带轮传动机构及转速测量.doc

工业系统驱动、测量建模与控制带轮传动机构及转速测量实验报告实验目的：测量带轮传动机构转速实验前思考：1. 如何将旋转机械的运动状态变成能够测量的电信号？2. 如何对传感器得到电信号进行预处理？思路：一：将旋转机械的运动状态变成能够测量的电信号光电码盘式转速传感器 A B分析：A端通电，发光二极管发亮；若光路畅通，二极管发出的红外光直射向B端的光敏三极管的基极b，使集电极c与发射极e导通，实现电光电转换，此时处于低电平；若光路遮断，则无红外光射向光敏三极管的基极b，使集电极c与发射极e之间截止，处于高电平。 码盘上条码交替透光和遮光，电路交替畅通和中断，光敏晶体管输出一串脉冲信号，其频率f与机构转速n成正比。实现将旋转机械的运动状态(转速n)变成能够测量的电信号（频率f）。 当改变和的值时得到的电压为：（千欧）（千欧）透光（v）遮光（v）1.55110.00.10105110.08.5511.510.010.01.51010.03.6二：对传感器得到电信号进行预处理（1）由于码盘上的条码遮光透光不是一瞬间完成的，存在一个过渡过程，所以信号输出上升和下降不够陡峭。为了得到明确的起始和终点，必须整形。主要利用放大器开环构成比较器，实现整形。（此图中的即为是上图中的）=A(-)=A(Vr-), A则在截止与饱和状态不断变化，输出上升和下降都很都的矩形波。理论上是严格的矩形波，但实际观测图形如下：uVVrO/v分析：实际运算器的放大倍数A是一定的差值（Vr-）也不是无穷小，所以输出特性存在滞环。（2）F/V转换将输入信号的波形转换为定脉宽W、定幅值A的脉冲信号，保持周期T。则WA/T=WAF实际的F/V转换器2907结构图为实验：2907 F/V 转换器静态特性测试1. 电荷泵输出信号观察(输入信号ui为方波)断开电容C2；信号频率1002000Hz之间；观察uo波形，观察脉冲宽度/幅度与输入信号频率的关系。 实验现象：开始只有没有观测到信号，当信号频率大概为2400Hz时出现信号波形。继续增大频率，脉冲宽度不再改变。2. F/V 转换关系测试(C2 =1F )信号频率 04kHz，采样频率间隔300Hz，记录uo 值，画出 fin-uo 关系曲线。实验数据：f(Hz)1004007001000130016001900(v)0.10.40.751.01.31.651.9f(Hz)2200250028003100340037004000(v)2.22.52.753.13.43.74.0所以可画出图像曲线：4000 f/Hz0/v4.03. F/V 转换纹波及响应速度的观察(C2 =0.01/ 1/ 20F)：记录不同电容时，输出电压纹波的峰-峰值(结论：选取最佳参数）用示波器观察不同电容情况下输出电压uo的动态响应速度（比较差异，选取最佳参数）实验数据：（1）C2(F)0.01120V-V(v)0.720.100.0结论：由以上数据可知最好选用电容值为20F的电容，输出基本为直线。（2）动态响应速度由观测可以大概得到结论，0.01F的电容反应最快，20F的反应最慢，由此可知最好选用电容值为0.01F的电容，反应最快。由以上两个方面分析，最终选择电容值为1F的电容，可较好的兼顾纹波峰峰值和反应速