广东技术师范学院实验报告

实验 （1）  项目名称：光电传感器、磁电传感器测量转速实验

1.实验项目名称

光电传感器、磁电传感器测量转速实验

2.实验目的和要求

（1）了解和掌握采用光电传感器测量的原理和方法

（2）了解和掌握采用磁电传感器测量的原理和方法

（3）了解和掌握转速测量的基本方法

3.实验原理

（1）光电传感器的结构和工作原理

光电传感器在工业上的应用可归纳为吸收式、遮光式、反射式、辐射式四种基本形式。本实验采用的是反射式光电传感器。反射式光电传感器的工作原理见图1，主要由被测旋转部件、反光片（或反光贴纸）、反射式光电传感器组成，在可以进行精确定位的情况下，在被测部件上对称安装多个反光片或反光贴纸会取得较好的测量效果。在本实验中，由于测试距离近且测试要求不高，仅在被测部件上只安装了一片反光贴纸，因此，当旋转部件上的反光贴纸通过光电传感器前时，光电传感器的输出就会跳变一次。通过测出这个跳变频率f，就可以知道转速n。n=f

                   图1 反射式光电传感器测转速的工作图

如果在被测部件上对称安装多个反光片或反光贴纸，那么，n=f/N。N-反光片或反光贴纸的数量。

（2）磁电传感器的结构和工作原理

磁电传感器的内部结构请参考图2，它的核心部件有衔铁、磁钢、线圈几个部分，衔铁的后部与磁性很强的磁钢详解，衔铁的前端有固定片，其材料是黄铜，不导磁。线圈缠绕在骨架上并固定在传感器内部。为了传感器的可靠性，在传感器的后部填入了环氧树脂以固定引线和内部结构。

                      图2 磁电传感器的内部结构

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实验四、光电传感器转速测量实验

一、实验目的

1.通过本实验了解和掌握采用光电传感器测量的原理和方法。
2. 通过本实验了解和掌握转速测量的基本方法。

二、实验原理

 直接测量电机转速的方法很多，可以采用各种光电传感器，也可以采用霍尔元件。本实验采用光电传感器来测量电机的转速。光电传感器在工业上的应用可归纳为吸收式、遮光式、反射式、辐射式四种基本形式。

图4.1 光电传感器的工作方式

反射式光电传感器的工作原理见图4.2，主要由被测旋转部件、反光片（或反光贴纸）、反射式光电传感器组成，在可以进行精确定位的情况下，在被测部件上对称安装多个反光片或反光贴纸会取得较好的测量效果。在本实验中，由于测试距离近且测试要求不高，仅在被测部件上只安装了一片反光贴纸，因此，当旋转部件上的反光贴纸通过光电传感器前时，光电传感器的输出就会跳变一次。通过测出这个跳变频率f，就可知道转速n。

n=f

    如果在被测部件上对称安装多个反光片或反光贴纸，那么，n=f/N。N-反光片或反光贴纸的数量。

图4.2 反射式光电转速传感器的结构图

三. 实验仪器和设备
1. 计算机 n台
2. DRVI快速可重组虚拟仪器平台 1套
3. 并口数据采集仪（LDAQ-EPP2） 1台
4. 开关电源（LDY-A） 1台
5. 光电转速传感器（LHYF-12-A） 1套
6. 转子/振动实验台（LZS-A）/(LZD-A) 1 台

四、实验步骤

1、启动服务器，运行DRVI主程序，开启DRVI数据采集仪电源，然后点击DRVI快捷工具条上的"联机注册"图标。

2、点击实验脚本文件“服务器端”的链接，运行该实验。如图4.3所示。

图4.3 转速测量实验（服务器端）效果图

3、在电机转子侧面上贴上反光纸，将光电传感器探头对准反光纸，调节传感器后面的灵敏度旋钮至传感器对反光纸敏感，对其它部位不敏感，然后启动实验台，调节转速旋钮使电机达到某一稳定转速。

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光电转速传感器的转速测量实验

一、实验目的：了解光电转速传感器测量转速的原理及方法。

二、基本原理：光电式转速传感器有反射型和直射型二种，本实验装置是反射型的，传感器端部有发光管和光电管，发光管发出的光源在转盘上反射后由光电管接受转换成电信号，由于转盘有黑白相间的12个间隔，转动时将获得与转速及黑白间隔数有关的脉冲，将电脉计数处理即可得到转速值。

三、需用器件与单元：光电转速传感器、＋5V直流电源、转动源单元及转速调节2-24V、数显转速／频率表。

四、实验步骤：

1、光电转速传感器安装如下图所示，在传感器支持架上装上光电转速传感器，调节高度，使传感器端面离平台表面2-3mm，将传感器引线分别插入相应插孔，其中红色接入直流电源+5V，黑色为接地端，蓝色输入主控箱F_i 。转速／频率表置“转速”档。

