南邮测控综合实验第五次实验报告.pdf

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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:林若愚

班级学号:

任课教师:戎舟

2014/2015学年第二学期

实验地点:教5-214实验学时:4

-1-

摘要:

本实验主要是以光电传感器为核心的直流电机转速控制系统。主要是通过

对电机驱动和转速数据测量模块的研究及其核心控制系统,该控制系统主要包括

硬件装置和控制软件两部分。介绍了直流电机调速的相关知识,及PID调整的基

本原理和实现方法。采用的电子元器件简单普遍,线路连接简单,安装调试容易,

测量结果精确,具有较高的实用价值。简单实用,很方便,实用价值高。

一、实验目的

1、理解所用传感器的工作原理,掌握传感器的使用;

2、掌握直流电机转速测试和控制电路的设计;

3、掌握计算机测控的原理和方法。

二、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。

三、实验设备

(1)计算机1台

(2)ELVIS数据采集平台1台

(3)EE-SX672A光电传感器模块1个

(4)5V直流电机1个

四、实验硬件原理

1.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。

(1)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

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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

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