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基于LabVIEW的电机转速监测系统的设计

作者:时间:2013-05-15来源:网络收藏

摘要控制中,测量的精确度、实时性和稳定性直接影响调速的性能。文中了一种软件平台的,选择绝对式光电编码器和单片机作为前端信号的采集系统,通过RS-232串口通信将数据传送至上位机;利用的数据处理和显示动能,对转速信号进行实时地处理、显示和保存。该在开关磁阻电机调速系统中进行了实验测试,结果证明,该方法人机界面良好、测速范围宽、精度高、响应速度快、抗干扰能力强。
关键词 ;绝对式光电编码器;单片机

LabVIEW是美国国家仪器司(National Instrument)开发的一种虚拟仪器平台,是一种用图标代码来代替文本式编程语言的开发工具。其通过在表示不同功能节点的图标之间连线来完成上位机的程序,在这一点上,其完全不同于以往文本的传统开发语言。LabVIEW功能强大、操作灵活,使用图形化的编程语言,大幅节省了程序的开发周期,且其运行速度不受影响,体现出较高的效率,被广泛应用于自动测量系统、工业过程自动化、实验室仿真等领域。
以往利用LabVIEW数据采集系统时,通常采用数据采集卡进行前端信号的采集,但是其价格昂贵。文中设计了一种LabVIEW和STC12系列单片机的电机转速系统,不仅节约了设计成本,且系统操作简便,稳定可靠,满足电机的测速要求。

1 系统的总体方案设计
系统由上位机和下位机组成。下位机采用STC12C5410AD单片机作为主控芯片,绝对式光电编码器的脉冲输出信号通过信号调理电路后送至单片机,单片机通过自带的脉冲捕获模块,接受连续的编码器脉冲信号并计算电机转速;上下位机采用RS-232串行接口进行通信,将转速计算值传送到上位机LabVIEW,通过LabVIEW对转速值进行实时处理、显示和保存。基于LabVIEW的电机转速监测系统总体方案如图1所示。

本文引用地址:http://www.eepw.com.cn/article/170505.htm

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2 电机的测速原理
2.1 绝对式光电编码器简介
系统采用A-JXW-12A-11-G8-30C绝对式光电编码器,该编码器为11位绝对式轴角编码器,具有零点固定、单值函数、抗干扰能力强等特点。结构上采用防尘、防潮措施、耐冲击、耐振动、体积小、重量轻。能够测量角位移,旋转速度等,并能将所测结果以自然二进制码形式输出。供电电压12 V,集电极开路输出,图2为A-JXW-12A-11-G8-30C绝对式光电编码器实物图。

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2.2 转速计算方法
设计采用T法测速,即利用计数器对已知频率为的高频时钟脉冲进行计数,测出电机相邻两个转子位置脉冲信号的时间间隔来计算电机的转速。在T法测速中,测速时间T是通过记录高频时钟脉冲个数m得出,即
T=m/f (1)
电机转动一周转子位置信号含有的脉冲个数为PN,设计采用编码器的最低位进行计算,因此PN为1 024,则转速计算公式为
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高频时钟脉冲为单片机的晶振频率2分频所得,即22.1184/2 MHz,当电机转速为500r/min时,理论上高频时钟脉冲计数值m为1296,若记录值m为1 295或1 297,T法计算的电机转速分别为500.4 r/min或499.6 r/min,计算误差为-0.08%≤△e≤0.08%;当电机转速为1 500 r/min,理论上高频时钟脉冲计数值m为432,若记录值m为431或433,T法计算的电机转速分别为1503.5r/min或1496.5r/min,计算误差为-0.23%≤△e≤0.23%。本方法完全满足所试验的开关磁阻电机调速系统的误差范围,且测量方法简单可靠,实用性强。

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