文档介绍：8 二、自行车车速里程仪【摘要】科技的不断发展,带动着检测技术的不断更新,传统的机械式仪表已经逐渐被电子式仪表所代替。本设计采用简单的光电式传感器对车轮转动脉冲进行采集,通过对采样信号调理,计数芯片计数后由数码管直观的显示出来,并且通过一个频率/电压转换电路实现了电压随频率的线性变化,与给定的电压值进行比较,实现速度的超速报警功能。同时在 Labview中实现了对采集信号的处理、计算,得出自行车的车速、里程的读数,并有行驶时的指示灯以及超速时的指示警告功能。关键词:自行车车速里程测量 Labview 1 研究背景自行车被发明及使用到现在已有两百多年的历史,这两百年间人类在不断的尝试与研发过程中,将玩具式的木马车转换到今日各式新颖休闲运动自行车,自行车发展的目的也从最早的交通代步的工具转换成休闲娱乐运动的用途。随着居民生活水平的不断提高,自行车不再仅仅是普通的运输、代步的工具,而是成为人们娱乐、休闲、锻炼的首选。因此,人们希望自行车的功用更强大,能给人们带来更多的方便。自行车里程速度表作为自行车的一大辅助工具也正是随着这个要求而迅速发展的,其功能也逐渐从单一的里程显示发展到速度、里程、时间、心率等扩展功能的实现。本设计采用简单的光电式传感器对车轮转动脉冲进行采集,通过对采样信号调理,计数芯片计数后由数码管直观的显示出来,并且通过一个电压/频率转换电路以及电压比较电路,实现了对速度的超速报警功能。同时在Labview中实现了对采集信号的处理、计算,得出自行车的车速、里程的读数,并有行驶时的指示灯以及超速时的指示警告。 2 总体方案系统设计小车结构测速,首先要解决是采样的问题。使用计数器进行测速,可以使用简单的脉冲计数法。只要转轴每旋转一周,产生一个或固定的多个脉冲,将脉冲送入计算机进行计算,即可获得转速的信息。常用的测速元件有霍尔传感器、光电传感器和光电编码器。里程测量传感器的选择也有以下几种方案:使用光敏电阻对轮圈进行测量、利用编码器对车轮的圈数进行测量、利用霍尔传感器对里程进行测量、利用干簧管型传感器测量里程。基于光电本系统选用光电传感器,使用轮圈进行测量的方案。系统由传感器、信号处理电路、频率/电压转换电路、电压比较电路、信号频率测量与显示显示模块、Labview计算显 9 示模块、报警模块组成。系统组成框图如下: 3 Labview功能设计经过处理后的信号通过采集卡采集到Labview中,设计了转速,行驶速度,行驶路程的显示,再通过两个图形显示器将速度信号的波形显示出来,并绘制了速度随时间的变化的趋势。 Labview功能面板 10 当自行车速度大于某预设速度时,红灯亮报警。 Labview程序框图 11 4 硬件系统设计传感器选择信息采集可以选用的传感器种类有很多,例如磁感应传感器、光电传感器、金属传感器等。霍尔传感器由永久磁铁和开关型霍尔集成电路组成。霍尔集成电路由霍尔元件、放大器、整形电路及集电极开路输出等部分组成,其功能是把磁信号转换成电信号,霍尔元件为磁敏元件,当垂直于霍尔元件的磁场强度发生变化时,其两端的电压就会发生变化,经放大和整形即可输出脉冲电信号。光电编码器的工作原理与光电传感器一样,不过它已将光电传感器、电子电路、码盘等做成一个整体,只要用连轴器将光电传感器的轴与转轴相连,就能获得多种输出信号。它广泛应用于数控机床、回转台、伺服传动、机器人、雷达、军事目标测定等需要检测角度的装置和设备中。光电传感器是应用非常广泛的一种器件,各种各样的形式,如透射式、反射式等,基本原理就是当发射管光照射到接收管时,接收管导通,反之关断。以透射式为例,当不透光的物体挡住发射与接收之间的间隙时,开关管关断,否则打开。为此可以制作一个遮光叶片安装在转轴上,当扇叶经过时,产生脉冲信号。当叶片数较多时,旋转一周可以获得多个脉冲信号。而考虑到实际可操作性以及设计要求方面,本设计选用的传感器为光电传感器。轮脉冲检测该系统在自行车后轮的轴处保持着与轮子旋转切面平行的方向延伸附加一个铝盘,在这个铝盘的边沿处挖出若干个圆形过孔,把传感器的检测部分放在圆孔的圆心位置。每当铝盘随着后轮旋转的时候,传感器将向外输出若干个脉冲。把这些脉冲通过放大整形成计数器和采集卡可以识别的TTL电平,即可算出轮子即时的转速。铝盘的圆孔的个数决定了测量的精度,个数越多,精度越高。这样就可以在单位时间内尽可能多地得到脉冲数从而避免了因为两个过孔之间的距离过大,而车子正好在过孔之间或者是在下个过孔之前停止了,避免了造成较大的误差。本设计在铝盘过孔的设计上采用6个过孔,脉冲发生源的铝盘结构图如下所示。光孔铝