STM32的旋转物体转速和位置测量系统设计+电路图+PCB图(2)
6.1整体调试实验 38
6.2实验结果分析 44
6.3实验结论 45
结论 46
致谢 47
参考文献 48
附录A电路原理图 49
附录BPCB图 50
1 绪论
1.1 课题背景及意义
转速是能源设备以及动力机械测试中的一个重要的特性参量，国内外测量转速的方法有许多种，其中使用的系统以及测量的精度都不太相同。转速测量的应用系统不仅在工业生产还有科技教育方面的应用广泛，不仅如此，它在民用电器等各种领域范围内的应用都非常广泛，而且各种参数在不同的领域范围中的应用都是有所侧重的，因而转速的测量系统作为普遍的应用在国民经济的发展中都有着极其重大的作用和意义[1]。
在现代化工业中，基本都是广泛地应用电机来驱动各种生产机械和装备，电机的作用是将电能转换为机械能，衡量机械能的直接物理量就是转速，这就对判断电机的性能有着至关重要的作用，因此，实时测量并显示速是很有必要的。
电机的旋转装置作为机电能量的转换装置，广泛地应用于各种工业企业的机械设备中，比如机床、起重机、轧钢机、风机、纺织机械、水泵等。而且，在交通、国防、航天、医疗、家用电器等各个领域中，电机的应用也十分地广泛。旋转物的体转速是判定其运行状态的关键参数，尤其是在电机的闭环控制系统中，转速的准确性直接影响整个系统的稳态误差及动态响应性能。
目前来说，转速的测量主要就是使用光电编码器作为信号发生器，根据其产生的高速脉冲计算旋转物体的转速，处理核心就采用单片机，然而这种方法多存在着设计繁琐、兼容性差等缺点。因此，本文将采用线性霍尔传感器作为信号感应器，结合以STM32为核心的单片机对转速进行测量，不仅设计简便，而且低成本功能强大。
1.2 国内外现状
1.2.1 发展状态
1.2.2 几种转速测量方案以及测角度方案
（一）直流电机的测速
关于测速发电机（tachogenerator），它是一种检测机械转速的电磁装置。它能把机械转速转变成电压信号，其输出电压与输入的转速是成正比关系，其转速与输出电压关系如图表1测速发电机输出电压与转速关系所示。在自动控制的系统中以及工业上的计算装置中，它通常会当被作为测速元件、校正元件、解算元件以及角加速度信号元件等。
图表1测速发电机输出电压与转速关系
测速发电机按其输出信号的不同形式，可以将其分为交流测速发电机还有直流测速发电机两种，而前者只是作指示元件用；后者就是目前应用较为多的一种测速发电机。直流测速发电机就有电磁式和永磁式两种。但是它们却存在着机械换向的问题，因此会产生火花和无线的电干扰两大类的问题。而其中，交流测速发电机又分为同步测速发电机和异步测速发电机两种。前者的输出电压虽与转速成正比，但是输出电压的频率也随转速的变化而变化。
直流测速发电机根据其原理实际上就是一种微型的直流发电机。我们按励磁方式可将其划分为两种型式
1．电磁式
其表示符号如图表2电磁式直流测速发电机所示。定子常为二极，励磁绕组由外部直流电源来供电，通电时产生磁场。目前，我国生产的CD系列直流测速发电机就为电磁式的。
图表2电磁式直流测速发电机
2．永磁式
其表示符号如图表3永磁式直流测速发电机所示。定子磁极是由永久磁钢做成的，由于没有励磁绕组，因此可省去励磁电源。它具有结构简单，使用方便等特点，近年来发展速度较快。其缺点是永磁材料的价格较为贵，受到机械振动容易发生程度不同的退磁。为防止永磁式直流测速发电机的特性变坏，就必须选用矫顽力较高的永磁材料。