1.1 電機(jī)轉(zhuǎn)速測(cè)量的歷史

在工程實(shí)踐中，經(jīng)常會(huì)遇到各種需要測(cè)量轉(zhuǎn)速的場(chǎng)合，例如在發(fā)動(dòng)機(jī)、電動(dòng)機(jī)、卷?yè)P(yáng)機(jī)、機(jī)床主軸等旋轉(zhuǎn)設(shè)備的試驗(yàn)運(yùn)轉(zhuǎn)和控制中，常需要分時(shí)或連續(xù)測(cè)量、顯示其轉(zhuǎn)速。電機(jī)轉(zhuǎn)速測(cè)量是電機(jī)測(cè)試中的一個(gè)重要測(cè)試項(xiàng)目，測(cè)量轉(zhuǎn)速的方法很多，傳統(tǒng)的測(cè)速方法一般用機(jī)械離心式轉(zhuǎn)速表，機(jī)械鐘表式轉(zhuǎn)速表，用測(cè)速發(fā)電機(jī)以及用日光燈頻閃法測(cè)電機(jī)轉(zhuǎn)速等，在工業(yè)應(yīng)用中，還有通過(guò)測(cè)量同步電機(jī)定子電壓頻率的方法來(lái)測(cè)量同步電機(jī)轉(zhuǎn)速。但這些方法無(wú)論是在使用方便程度還是在反應(yīng)時(shí)間以及測(cè)量精度等各個(gè)方面都滿足不了電機(jī)研究和應(yīng)用的要求。例如對(duì)電機(jī)過(guò)渡過(guò)程的研究，就需要測(cè)量電機(jī)的瞬時(shí)轉(zhuǎn)速，在微特電機(jī)的研究中還要研究轉(zhuǎn)速的穩(wěn)定度等。這些問(wèn)題的存在為電機(jī)轉(zhuǎn)速的測(cè)量提出了新的要求。

1.2 電機(jī)轉(zhuǎn)速測(cè)量的發(fā)展現(xiàn)狀

隨著微型計(jì)算機(jī)的廣泛使用，現(xiàn)在轉(zhuǎn)速測(cè)量普遍采用了以微控制器和微處理器為核心的數(shù)字法，智能化微電腦式代替了一般機(jī)械式或模擬量結(jié)構(gòu)。同時(shí)伴隨現(xiàn)代傳感技術(shù)的不斷發(fā)展，轉(zhuǎn)速測(cè)量中一般通過(guò)各種傳感器將速度變換為電量，然后再用模擬或數(shù)字方式顯示出來(lái)。用于轉(zhuǎn)速測(cè)量的傳感器一般包括：光電傳感器（其中又可分為投射式和反射式）、振動(dòng)式傳感器（其中又可分為磁電式和壓電式）、電容式傳感器、電渦流式傳感器、磁電式傳感器、光電編碼器等。

當(dāng)前轉(zhuǎn)速測(cè)量應(yīng)用最為廣泛的方法是利用傳感器將轉(zhuǎn)速信號(hào)轉(zhuǎn)換為脈沖信號(hào)，再用數(shù)字測(cè)速方法測(cè)出電機(jī)的轉(zhuǎn)速。數(shù)字測(cè)速是發(fā)展十分迅速的一種測(cè)速方法，其測(cè)試結(jié)果直接以數(shù)字顯示。數(shù)字測(cè)速按其原理可分為兩大類(lèi)：一類(lèi)是在給定標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間內(nèi)測(cè)得旋轉(zhuǎn)的角度來(lái)表示速度，稱(chēng)為測(cè)頻法測(cè)速。另一類(lèi)是在給定的角位移距離內(nèi)，測(cè)得轉(zhuǎn)過(guò)這一角位移的時(shí)間來(lái)表示速度，稱(chēng)為測(cè)周法測(cè)速。

當(dāng)前國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)上銷(xiāo)售的數(shù)字轉(zhuǎn)速測(cè)量裝置一般是采用測(cè)頻法且功能比較單一的通用轉(zhuǎn)速表，其測(cè)速周期或者根據(jù)測(cè)量范圍手動(dòng)切換或者為保證測(cè)量精度用較長(zhǎng)的測(cè)速周期，轉(zhuǎn)速報(bào)警值一般有一個(gè)下限值和一個(gè)上限值，由于較少采用CPU 所以通常沒(méi)有數(shù)據(jù)存貯、數(shù)據(jù)處理的功能。

1.3 發(fā)展方向

市場(chǎng)需求在不斷地復(fù)雜化，目前的通用轉(zhuǎn)速測(cè)量裝置經(jīng)常難以滿足某些特種電機(jī)轉(zhuǎn)速測(cè)量的特殊要求。例如大型沖擊發(fā)電機(jī)，由于工作狀況的特殊性，所以對(duì)轉(zhuǎn)速測(cè)量裝置要求也很特殊，要求具有測(cè)量瞬時(shí)轉(zhuǎn)速、測(cè)量平均轉(zhuǎn)速、測(cè)量轉(zhuǎn)角、非常寬的測(cè)量范圍、有多個(gè)轉(zhuǎn)速控制伐值、測(cè)量結(jié)果自動(dòng)存貯、打印輸出測(cè)量結(jié)果、能夠輸出速度一時(shí)間曲線及能夠與上位計(jì)算機(jī)進(jìn)行通訊等諸多功能。因此需要按照特殊的測(cè)量要求開(kāi)發(fā)專(zhuān)用轉(zhuǎn)速測(cè)量裝置。

1.4 本文主要研究?jī)?nèi)容

隨著現(xiàn)代電子技術(shù)的發(fā)展，特別是計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)和現(xiàn)代傳感器技術(shù)的飛速發(fā)展， 用微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)研制一套高精度轉(zhuǎn)速測(cè)控系統(tǒng)己成為可能。本設(shè)計(jì)就是利用8086微型 處理器以及轉(zhuǎn)速傳感器研制具有高測(cè)量精度的數(shù)字式轉(zhuǎn)速測(cè)控系統(tǒng)，設(shè)計(jì)內(nèi)容主要包括四個(gè)方面：

一是測(cè)量電機(jī)轉(zhuǎn)速； 二是顯示當(dāng)前轉(zhuǎn)速； 三是越限報(bào)警；

四是鍵盤(pán)調(diào)整轉(zhuǎn)速警戒值。

二． 系統(tǒng)原理

2.1 系統(tǒng)基本原理

使用 8086 測(cè)量電機(jī)轉(zhuǎn)速的基本原理如圖2－1 所示：

該系統(tǒng)的工作過(guò)程如下：

? ? ? 測(cè)量轉(zhuǎn)速的霍爾傳感器和機(jī)軸同軸連接，機(jī)軸每轉(zhuǎn)一周，產(chǎn)生一定量的脈沖個(gè)數(shù)， 由霍爾器件電路部分輸出。經(jīng)光電耦合器后，成為轉(zhuǎn)速計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)脈沖。同時(shí)傳感器電路輸出幅度為12V 的脈沖經(jīng)光電耦合后降為5V，保持同8086 邏輯電平相一致。8086 用定時(shí)器控制計(jì)數(shù)時(shí)間，即可實(shí)現(xiàn)計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)值對(duì)應(yīng)機(jī)軸的轉(zhuǎn)速值。CPU 將該值數(shù)據(jù)處理后，在 LED 數(shù)碼管上顯示出來(lái)。一旦超速，CPU 通過(guò)喇叭和轉(zhuǎn)燈發(fā)出聲光報(bào)警信號(hào)。可以通過(guò)鍵盤(pán)的“＋”“—”鍵調(diào)整新的警報(bào)限值。