基于单片机的转速测量系统设计

马晓鑫

【摘 要】伴随着我国科学技术水平的快速发展，当前我国对单片机的转速测量系统控制这一领域也越来越趋于智能化。本文主要以单片机平台为主要的出发点，对电机进行转速测量所选取的方法主要是通过光电传感器来实现的，并且这其中还利用了一系列的语言编程，来综合性的实现对单片机的转速进行有效测量。

【关键词】单片机;转速测量;系统设计

中图分类号： U467.43文献标识码： A文章编号： 2095-2457（2019）17-0040-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2019.17.018

0 引言

当前随着经济全球化的进程不断加深，无论是我国还是国际上其他国家都对测量电动机转速的方法有了新的研究。而对这些方法综合来看，它主要包括了以模拟测速、同步测速等一系列为主要形式的测速方法。虽然这些方法当前已经被广泛地应用在我国的电动机测速这一方面，但是所并未能够从本质上被我国所全面化的应用。因此，当前对电机转速测量系统进行研究已经成为了我国当前发展的一大重要课题。通过利用光电传感器来对电机转速测量系统的准确性进行有效地提高。

1 关于单片机的转速测量方法

单片机的转速指的是它在正常运转过程中在单位时间内所转的圈数多少，并且它所转的圈数的多少以及圈数的大小都会影响它的正常运转。因此，对单片机的转速进行测量是我国当前工业发展的一个重要的研究领域。当前，我国根据不同的转速理论的应用对单片机的转速测量方法主要分为了三大类型的测量方法，而文章主要介绍的测量方法是通过对单片机和光电传感器的组成来实现转速测量的，这主要表现在了以下的几种测量方法之中：

首先，测频率法。在应用这种方法期间的首要要求主要是要有一个固定化的时间t，然后对它在这个单位时间之内的固定频数信号次数进行记录（N），最终被测信号的频率就可以通过这两大要素表现出：其中最主要的公式就是fx=NT。通过对被测信号的记录，可以有效地对电机转动过程中的频率来进行测量，从而实现转速测量的准确性。

其次，测周期法。在使用这种方法时要有一个规律性的周期，来对这个周期之内所产生的脉冲数进行有效的记录，而这个脉冲数可以用m0来表示，然后电机的被测信号就可以通过以下公式来表现出来：Fx=fc/m0。采用这种周期的方法对电机的转速进行有效的测量，可以实现在一个周期内对电机的整体性转速进行测量，从而提高电机在正常运转过程中的规律性。

最后一种对电机转速进行测量的方法就是多周期测频法。这种方法的应用既要有被测信号也要有时钟脉冲数，通过一个定时的系统来对这两个方面进行有效的测量。但是对这种方法在进行应用时选用的是不同的周期，这就很可能在一定程度上导致电机正常运行过程中转速周期的混乱性。

2 单片机转速测量系统采用的主要原理

一般情况下，大多数的单片机转速测量系统都会被视线安装在相应的设备上，同时还要通过对一些不同类型的传感器的使用来实现脉冲的产生，最后才可以实行测评的方法对电机的转速进行有效的测量。但是对于那些临时性的转速测量系统来说，他们在进行转速测量过程中所选取的传感器主要是光电传感器，这就需要相关的技术工作人员提前在电机的转轴上安装一个能够产生脉冲的装置，从而实现对电机转速的频率的测量。但是综合来看，不论是长期使用的单片机转速测量系统还是短期的测量系统，都可以通过微系统来对转轴上的光电信号进行有效的收集与处理，再通过转速测量系统自身数据的转换来对转轴的频率和转速进行有效的测量与分析。通俗来说，它也就是通过利用光电传感器将设备正常运行过程中所产生的光电信号转换成一种电脉冲，从而再利用转速测量系统之中的其他技术对单位时时间内设备运转所产生的脉冲进行有效的统计，从而真正地实现对电机运行过程中的转轴转速数据的收集。用数字表示来说主要是以下几种：

3 关于单片机转速测量系统的设计方案

3.1 利用霍尔传感器对转速进行有效的测量

利用霍尔传感器对转速进行测量的最核心部分，即为采用霍尔效应原理所制作出来的那些转速测量元件。而文章在对转速测量系统的设计方案进行设计时主要是将霍尔传感转速测量系统在泵驱动轴的应用进行了介绍，霍尔转速测量的传感系统设计主要表现在了以下图中：

根据这个图我们可以知道，霍尔转速传感器上面具有两个相互垂直的定子绕阻，而这其中的霍尔片被粘贴在了绕组之间的中心线上，而这种转速传感器所采用的转子主要是以永久磁钢为主。而在其运转的过程中，霍尔元件主要通过对电机进行激励使两个垂直的绕组相互连接，从而实现真正的转速传感信号的产生。虽然霍尔转速传感器可以有效地对我国电机的转速进行测量，但是在使用霍尔转速传感器进行信号收集的时候往往会出现一种信号收集不准确的现象。这主要是由于霍尔转速传感器在进行脉冲的采集时主要利用了磁性感应这一种方法进行收集的，而在长时间的使用之后霍尔转速传感器的磁性感应会在很大的程度上让磁力减小，从而无法对设备正常运行过程中所产生的脉冲信号进行即时准确的收集。

3.2 利用光电传感器对转速进行有效的测量

利用光电传感器對电机的转速进行测量是当前较为常用的一种方法，而这种设计方法的具体内容主要表现见图2。

根据这个图我们可以知道，一直流调速电机可以对转子实现有效的驱动，而且它还可以产生较大范围的无极调速模式。图中显示了光电传感器可以有效地对转速的信号进行收集，但是，在具体的使用过程中需要对转子做好相应的标记。做好这种标记的方法主要是用黑色胶布将干净的电机转子表面进行覆盖，然后再采用一些反光材料对各种类型的光电进行有效的标记。同时，还要格外的注意光电头和光电标记的适当距离，要让这二者保持在合理的距离之内。在对光电头进行选取时应该主要选取那些节能的LED亮度的光电头，还要想起那些具有较高保障性的红外光作为光源，以此更好的保证光电传感器进行转速数据收集的时候能够在很大的程度上不受外界的环境所影响，保证背景光强及时变动十分大也不会影响光电传感器相应信号接收的效果。除此之外，在对光电头进行选确定时候还应该选取一些数字化的光电头系统。运用光电传感器转速测量系统对相应的电机转速进行测量，可以在很大的程度上保证对转速数据收集的准确性，同时它还能够有效地节约数据收集的时间，并且它的数据收集范围还是相对霍尔转速测量系统来说要大一些。通过相比较来看，在对转速测量系统进行设计的时候，还是要尽可能地使用光电传感器对转速进行有效的测量。

4 结束语

综合上述所言，利用单片机技术对转速进行测量既可以有效地对转速测量的效率进行提升，也可以有效的提升测量过程中的准确性。利用这种方法，它真正地实现了不同频率之间的转速测量，在最大的程度上保证了实际的测量精度不受其他外界因素的影响，从而这扩大了对转速测量系统的测量范围。而由于当前的霍尔传感转速测量系统使用价格相对较低一些，所以，相关的技术工作人员要不断地加强对这种传感转速测量系统的研究力度，更好地解决霍尔转速测量系统之中存在的问题，以更好地推动转速传感系统的发展。

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