实验九 转速测量和控制实验

1、实验九 转速测量和控制实验一、实验目的：1、了解磁电式、霍尔、光电测量转速原理；2、了解PID转速控制原理以及实现方法。二、需用器件与单元：磁电式传感器、霍尔传感器、光电传感器、转动源、频率/转速表、直流源524V；智能调节仪、信号转换模块、NI数据采集卡（USB6251）、LABVIEW软件。三、基本原理：1. 磁电式测速原理：基于电磁感应原理，N匝线圈所在磁场的磁通变化时，线圈中感应电势：发生变化，因此当转盘上嵌入N个磁棒时，每转一周线圈感应电势产生N次的变化，通过放大、整形和计数等电路即可以测量转速。2. 霍尔测速原理：利用霍尔效应表达式：，当被测圆盘上装有N只磁性体时，转盘每转一周磁场

2、变化N次，霍尔电势就同频率相应变化，输出电势通过放大、整形和计数电路就可以测出被测旋转物的转速。3. 光电测速原理：光电转速传感器有反射型和透射型两种，本实验装置为透射型，传感器端部有发光管和光电池，发光管发出的光源通过转盘上的孔透射到光电管上，并转换成电信号。由于转盘上有等间距的6个透射孔，转动时将获得与转速及透射孔数有关的脉冲，将电脉计数处理即可得到转速值。4. 转速控制原理：利用霍尔传感器检测到的转速频率信号经F/V转换后作为转速的反馈信号，该反馈信号与智能调节仪的设定转速比较后进行数字PID运算，调节电压驱动器，改变直流电动机电枢电压，使电机的转速逐渐趋近设定转速（设定值1500转/分

3、2500转/分）。转速控制原理如下图所示。转速设定PID调节电压驱动转盘电机电枢霍尔传感器同相放大F/V智能调节仪e1e2eIVonnFV图9-1 转速控制原理框图四、实验步骤：（一）转速测量实验1、 按9-2图安装磁电感应式传感器。传感器底部距离转动源约4-5mm，磁电式传感器的两根输出线同时接到频率/转速表和采集卡AI1通道。图9-2 磁电式传感器安装示意图2、 打开实验台电源，选择不同档位电压+5V、+6V、+8V、+10V、+12V（正极接+6V，负极接-6V）、+15V、+16V、+20V、+24V驱动转动源（注意正负极，否则烧坏电机）；3、 运行LABVIEW程序“转速测量”，依次

4、选择上述电压源，待电机转速稳定后，按下“采样”采集对应的转速和电压值，得到电压-转速曲线，如图9-3所示；4、 将传感器换成霍尔式和光电式（+5V和地线都要接到实验台上），重复上面步骤。图9-3 转速测量（二）转速控制实验1. 选择智能调节仪的控制对象为转速，并按图4连线。开启控制台总电源，打开智能调节仪电源开关。2. 短按SET键，进入智能调节仪A菜单，仪表靠上的窗口显示“SU”，靠下窗口显示待设置的设定值。当LOCK等于0或1时使能，设置转速的设定值（参考值1500-2500）。3. 长按SET键3秒以上，进入智能调节仪B菜单，靠上窗口显示“dAH”，靠下窗口显示待设置的上限报警值（参考值

5、5000）。上限报警时仪表右上“AL1”指示灯亮。4. 继续短按SET键，靠上窗口显示“ATU”，靠下窗口显示待设置的自整定开关，控制转速时无效。5继续短按SET键，靠上窗口显示“P”，靠下窗口显示待设置的比例参数值（参考值600）。6. 继续短按SET键，靠上窗口显示“I”，靠下窗口显示待设置的积分参数值（参考值100）。7. 继续短按SET键，靠上窗口显示“LOCK”，靠下窗口显示待设置的锁定开关，“0”允许A、B菜单，“1”只允许A菜单，“2”禁止所有菜单。继续短按SET键，回到初始状态。图9-4 转速控制实验连线图8. 经过一段时间（20分钟左右）后，转动源的转速可控制在设定值，控制精度±2%。五、实验报告：1、分析转速测量实验的误差来源和对数据结果的影响。2、观察实验并思考三个传感器中哪一个是光电传感器（自己动手安装的那个？透明支架那个？还是黑色支架那个？），说明你的判断依据。3、转速自动控制的试验中使转速达到设定值大约用了多少时间？分析PID参数对转速智