一种基于PLC的电机转速测量电路设计

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姚志恩B!!胡其谦E

!东南大学\"江苏南京E浙江信息工程学校\"浙江湖州%$BMB&&QG#EMB%&&&

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介绍电机转速测量电路的设计方案\"对其!!摘要%

软硬件的实现方法进行了介绍\"该系统在实际工程应用中\"具有较好的稳定性和精度&

关键词%Y\\A#转速测量#稳定性#高精度中图分类号%?YE’$MF文献标识码%6

文章编号%B&&BEEF’\"E&&G$&F&&GF&E

#89:;(<:%?:/J*J/)J)/0/3,0*>/0123,4L/*0H)/0J//>45L4,4)K*0/>43Y\\A!*3>*-0413,)4H7+/0,:/J)4e/+,45,:/>/0123*3>1LJ-/L/3,*,143L/,:4>45,:/045,I*)/*3>:*)>I*)/M?:100=0,/L0*JJ-1/>,4/3213//)132*3>*+a71)/0*/07-,M

34=>);?9%Y\\A#L/*07)1320J//>#0,/*>=#:12:)/+10143!引言

电机测速技术是电机调速控制系统中的一个重要问题!稳定性和高精度是衡量测速系统的技术指标&目前Y\\A已经成为工业控制的一个重要设备!而工业现场往往存在许多的干扰因素!因此如何实现Y\\A控制系统中电机测速的稳定性和高精度是一个值得研究的问题&

!转速测量

在实际生产中!转速的测量有许多方法!如光电技术’测速发电机等!但这些方法有的要求工作环境整洁!有的造价很高!这与工业生产的环境和低成本的要求不适应!采用集成霍尔元件检测具有成本低’

灵敏度高及输出特性好的特点(

B)

&如图B所示!在收稿日期%E&&FBEBQ

+机械与电子,E&&G\"F

$图B!转速测量示意图

电机轴上镶嵌一块永久磁铁!集成霍尔元件采用’GoQ%B(!

固定在离磁铁%LL左右!背侧正对永久磁铁!当转轴转动时!永久磁铁从霍尔元件背侧经过!检测到的信号送入放大整形电路如图E所示&霍尔元件的工作电压为F)BEW!^B为上拉电阻!磁铁经过时!%脚从&W变为BW!通过三极管输出脉冲波!其频率即为转速大小&

图E!放大整形电路图

!抗干扰设计

由于工业现场存在较多的干扰因素!对转速测量的稳定和精确带来较大的影响&由检测电路可知!转速的大小取决于脉冲的数量!与脉冲间的相位无关!而且电机的转速变化是一个惯性环节!不存在突变的可能!因此可以采用锁相环电路的设计来减

小现场干扰的影响!提高测量稳定性和精度(E)&锁

相环电路原理如图%*所示!锁相环\"Y\\\\$由环路鉴相器\"Y.$’低通滤波器\"\\Y$和压控振荡器\"WAb$组成&锁相环具有频率跟踪特性!当锁相环锁定时!输出电压C]\"F$的频率和输入信号C%\"F$的频率相同!而这E个信号的相位是可以不相等的!即C]\"

F$*GF*

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E&EB的频率和C\"的频率完全相同#它们的相位保持恒F%!定$鉴相器是一个相位比较器#起测量作用#其输出电压C\"是C\"和C\"相位差的函数#低通滤波FFF.!]!%!器主要作用是滤除鉴相器输出电压中的高频分量#\"送入压控振荡器#压控振荡器的将低频分量CFA!\"的频率随C\"的变化而变化#如果C\"输出CFFF]!A!]!和C\"的频率不一样#鉴相器输出电压经过低通滤F%!波器控制压控振荡频率#使其频率作相应的改变#最\"和C\"的频率达到相等而相位差恒定$后使CFF]!%!恒定的相位差使鉴相器维持一恒定的电压输出#通过低通滤波器去控制压控振荡器的输出频率和输入图F!控制脉冲时序图

期间接通计数器与Y使脉冲计\\A的脉冲输入接口#数器开始计数$&G&UB’%LL13’

式中!UB采样时间

电机最小转速!\"B

频率相同#即C]!F\"和C%!F\"被锁相环锁定$锁相环的实现电路如图%K所示$

图%!锁相环电路图

%!Y\\A软件设计

Y\\A主要用于转速测量数据的处理#

其程序结构如图$所示$计数脉冲由采样器进行脉冲采样#

图$!Y\\A程序结构图

采样器相当于一个开关#由控制脉冲进行控制$当控制脉冲允许时#计数脉冲进入计数器计数#当控制脉冲关闭采样器时#计数器中的数据转换成速度数据并显示输出#然后计数器清零#等待进入下一次控制脉冲$

