光电传感器测齿轮转速及磨损程度

1、西安电子科技大学 光电传感器测齿轮转速及磨损程度 西安电子科技大学 工程实践中，经常会遇到 齿轮，因此，测量齿轮转速 是工程实践中必不可少的。 目前国内外测量齿轮转速的 方法有很多。其中应用最广 的是光电式，光电式测系统 具有低惯性、低噪声、高分 辨率和高精度的优点。采用 光电传感器的齿轮转速测量 系统测量准确度高、采样速 度快、测量范围宽和测量精 度与被测转速无关等优点， 具有广阔的应用前景。 西安电子科技大学 PS(Photoelectric Sensor)测速原理框图 放大 电 路 整形 RIO处理 器 翻转数n 瞬时占 空比 转速v 驱 动 电 机 齿 轮 光电 传感 器 这次设计的内

2、容包含了多个方面，从脉冲信号的产生模块、脉冲信号的 处理模块和转速的显示模块三个模块入手，全面锻炼了我们信号采集，处 理和分析的工作能力。 西安电子科技大学 PS原理 n光电传感器一端有个 线性光源，另一端有 个光敏电阻，门中无 物体阻挡时光照射到 光敏电阻上。有光照 时光敏电阻阻值减小， 光敏电阻两端为低电 压。当门中有物体阻 挡时，光敏电阻受到 光照度减小，电阻增 大，光敏电阻两端为 高电压。 西安电子科技大学 PS测速原理 n光电门是一个像门样的装置，一边安装发 光装置，一边安装接收装置，当光线没有 被物体挡住，随即产生一个低电平，反之， 产生一个高电平，脉冲信号的宽度就是光 线通过的时

3、间。通过放大与整形电路，进 入控制器，计算出脉冲信号的翻转数n，通 过公式 nv=*R=/t*R=2/C*(n/2)/t*R=nR/(Ct) n算出速度，同时通过控制器得出的瞬时占 空比来检测齿轮的磨损程度。 西安电子科技大学 硬件系统设计 n我们把整个电路分成四大模块，模块一为 脉冲信号的产生模块；模块二为脉冲信号 的处理模块；模块三为转速的显示模块； 模块四为其他模块，例如复位电路等。以 下便是我们各大模块的设计。 西安电子科技大学 脉冲信号产生模块 n在设计中采用光电传感器采集信号，这种 传感器是把旋转轴的转速变为相应频率的 脉冲，然后用测量电路测出频率，由频率 值就可知道所侧转速值。

4、西安电子科技大学 脉冲信号处理模块 脉冲信号放大电路 西安电子科技大学 脉冲信号整形模块 西安电子科技大学 转速的显示模块 n许多电子产品上都 有跳动的数码来指示 电器的工作状态，而 且大都需要繁琐的电 路连接，此次设计巧 妙地避开了复杂的显 示模块，直接用现今 大多数电子产品使用 的蓝牙传送方式，将 测速装置与手机、平 板电脑等便携式设备 进行蓝牙匹配，将结 果输入显示到设备中。 蓝牙蓝牙 西安电子科技大学 RIO控制器简介 n作为一款配备NI工业级标 准可重配置I/O (RIO) 技 术的产品，NI myRIO使用 Xilinx最新的Zynq技术，其 FPGA与运行实时操作系统 的处理器集

5、成。 该强大的 技术结合了板载加速度计、 可编程LED、音频I/O、模 拟和数字I/O以及USB端口， 可使各种创意变为现实。 具有功能多样、携带方便、 多种编程方式、可兼容等 多种优点。 西安电子科技大学 软件系统设计 西安电子科技大学 齿轮转速程序思想 n对方波信号（输入信号）进行采样，将当 前采样数据与上一次采样数据进行对比， 当两者一样时，翻转次数加0，否则加1， 直至程序运行结束。统计出翻转次数，对 数据进行运算，得出总转角（弧度值）， 将该数据与程序运行时间相除得到角速度， 进而得到线速度。 西安电子科技大学 磨损程度程序思想 n对传感器收集到的脉冲信号进行采样，并 对采样后的信号进行傅里叶变换，这样可 以减少由于计算占空比造成的分析困难， 然后通过图象检测装置对变换得到的图形 进行识别，识别出与其他图形有差别的图 形，即说明齿轮有磨损，差别越大，则磨 损程度越大。 西安电子科技大学 应用展望 n此转速方法使用于中、低转速的测量，具 有较宽的应范围和广阔的应用的前景。但 是如果测量时在齿轮或间隙中停止，会产 生时间的误差，造成测量结果的变小。齿 间距越小，测量结果越准确。 西安电子科技大学 改进方案 n提高采样频率，获得更高