数字式红外线测速仪原理设计参考

1、数字式红外线测速仪（一）、技术要求与指标：1、用红外线发光二极管，光敏三极管作为速度转换装置。2、测速范围：10990转/分。3、两位数字显示，显示不允许闪烁。（二）、设计原理与步骤：1、测速仪框图如图1所示：被测量图1红外测速仪框图其中光电转换采用发光二极管hg11 （红外）发光敏三极管 3du5c组成。光电转换示意图如图2所示。在被测速的主轴上装一遮光板，板上打一小洞（或数个小洞），调整发光二极管、小洞、光敏三极管才输出一个脉冲，其它位置时，由于遮光板的挡光作用，光敏三 级管无输出。这样只要测量一分钟内光敏三级管输出的脉冲个数，就知道转速了，因为两者在数量上是一至的。主门是一个控制门，反在

2、基开通期间，计数脉冲顺利通过，在关闭期间计数脉冲则通 不过。我们采用主门找开 6s钟，即测量6s内的脉冲个数，转速就等于脉冲个数乘上 10倍, 为了把这一数值显示出来，而又不闪烁，采用先锁存，再译码显示。为了第二次测量，在计 数值锁存后需对计数器清零，所以在关闭期间需完成锁存和清零功能，如以开门信号的后沿作标准，锁存延时为延时 1，清零延时为延时 2,可用锁存延时的结束时间做为清零延时的 触发控制，其时序关系如图 3所示：主控x一gs0.67s j锁存ytd1(80ms)清零 z td2(80ms)图3测速时序图2、单元电路设计计算：(1 )、光电转换为保证发光二极管 hg411的最大电流不超

3、过 30ma，考虑红外发光二极管的正5 1 4向压降为(1.31.5) v，电源电压采用5v，则限流电阻 r= j=0.12k q，取30r=108 k q，选择图4电路作为光电转换的模拟电路。采用三极管的饱和导通与截止来控制发光二极管的发光与熄灭，省去了用人功 法来模拟遮光板的作用，给电路调试带来方更。为了获得波形好的方波，光敏三极 管的输出经施密特触发器整形，触发器选用cd40106图4光电转换的模拟电路lnu(2) 、主振与分频电路按照主控时序图 t=6.67s ,主控后经'400分频，所以主频选为f=40016.67=60hz ,周期t=6.671400=16.7ms，电路选用

4、多谐振荡器，电路如图5所示。多谐振荡器的周期为：“皿rc lnv+rcln)取 =(2,2.9)v，vj=2.1v , vdd =5v , t 0.98rc。r值来，但为了满足设计要求，在安在选定电容数值后，即可根据上式计算出 装调试中可能有些变化。r24.7kohmu2b10240106bdc2丄 0.47uf亠 一fc-lt .t 图5用施密特反相器组成的多谐振荡器4分频用cd4013双d触发器来完成，100分频由cd4518双十进制计数器完成。（3）主门控制信号的形式主门开通时间为 6s，关闭时间应尽可能短一些，以便提高测量速度，同时又应使电路简化，本电路中的计数器采用cd4518，主控

5、x可由端口 q1b和q4b经过与非门再经过与非门再经过施密特非门得到x= q1b q4b（4）锁存和清零脉冲的形成锁存要求负脉冲，清零要求正脉冲（这取决于采用的集成电路的类型），锁存延时取为80ms左右，而清零延时亦取为 80ms左右，电路采用一形式。锁存 y和清零 端z由下图所示。（5）译码显示电路译码器采用 cd4511，该片具有锁存功能，所以总框图中的锁存器与译码器合 二为一，由cd4511完成，锁存脉冲为（4）中讨论的。显示器采用共阴极数码管，但cmos电路输出电压较 ttl为高，为延长数码管使用寿命，在每个数码这阳极串联一400q电阻再接到地线上。见下图：图8简化的电路原理图（三）电

6、原理图与调试要点在所有单元电路均设计计算完毕后，即可按选定的片子画出电原理图。按照电原理图，把电路安装好，经检查后，才可以通电进行调试，调试是先单元电路，后整机，具 体步骤如下：（1）、振与分频：用示波器观察主振输出，其频率f=60hz , t=16.7ms，如周期不符合要求，改变电阻值，直到满足要求为止。4分频输出时，周期为6.67ms，第一个十分频的 q3输出周期为6.67s，如发现最后 无输出应找出是哪一级电路不工作，然后排除。（2）、主控信号与锁存，清零脉冲信号的调试把主控信号，锁存信号，清零信号分别接到实验箱的发光二极管上，观察三个脉信号是否符合时序要求。（3）译码显示电路译码器上有一个lt端，用来进行测试，当它接“ 0”时，应显示“ 8”，当lt ="1”，按要求显示，如不对，则应检查连接有无错误。（4）控制计数电路模拟主控、锁存、清零脉冲信号，加到控制端，观察计数是否符合要求，当锁存 信号y为低电平时，电路将此时计数状态锁存，当请零信号接高电平时计数器清零。（5）整机联调如单元电路全部正确，级间联线亦正确，则当转换电路a点接到4分频输出时，显示值应为（