光器能发出红外线和可见光，在无阻的情况下光接收器能收到光。但当被检测物体从槽中通过时，光被遮挡，光电开关便动作。输出一个开关控制信号，切断或接通负载电流，从而完成一个控制动作，产生一个脉冲。 采用光电传感器对直流电机的转速进行测试，将电机转盘插入到光电传感器内部，当光线可以穿透转盘时，传感器上的红灯不亮，输出的是高电平；当光线不可以穿透转盘时，传感器上的红灯亮起，输出的是低电平。所以当电机转动时，转盘在传感器内部转动，输出的是脉冲信号，测出脉冲信号的频率，继而可以求得转动的速度。 和平台连接时，采用NI ELVIS平台的可调直流电源作为直流电机的输入，传感器的输出脉冲信号，送至EL