 

2、将转速调节2-24V接到转动源2-24V插孔上。

    3、合上主控箱电源开关，使电机转动并从转速／频率表上观察电机转速。如显示转速不稳定，可调节传感器的安装高度。

五、思考题：

已进行的实验中用了多种传感器测量转速，试分析比较一下哪种方法最简单、方便。

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光电传感器在转速测量中的应用

摘要：光电传感器是采用光电元件作为检测元件，首先把被测量的变化转变为信号的变化，然后借助光电元件进一步将光信号转换成电信号。光电传感器一般由光源、光学通路和光电元件3部分组成。光电检测方法具有精度高、反应快、非接触等优点，而且可测参数多，传感器的结构简单，形式灵活多样，体积小。

关键词：光电传感器  直射式反射式  电机转速 

1． 引言（问题背景概述）

在现带社会生活中，生活生产中很多放方面都要求对速度进行精确测量，尤其是在转速方面的测量，对于所有旋转机械而言，都需要监测旋转机械轴的转速，转速是衡量机器正常运转的一个重要指标。例如，人们日常生活所用的电大都是通过发电机进行发电，而这时就要知道发电机的转速，以便对其进行控制，输出稳定电压，否则将会给我们的生活和生产带来很多不方便。再比如一些机床设备，要求对电机有稳定的转速输出才能正工作，就要知道此刻电动机的转速以便实行控制。所以，面对生活生产中对转速要求高的设备就要知道其转速，然后根据测量转速对其进行精确控制。

2． 解决方案

采用直射式或反射式光电传感器进行转速的测量，然后由控制系统进行精确控制。

3. 系统结构/基本电路/原理阐述等

  光电传感器
    光电传感器是应用非常广泛的一种器件，有各种各样的形式，如直射式、反射式等，基本的原理就是当发射管光照射到接收管时，接收管导通，反之关断。以透射式为例，如图1所示，当不透光的物体挡住发射与接收之间的间隙时，开关管关断，否则打开。为此，可以制作一个遮光叶片如图2所示，安装在转轴上，当扇叶经过时，产生脉冲信号。当叶片数较多时，旋转一周可以获得多个脉冲信号。
 
图1光电传感器的原理图
 
图2

直射式光电转速传感器的结构见图1。                         它由开孔圆盘、光源、光敏元件及缝隙板等组成。开孔圆盘的输入轴与被测轴相连接，光源发出的光，通过开孔圆盘和缝隙板照射到光敏元件上被光敏元件所接收，将光信号转为电信号输出。开孔圆盘上有许多小孔，开孔圆盘旋转一周，光敏元件输出的电脉冲个数等于圆盘的开孔数，因此，可通过测量光敏元件输出的脉冲频率，得知被测转速，即

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摘要：本文介绍了一种可模拟发动机转速信号的光电转速传感器检测装置，这种装置主要为开发发动机电控单元ECU时提供转速信号，通过对光电转速传感器信号进行滤波和整形，使处理后的信号转换成标准的方波信号。实验表明，其模拟的转速信号完全能满足发动机电子控制单元的设计需要。

关键词：光电转速传感器；信号盘；检测

中图分类号：TH822 文献标识码：B 文章编号：1 006—883X(2004)11-0029-03

一、引言

电控柴油机中，转速不仅仅是发动机的一个简单的工作参数，而且是计算电子控制系统其它参数的依据和控制喷射正时的基准。转速信号是通过转速传感器测量而得的，如果传感器不能稳定地工作，电控系统也就无法正确地控制发动机正常工作。所以，传感器的性能直接关系到电控系统的性能。

转速传感器的类型很多，因光电传感器具有线性度好、分辨率高、噪音小和精度高等优点，所以我们选择光电转速传感器来进行转速的检测。

二、光电转速传感器原理[1]

光电转速传感器是根据光敏二极管工作原理制造的一种感应接收光强度变化的电子器件，当它发出的光被目标反射或阻断时，则接收器感应出相应的电信号。它包含调制光源，由光敏元件等组成的光学系统、放大器、开关或模拟量输出装置，其工作原理如图l所示。

光电式传感器由独立且相对放置的光发射器和收光器组成。当El标通过光发射器和收光器之间并阻断光线时，传感器输出信号。它是效率最高、最可靠的检测装置。槽形(u形)光电开关是对射式的变形，其优点是无须调整光轴。

