非接触式数字转速表使用8051微控制器

转速表是测量旋转物体的速度,如电动机或车辆发动机的曲轴等装置。电动机的速度由电动机在一分钟内的转数确定。换句话说,速度以RPM(每分钟转数)测量。在此,在该项目中,我们设计了一种使用8051微控制器的简单的非接触式或非接触式数字转速表,可以测量精度为1 Rev /秒。


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循环后面的原则

非接触式数字转速表后面的基本原理涉及一种具有传感器,控制器和执行器的简单嵌入式系统。这里使用的传感器是红外线(IR)发射器 - 接收器对,所使用的控制器是装有编译代码的8051微控制器,并且执行器是显示装置,用于显示电动机的速度。

传感器通过光传输和反射的原理来感测电动机的速度而无需实际与其接触并产生信号。该信号被转换成电信号并馈送到微控制器,其被编程为在一分钟内以电机转数的数量计算速度。此速度显示在7段显示器上。

建筑和输出视频

非接触式数字转速表电路

转速表基本上用于测量电动机的角速度。它可以是具有暖齿轮和主轴布置的机械装置或将角速度转换成电信号的电气设备。电动转速表又可以是交流转速计或直流转速计。

虽然传统的转速表是接触转速表,但由于接触参数的变化,可以产生错误的结果,优选非接触式数字转速表,其不需要与速度测量的装置接触。

它基本上有效地用于复古反射扫描的原理,其中LED的光源装置将光信号传输到反射光的复古反射目标装置,其又由光检测器接收。


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非接触式数字转速表电路图

非接触式数字转速表使用8051微控制器电路

需要组件

  • 8051微控制器
  • 8051开发板
  • 8051微控制器编程器
  • IR传感器模块(反射型)
  • 4 - 数字7 - 段显示
  • 4 x 2n2222 npn晶体管
  • 4 x 470Ω电阻(1/4瓦特)
  • 8 x100Ω电阻(1/4瓦)
  • 如果未使用开发板,那么您需要
    • 11.0592 MHz石英晶体
    • 2 x 33pf陶瓷电容器
    • 2 x10kΩ电阻(1/4瓦)
    • 10μF电容器(偏振)
    • 按钮
    • 1kΩx 8电阻包

如何设计非接触式数字转速表?

传感器电路D.es

传感器电路由IR发射器和IR接收器组成。使用IR LED作为发射器,并且使用照片二极管作为接收器。在该项目中使用反射类型的IR传感器。在这种类型中,IR发射器和接收器被放置侧面。

IR发射器电路非常简单。IR发射器的阳极连接到5V电源,并且阴极通过150Ω的电流限制电阻连接到接地。因此,IR发射器开始发射红外线。

本项目使用的红外接收器是一个光电二极管,必须反向偏置连接。负极或阴极连接到5V电源,正极或阳极通过10KΩ的限流电阻连接到地。

最后,将IR接收器的输出给予比较器。比较器将来自IR接收器的输入与参考值(通过10kΩ电位计提供)进行比较。如果来自IR接收器的输入大于参考值,则比较器的输出将是高否则,输出将低。

以下图像显示了该项目中使用的反射式IR传感器的电路图。

IR传感器模块电路图


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控制器电路设计

控制器电路由微控制器及其接口组成。在这里,我们选择AT89C52微控制器。微控制器复位电路由按钮,电阻器​​和电容器组成,具有值,使得RESET引脚处的电压低于1.2V,定时常数永远不会小于100ms。在这里,我们选择了10kΩ电阻和10μF电容。

由于微控制器的振荡频率为11.0592MHz,因此我们选择了陶瓷电容器的值为33PF。EA'引脚必须通过10kΩ电阻拉高,因为我们不使用任何外部内存。

通过将IR传感器的输出销连接到Port3引脚P3.4,通过将微控制器和IR传感器之间的接口连接到PORT3引脚P3.4。接下来是4位7段显示。以下图像显示了此显示的引脚图。

4  - 数字7  - 段显示引脚

4 - 数字7段显示器的段输入I. A,B,C,D,E,F,G和DP通过各个100Ω电阻连接到PORT0。4位7段显示器(DIG1,DIG2,DIG3和DIG4)的数字选择引脚连接到42N2222 NPN晶体管的发射极端子。这些晶体管的基极端子连接到PORT2引脚P2.0,P2.1,P2.2和P2.3到470Ω电阻。

微控制器代码

一旦电路设计好并画在纸上,下一步就是编写和编译代码。在这里,我们使用Keil Vision软件用C语言编写程序。

在编写代码之前,需要遵循一般步骤,如创建新项目并选择目标设备或所需的微控制器。编写代码后,我们将其保存使用.c扩展,然后将其添加到目标文件夹下的源文件组。然后按F7键编制代码。

编译代码后,将创建一个十六进制文件。在下一步中,我们使用Proteus软件绘制电路。使用8051微控制器编程器和与之关联的软件将代码转储到微控制器中。

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如何操作非接触式数字转速表电路?

当IR传感器供电时,IR发射器开始发出IR光线。电动机放置在IR传感器的前面,其轴向标有白点。

当电机轴旋转时,白点与传感器接触,红外线被白点反射,落在红外接收器上。用作红外接收器的光电二极管,每当红外射线被反射时就开始传导。

此时,将红外传感器的输出给比较器,当红外光线发生反射时,比较器的输出为高,当没有反射时,比较器的输出为低。因此,比较器的输出是ON-OFF脉冲的形式。

将该脉冲置于微控制器,作为定时器输入,微控制器被编程为计算电机旋转在第二个时的次数。

电机的转速计算方法是将最终计数的数值乘以60,得到每分钟的转速。然后在4位7段显示器上显示该值。

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非接触式数字转速表图像1
非接触式数字转速表图象2
非接触式数字转速计图像3
非接触式数字转速表图象4

应用程序

  1. 非接触式数字转速表电路可用于计算旋转轮,盘和电机轴的速度。
  2. 该电路可以在与电动机轴或车轮直接接触的地方使用,如在车辆和工业机器的情况下。
  3. 该电路可用于家庭以检查小电池供电风扇和其他电机的设备的速度。

电路的限制

  1. 该电路中使用的IC是CMOS器件,非常静态,使其无法用双手触摸它们。
  2. 由于使用电池供电,它具有有限的终身时间。
  3. 速度计算可能受到定时器的不同占空比的影响。

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