!M\"!控制脉冲

Y\\A产生的控制脉冲时序如图F所示#

在采样)GG)

!LL13

!%G&&LL13’取整数在Y\\A程序中电机转速测量按式!E\"计算(LSG&$&UB

!E\"式中!L电机转速!$UB时间内脉冲计数个数UB的取值必须保证在采样期间内#

Y\\A计数器的脉冲输入有B个以上#由于电机的实际使用转速大多在几百以上#因此在大多数情况下UB取B0即可#B0内计数器的值乘以G&便为电机转速$

利用控制脉冲的下降沿#首先将采样时间段内的计数值输出保存#然后计数器清零$在数据处理时间!UE\"用计数器输出值在下一个采样时间来临前去刷新处理其它程序$由于Y\\A是以反复扫描

的方式工作#循环连续的逐条执行程序#任意时刻只能执行一条指令#因此必须考虑采样数据在其它程序中的处理时间#一般要求大于扫描周期!扫描周期主要取决于工作程序的长短\"$由于电机的转速变化是一个惯性环节#因此数据处理的时间可以设计为UE’UB$

M#!程序实现

松下(YB系列Y\\A转速测量的梯形图如图G所示$利用E个定时器来实现控制脉冲#?&定时器

图G!Y\\A梯形图

*机械与电子+E&&G!F

\"!一种离合器装置电磁铁的设计

王!鹏!李平康!张!伟!董海薇!高小明

!北京交通大学\"北京B#&&&$$

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!!!!N#$%Q4+5\"Q’+-.#$%N4’GB$%.(’>4’%#B&’()L’+(+,,,S,’!(6/1131*4?4331介绍了一种电磁驱动离合器装置\"对电磁!!摘要$

铁的吸力及其工作情况的温升进行了计算\"与相关的试验结果进行了比较与验证\"选择出了吸力大小合适%温升不高且能长时间工作的电磁铁\"并在人工模拟降雨试验装置中得到了实际的应用\"达到了预期的效果&

关键词%电磁铁*温升*吸力*模拟降雨中图分类号%?YE&EMB文献标识码%6

文章编号%’(B&&BEEF’E&&G&F&&G’&%

%#89:;(<:D3/-/+,)4L*3/,>)1/M?://-/+,)4L*3/,1+54)+/*3>J2,:/,/L/)*,7)/)10135/-/+,)4L*3/,*)/*3*HJ242-9/>*3>+*-+7-*,/>I:/3,:/+-7,+:I4)_013)/*-=

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收稿日期%E&&G&B&$

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B!电磁制动离合器装置

人工模拟降雨实验装置是一种槽式)下喷人工

B$

模拟降雨实验装置#!它要求当离合器每次都停留

在一个位置时!其所对应的喷头也正好停留在降雨隔罩的一侧!所以对离合器的离合时间和分离位置均有要求\"

+++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++时间为B0!!的抗干扰性能!增加了测量的稳定性\"在实际使用?B定时器时间为E0?&常开触点的波形满足控制脉冲的要求!采样时间为B0!数据处理\"将计数器利用一个闲置中间继电器^时间为B0&的常闭触点设置计数器为加法计数器\"]&为脉冲输入点!利用上升沿微分指令设置为脉冲上升沿计数!利用?&的常开触点保证只在控制脉冲采样时间内计数\"利用?&的常闭触点使计数器在控制脉冲关闭时及时清零\"利用下降沿微分指令和?&的常开触点!使计数器中测量数据.?&在控制脉冲下

#$降沿时!传送到.?B并在数据处理时间内锁存%\"

中转速测量的相对误差在Bi以内!较好地满足了电机速度检测和电机调速系统的应用\"参考文献%

#$传感器及其应用#北京%国防工业出版社!B!$M!何希才M

E&&BM

#$等M测控电路及装置#北京%北京航空航天E!$M!孙传友!

大学出版社!E&&EM

#$可编程序控制器原理&应用&实验#北%!$M!常斗南M

京%机械工业出版社!BQQPM

作者简介%姚志恩!’!男!浙江湖州人!东南大学硕BQ’%O(

士研究生!浙江信息工程学校讲师!主要从事信号与信息处理)自动化方向研究\"

$!结束语

上述Y\\A的电机转速测量电路具有制作简单!成本低的优势!硬件电路和软件的设计增强了系统

+机械与电子,’(E&&GF

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