测控实验直流电机转速测量

1、南京邮电大学 自动化 学院实 验 报 告实验名称： 直流电机转速测控系统 课程名称： 测控技术与仪器专业综合实验所在专业： 测控技术与仪器 学生姓名： 班级学号： B13050605 任课教师： 戎 舟 2015 /2016 学年第 二 学期摘要：采用光电传感器模块，通过ELVIS数据采集平台上的计数器模块实现电机转速的测量，得到转速与电压的拟合关系直线，再利用LabVIEW的PID实现对电机转速的控制。本系统方便快捷，成本低，实时显示。1.实验目的1、理解所用传感器的工作原理，掌握传感器的使用；2、掌握直流电机转速测试和控制电路的设计；3、掌握计算机测控的原理和方法。2. 实验要求基于ELV

2、IS平台设计电机速度测试电路，设定预计转速，根据实际转速，实现相应的控制算法，完成对马达速度的闭环控制。3实验设备（1）计算机1台（2）ELVIS数据采集平台 1台（3）EE-SX672A光电传感器模块 1个（4）5V直流电机 1个4. 实验内容4.1系统结构系统结构及模块功能说明手动输入期望转速，当前转速与期望值的误差接至PID函数的输入端，PID的输出端加到电机上的电压增量，从而达到转速控制的的目的。系统框图直流电机转速测控系统直流电机转速测量直流电机转速电压拟合PID控制4.2硬件模块（1）所用芯片或模块介绍直流电机转速测控系统包括电机模块、EE-SX672A光电传感器模块、NIELVI

3、S平台和计算机。由传感器模块、电机上的转盘和数据采集卡对电机转速进行测试，在计算机中由程序计算出电机转速后采用PID算法得到对电机转速控制的输出直流电压。1、直流电机电机是使机械能与电能相互转换的硬件，直流电机就是把直流电能转换成机械能。作为机电执行元部件，直流电机内部有一个闭合的主磁路。主磁通在主磁路中流动，同时与两个电路交联，其中一个电路是用以产生磁通的，称为激磁电路，另外一个是用来传递功率，称为功率回路或者电枢回路。现行的直流电动机都是旋转电枢式，也就是说激磁绕组及其所包围的铁芯组成的磁极为定子，带换向单元的电枢绕组和电枢铁芯结合构成直流电动机的转子。2光电传感器光电传感器一般由发送器、

4、接收器和检测电路三部分组成。发送转速设定ELVIS平台进行转速测量PID控制器一般为半导体光源、发光二极管（LED）、激光二极管或及红外发射二极管，对准目标发射光束，光束连续发射，或以脉冲方式发射，脉冲宽度可调。在接收器的前面，要装有光学元件如光圈和透镜等。接收器一般由光电二极管、光电三极管或光电池组成。接收器接收信号后通过检测电路输出有效信号。光电传感器有凹槽形光电传感器、对射型光电传感器、反光型光电开关和扩散反射型光电开关等几种类型。以凹槽型光电传感器为例，凹槽型光电传感器把一个光发射器和一个接收器面对面地装在一个槽的两侧。发光器能发出红外线和可见光，在无阻的情况下光接收器能收到光。但当被

5、检测物体从槽中通过时，光被遮挡，光电开关便动作。输出一个开关控制信号，切断或接通负载电流，从而完成一个控制动作，产生一个脉冲。采用光电传感器对直流电机的转速进行测试，将电机转盘插入到光电传感器内部，当光线可以穿透转盘时，传感器上的红灯不亮，输出的是高电平；当光线不可以穿透转盘时，传感器上的红灯亮起，输出的是低电平。所以当电机转动时，转盘在传感器内部转动，输出的是脉冲信号，测出脉冲信号的频率，继而可以求得转动的速度。和平台连接时，采用NIELVIS平台的可调直流电源作为直流电机的输入，传感器的输出脉冲信号，送至ELVIS平台上的计数器进行测频。3、PID转速控制PID是当前工业控制中应用最广泛的

6、算法。被控制的系数参数叫做过程变量（ProcessVarable,PV），被控制的过程变量指定的理想值叫做设定点（SetPoint,SP）。PID控制器确定一个对被控系统的输出量，驱动过程变量接近设定点。具体原理参考自控原理教材。控制直流电机的转速就是控制直流电机的电压。直流电机的输入电压与转速应该成正比关系，在实验过程中，选择08V之间不同的直流电压输入待直流电机，测电机的转速，拟合得到输入和输出的关系式（2）电路图和实物图4.3软件程序DAQ通道配置及转速测量转速和电压的拟合直线PID控制5. 实验数据及结果分析转速电压拟合直线期望转速2522转/分钟实际转速2572.46转/分钟期望转速500转/分钟实际转速472.67转/分钟6. 总结及心