电机转速自动检测..docx

目录1．设计任务和要求12．设计应用背景13．难点分析24．实施方案24.1三套方案的详细原理分析与实施方法24.1.1方案一：霍尔传感器测转速24.1.2方案二：光电传感器测转速34.1.3方案三：电容式传感器测转速44.2三套方案的选择与比较54.3设计最终拟采用的方案54.3.1传感器选择54.3.2优缺点分析以及成本65．收获与体会6参考文献7附：8电机转速自动检测1．设计任务和要求电机转速控制在电机控制中非常重要，适当合理地控制电机转速，可以达到节约能源，减少损失的目的。请设计一种电机转速监控装置，能够提供电机转速的电量信息。2．设计应用背景电动机作为风机、水泵、机床等设备的动力，广泛应用于工业、农业、商业、公用设施、制造业等各个领域，在我国，电动机的用电量已经占到社会总用电量的60％以上。我国能源相对缺乏，优质能源严重短缺，同时巨大的能源消耗引起的环境污染已在某种程度上制约了经济的发展，从节约能源，保护环境出发，我国开展了很多节能研究工作电动机作为量大面广的机电产品，降低电动机的损耗、提高电动机的效率已成为节能降耗、降低生产成本、追求经济效益最大化的重要手段，是利国利民的大事。对老式耗能大的电动机必须进行节能改造，因此研究其节能问题具有非常重要的意义。电动机在将电能转换为机械能的同时，本身也损耗一部分能量，这些损耗一般可分为以下五个方面：(1)基本铁耗：基本铁耗是主磁场在铁心内发生变化时产生的，当频率为一定时，主要与铁心中的磁通密度、材料的厚度及性能有关。(2)空载时铁心中的附加损耗：它是由气隙中的谐波磁场引起的，主要是指定子、转子开槽而引起的气隙磁导谐波磁场在对方铁心表面产生的表面损耗和因开槽而使对方齿中磁通因电机旋转而变化所产生的脉振损耗。(3)电气损耗：指由工作电流在绕组铜(或铝)中产生的损耗，也包括电刷在换向器或集电环上的接触损耗(4)负载时的附加(或杂散)损耗：这是由于定子或转子的工作电流所产生的漏磁场(包括谐波磁场)在定、转子绕组里和铁心及结构件里引起的各种损耗。(5)机械损耗：包括通风损耗、轴承磨擦损耗和电刷磨擦损耗。图1.1 商用电源驱动时电机损耗的比例目前降低损耗的一些措施有以下几种方法：(1)采用高效率绕组技术(2)△→Y变换运行：当实际负载率低于40％时，若采用△→Y变换运行，电动机的空载电流降低，功率因数提高，因而线路损耗降低，一般节能可达25％ 左右。(3)减少线圈端部长度(4)增大导线截面，提高槽满率(5)采用磁性槽泥和磁性槽楔：采用磁性槽泥和磁性槽楔后，可降低电动机空载电流，降低空载损耗20％ 一40％ ，提高效率1％ 一2％ 。(6)采用节能型风扇：采用较小的节能型风扇，再加上良好的风罩，可降低机械损耗。(7)采用高效的调速方式本次我们要做的课题，就是通过对电机转速自动检测来进行调速。而电机转速的测量方法是通过转速仪。转速仪的种类繁多，按照测量原理可分为模拟法、计数法和同步法；按变换方式又可分为机械式、电气式、光电式和频闪式等。表1.1介绍了几种现在常用的转速表。表1.1几种常见的转速表离心式转速表机械力学的成果磁性式转速表运用磁力和机械力的一个典范电动式转速表巧妙运用微型发电机和微型电动机将旋转运动异地拷贝磁电式转速表电流表头和传感器都是电磁学的普及运用闪光式转速表人类认识自然的同时也认识了自我，体现了人类的灵性；电子式转速表电子技术的千变万化，给了我们今天五彩缤纷的世界，同样也造就了满足人们各种需要的转速测量仪表。3．难点分析如何将电机转速信息转换为电量信息；对于对脉冲进行整形对正弦的电压信息如何转换为转速信息如何计数脉冲频率与转速的关系如何获得电机旋转周数的信息。等等具体到各个方案的难点为：霍尔传感器：由霍尔元件及外围器件组成的测速电路将电动机转速转换成脉冲信号，送至单片机STC89C51的计数器 T0进行计数，用T1定时测出电动机的实际转速。在转轴的圆盘上粘上两粒磁钢，让霍尔传感器靠近磁钢，机轴每转一周，产生两个脉冲，机轴旋转时，就会产生连续的脉冲信号输出。光电传感器：转速信号由光电传感器拾取，使用时先在转子上做好光电标记，将转子表面全部涂黑，再将一块反光材料贴在其上作为光电标记，然后将光电传感器(光电头)固定在正对光电标记的某一适当距离处。光源为高可靠性可见红光，光电头包含有前置电路，输出0—5V的脉冲信号。电容式传感器：传感器利用电容变换原理将被测轴的机械转速量变换成电路元件的电容参数量。因为齿盘每转过一个齿，导电极板之间的电容器就要变化一个周期。所以传感器输出的电容参数信号之频率与被测转速成正比。电容参数信号经传感电路处理后就成为表征被测转速的可供转速数字显示仪测量的脉冲电量信号了。4．实施方案4.1三套方案的详细原理分析与实施方法4.1.1方案一：霍尔传感器测转速霍尔