虚拟仪器技术分析与设计-转速检测与控制实验报告

实验报告 课程名称： 虚拟仪器技术分析与设计 实验名称： 转速检测与控制 实验地点： 虚拟仪器实验室 专业班级： xxxxxxx 学号：2x xxxx 学生姓名： XXXXXX 指导教师： XXXXXXXXX 2017年 11月 23 日实验二 转速检测与控制一、实验目的1掌握光电传感器测试电机转速的设计方法。2掌握运用LabVIEW软件编程来检测和控制电机转速的方法。二、实验原理（一）硬件描述在本实验中采用PWM脉宽调制方法来控制电机。脉宽调制的原理就是通过改变信号的占空比，来控制晶闸管的导通时间，从而达到控制电机的转速。如下图18-1所示。图18-1T为信号的周期时间，t为周期信号内的高电平时间，保持T不变，改变t的大小，来改变晶闸管的导通时间。本实验控制电机电路由SG3525芯片及外围电路组成，将输入的直流电压信号转换成PWM信号，来控制电机的转速，具体的电路如下图18-2所示：图18-2本实验电机测速装置由开孔圆盘、透射型的光电式转速传感器（由发光管、光电管组成）组成。开孔圆盘安装在电机轴上。光电式转速传感器中发光管发出的光，通过开孔圆盘上的孔透射到光电管被接收，再将光信号转为电信号输出。开孔圆盘上有小孔，开孔圆盘旋转一周，光电式转速传感器输出的信号脉冲个数等于圆盘的开孔数。因此，可通过测量光电式转速传感器输出的脉冲频率，得知被测转速，即n=f/N*60，式中：n为转速 ，f 为脉冲频率， N 为圆盘开孔数。（二）软件设计思路 1前面板设计：前面板包含波形显示控件、设定转速输入框、检测转速输出框、停止按钮（停止程序运行）。如图18-3所示。图18-32框图程序设计：（1）转速控制过程：实验程序通过调用LabVIEW驱动程序库（USB2005.llb）中的节点WriteDA.vi，将设定转速值通过数据采集卡D/A芯片转换为电机转速控制电压控制电机运转。（2）转速检测过程：光电式转速传感器输出的脉冲频率（模拟信号），通过数据采集卡A/D转换器转换成数字信号存储到数据采集卡的缓存中，调用LabVIEW驱动程序库（USB2005.llb）中的数据采集节点：CreateDevice.vi、InitDeviceAD.vi、ReadDevice.vi、ADDataTransform.vi、ReleaseDevice.vi进行采集数据，将缓存中的数据读到计算机内存中以数组的形式存放，然后调用LabVIEW功能模板中信号处理节点将采集到的数据进行处理，转换成电压值，并判断检测到的转速是否与设定的转速相等，如果等于设定转速，就用当前检测到的转速（转换为电压值）控制电机运转，反之增加或减少电机转速控制电压，直至检测转速等于设定转速。转速控制与检测流程如图184所示。 三、实验设备实验主机箱、转速检测与控制模块。四、实验步骤1将“转速检测与控制模块”插上实验箱，用2号导线将数据采集卡的模拟量输出接口(DA0)接到“转速检测与控制模块”的输入Vin端，“转速检测与控制模块”的输出OUT1接采集卡的模拟量输入接口（CH0）。注：光电传感器已装在模块上。2打开实验箱电源。3用USB通信电缆的方形接口插入实验箱USB接口，USB通信电缆的另一端接入计算机的USB通信口。4打开范例程序（THVLB-1型实验光盘范例程序十八转速检测与控制实验）。5设定转速，观察输出波形与检测到的转速变化情况。注：1转速设定范围：500转/分2500转/分；稳定范围： 10转。 2电机启动转速设置800转/分以上。图1845、 实验结果 （实验程序框图）程序解读;该实验转速检测和控制的实现依靠两个部分，一个是控制部分，一个是检测部分，首先通过创建一个通道号为0的虚拟通道，将错误输出端接上一个条件结构，若没有错误则执行条件结构里的控制部分与检测部分的程序。检测部分运用的这个while循环结构，先配置一次采集256个点数，通过一个虚拟通道读节点实现对通道内数据的采集提取，设定每100ms采集一次数据，循环退出条件由停止按钮控制，通过循环里面的一个条件结构进行后续的数据处理然后采用一个波形成分提取函数得到波形成分，再用频率测量节点实现波形频率，同时将采集数据以数组形式存储一并送入波形图显示。而控制部分的实现也是依靠while循环，设定每200ms采集一次数据，然后先设定电机转数，同时用测量频率的局部变量引入进来，将频率X5来表示转速，将测得的转速与设定值比较若差值小余5转，则认为是稳定的，直接输出测量值，否则通过转速控制节点自动控制使其逐渐接近设定值，当最后满足差值条件后输出转速值。通过两个部分的协调工作实现对电机的转速控制与检测。 （前面板） （电机转速设定为2000转时实时频率测量值）（1）（电机转速设定为2000转时实时频率测量值）（2）（实验所得实物图）六、实验心得通过这次虚拟仪器实验，我掌握了光电传感器测试电机转速的设计方法，掌握了运用LabVIEW软件编程