三、光电转速传感器检测装置

l、转速信号盘

信号盘可用一般钢板制成，结构如图2所示，这个信号盘就是发动机实验时所用的信号盘，盘上共有6个齿，其中有1个40°的宽齿(作为喷油正时基准信号)，5个20°的窄齿：围绕盘中心有4个均匀(相隔90°)的孔，两个大孔直径为21ram，另两个小孔直径为10．6mm，盘中心还有一个直径52mm的中心孔。我们把宽齿齿边与盘中心连线对应的大孔作为特殊孔，它和其它几个孔主要用于在发动机上定位。在这儿用双速电机代替发动机，将信号盘与电机安装在一起，使其随电机转动；传感器固定在支架上，垂直于转速盘，当转速盘旋转时，光电传感器就输出矩形脉冲信号，每6个脉冲对应发动机1个工作循环，每个信号代表1个缸，其中的2个宽脉冲信号配合上止点信号可精确确定上止点的位置。

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广东技术师范学院实验报告

实验十二 项目名称：光电转速传感器测速实验

一、实验目的

了解光电转速传感器测量转速的原理及方法。

二、基本原理

光电式转速转速传感器有反射型和透射型两种，本实验装置是透射型的，传感器端部有发光管和光电管，发光管发出的光源通过转盘上开的孔透射后由光电二极管接受转换成电信号，由于转盘上有相间的6个孔，转动时将获得与转速及孔数有关的脉冲，将电脉冲计数处理即可得到转速值。

三、需用器件与单元

光电转速传感器、直流电源5V、转动源及2~24V直流电源、智能转速表。

四、实验步骤

1．光电转速传感器已经安装在传感器实验箱（二）上。

2．将+5V直流源加于光电转速传感器的电源端。

3．将光电转速传感器的输出接到面板上的智能转速表。

4．将面板上的0~30V稳压电源调节到5  V，接入传感器实验箱（二）上的转动电源处。

5．调节转动源的输入电压，使转盘的速度发生变化，观察转速表上转速的变化。

6．调节转动源的输入电压，使转盘的转速发生变化，把界面切换到示波器状态，观察传感器输出波形的变化。

电压越大，波形越窄。

五、注意事项

1．转动源的正负输入端不能接反，否则可能击穿电机里面的晶体管。

2．转动源的输入电压不可超过24V，否则容易烧毁电机。

3．转动源的输入电压不可低于2V，否则由于电机转矩不够大，不能带动转盘，长时间也可能烧坏电机。

六、思考题

    根据上面实验观察到的波形，分析为什么方波的高电平比低电平要宽。

答；因为孔所占比例小。

广东技术师范学院预习报告

实验十二 项目名称：光电转速传感器测速实验

一、实验目的

了解光电转速传感器测量转速的原理及方法。

二、基本原理

光电式转速转速传感器有反射型和透射型两种，本实验装置是透射型的，传感器端部有发光管和光电管，发光管发出的光源通过转盘上开的孔透射后由光电二极管接受转换成电信号，由于转盘上有相间的6个孔，转动时将获得与转速及孔数有关的脉冲，将电脉冲计数处理即可得到转速值。

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光电传感器测转速实验

实验指导书

简  介

一、本实验装置的设计宗旨：

本实验装置具有设计性、趣味性、开放性和拓展性，实验中大量重复的接线、调试和后续数据处理、分析、可以加深学生对实验仪器构造和原理的理解，有利于培养学生耐心仔细的实验习惯和严谨的实验态度。非常适合大中专院校开设开放性实验。本实验装置采用了性能比较稳定，品质较高的敏感器件，同时采用布局较为合理且十分成熟的电路设计。

二、光电传感器测转速实验实验装置

1．传感器实验台部分

2．九孔实验板接口平台部分：九孔实验板作为开放式和设计性实验的一个桥梁（平台）；

3．JK-19型直流恒压电源部分：提供实验时所必须的电源；

4．处理电路模块部分：差动放大器、电压放大器、调零、增益、移相等模块组成。

三、主要技术参数、性能及说明：

（1）光电传感器：由一只红外发射管与接收管组成。

（2）差动放大器：通频带可接成同相、反相、差动结构，增益为倍的直流放大器。

（3）电压放大器：增益约为5位，同相输入，通频带。

（4）型直流恒压电源部分：直流，主要提供给各芯片电源：

分三档输出，提供给实验时的直流激励源；：作为电机电源或作其它电源。

光电传感器测转速实验

【实验原理】

如图所示：光电传感器由红外发射二极管、红外接收管、达林顿出管及波形整形组成。发射管发射红外光经电机转动叶片间隙，接收管接收到反射信号，经放大，波形整形输出方波，再经转换测出其频率，。

图1

【实验目的】

了解光电传感器测转速的基本原理及运用。

【实验仪器】

如图所示，光电式传感器、JK-19型直流恒压电源、示波器、差动放大器、电压放大器、频率计和九孔实验板接口平台。

图2                                    图3

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