文档介绍：基于 8086 的电机转速测量仪的设计一. 概述 电机转速测量的历史在工程实践中,经常会遇到各种需要测量转速的场合,例如在发动机、电动机、卷扬机、机床主轴等旋转设备的试验运转和控制中, 常需要分时或连续测量、显示其转速。电机转速测量是电机测试中的一个重要测试项目,测量转速的方法很多,传统的测速方法一般用机械离心式转速表,机械钟表式转速表,用测速发电机以及用日光灯频闪法测电机转速等,在工业应用中,还有通过测量同步电机定子电压频率的方法来测量同步电机转速。但这些方法无论是在使用方便程度还是在反应时间以及测量精度等各个方面都满足不了电机研究和应用的要求。例如对电机过渡过程的研究,就需要测量电机的瞬时转速,在微特电机的研究中还要研究转速的稳定度等。这些问题的存在为电机转速的测量提出了新的要求。 电机转速测量的发展现状随着微型计算机的广泛使用,现在转速测量普遍采用了以微控制器和微处理器为核心的数字法,智能化微电脑式代替了一般机械式或模拟量结构。同时伴随现代传感技术的不断发展,转速测量中一般通过各种传感器将速度变换为电量,然后再用模拟或数字方式显示出来。用于转速测量的传感器一般包括: 光电传感器( 其中又可分为投射式和反射式)、振动式传感器( 其中又可分为磁电式和压电式)、电容式传感器、电涡流式传感器、磁电式传感器、光电编码器等。当前转速测量应用最为广泛的方法是利用传感器将转速信号转换为脉冲信号,再用数字测速方法测出电机的转速。数字测速是发展十分迅速的一种测速方法,其测试结果直接以数字显示。数字测速按其原理可分为两大类: 一类是在给定标准时间内测得旋转的角度来表示速度,称为测频法测速。另一类是在给定的角位移距离内,测得转过这一角位移的时间来表示速度,称为测周法测速。当前国内外市场上销售的数字转速测量装置一般是采用测频法且功能比较单一的通用转速表,其测速周期或者根据测量范围手动切换或者为保证测量精度用较长的测速周期,转速报警值一般有一个下限值和一个上限值,由于较少采用 CPU 所以通常没有数据存贮、数据处理的功能。 发展方向市场需求在不断地复杂化,目前的通用转速测量装置经常难以满足某些特种电机转速测量的特殊要求。例如大型冲击发电机,由于工作状况的特殊性,所以对转速测量装置要求也很特殊,要求具有测量瞬时转速、测量平均转速、测量转角、非常宽的测量范围、有多个转速控制伐值、测量结果自动存贮、打印输出测量结果、能够输出速度一时间曲线及能够与上位计算机进行通讯等诸多功能。因此需要按照特殊的测量要求开发专用转速测量装置。 本文主要研究内容随着现代电子技术的发展,特别是计算机应用技术和现代传感器技术的飞速发展, 用微型计算机系统研制一套高精度转速测控系统己成为可能。本设计就是利用 8086 微型处理器以及转速传感器研制具有高测量精度的数字式转速测控系统,设计内容主要包括四个方面: 一是测量电机转速; 二是显示当前转速; 三是越限报警; 四是键盘调整转速警戒值。二. 系统原理 系统基本原理使用 8086 测量电机转速的基本原理如图 2-1 所示: 8086 存储系统( 512K SRAM 512K EEPROM ) 键盘控制显示电路计数器后续电路电机越限报警定时器测速部分霍尔传感器图2-1 基于 8086 测量电机转速的基本原理图该系统的工作过程如下: 测量转速的霍尔传感器和机轴同轴连接,机轴每转一周,产生一定量的脉冲个数, 由霍尔器件电路部分输出。经光电耦合器后,成为转速计数器的计数脉冲。同时传感器电路输出幅度为 12V 的脉冲经光电耦合后降为 5V , 保持同 8086 逻辑电平相一致。 808 6 用定时器控制计数时间, 即可实现计数器的计数值对应机轴的转速值。 CPU 将该值数据处理后,在 LED 数码管上显示出来。一旦超速, CPU 通过喇叭和转灯发出声光报警信号。可以通过键盘的“+”“—”键调整新的警报限值。 系统的基本要求要求测量实时性,调电保护功能,数字式测速。 设计依据与方案利用微处理器实现电机转速测量有多种方案可供选择。基于本系统要包括测速、控制、显示等功能,现列举出一些具体方案进行比较,并选择一个最优方案。⑴嵌入式处理器的选择: 微处理器对于整个系统来说至关重要, 目前电机转速测量仪的微处理器一般采用的是 8位 MCS51 单片机,此类单片机应用广泛,价格相对较低发展也较成熟,是测速仪一般方案的首选。这种方案虽然能够实现系统的基本功能,但是却不能保证系统对实时性、扩展接口等各方面的要求,故考虑采用 16位 8086 微处理器。⑵数据存储方案: 本系统要求有调电保护功能,因而在存储系统中要设置一种存储器来保存数据,本设计利用 EEPROM 实现;同时由于 EEPROM 的擦写次数的