專利名稱：防止轉(zhuǎn)速測(cè)量值跳動(dòng)的裝置及其方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種測(cè)速裝置及其測(cè)速方法，特別涉及一種防止轉(zhuǎn)速測(cè)量值跳動(dòng)的裝
置及其方法。
背景技術(shù)：
轉(zhuǎn)速測(cè)量在加工制造測(cè)量中很重要，轉(zhuǎn)速測(cè)量方法有很多，如(1)永磁直流測(cè)速發(fā)電機(jī)測(cè)速，它靈敏度高，線性誤差小，但有刷結(jié)構(gòu)是其固有的缺陷；(2)間接測(cè)速法，由轉(zhuǎn)子位置信號(hào)生成轉(zhuǎn)速信號(hào)，省去了專門(mén)的電磁或光電測(cè)速部件，運(yùn)用集成電路實(shí)現(xiàn)間接測(cè)速，方便、簡(jiǎn)單，間接測(cè)速法主要使用于小型電動(dòng)機(jī)；以上測(cè)試方法所用設(shè)備簡(jiǎn)單，成本低廉，但是測(cè)速精度太低。(3)光電測(cè)速是一種較通用的測(cè)速方法，普通光電方法測(cè)低速時(shí)精度低，用光電碼盤(pán)測(cè)速精度高，但是價(jià)格昂貴；(4)無(wú)刷直流測(cè)速發(fā)電機(jī)測(cè)速，如霍爾無(wú)刷直流測(cè)速與電動(dòng)機(jī)一體化的方波無(wú)刷直流測(cè)速等，設(shè)計(jì)新穎，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊，體積小，性能較好；該方法所用設(shè)備價(jià)格昂貴。 中國(guó)專利說(shuō)明書(shū)CN1544803A公開(kāi)了一種用于測(cè)量并調(diào)節(jié)微型飛艇發(fā)動(dòng)機(jī)的裝置，包括發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速測(cè)量傳感裝置、控制箱和舵機(jī)，該發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速測(cè)量裝置的結(jié)構(gòu)是發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸上固定安裝一塊磁鐵，靠近磁鐵處安裝霍爾傳感器探測(cè)頭，霍爾傳感器探測(cè)頭連接一個(gè)控制箱。該發(fā)明采用霍爾傳感器測(cè)量發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速，能基本保證測(cè)速的準(zhǔn)確，該霍爾傳感其固定安裝在機(jī)座上，實(shí)現(xiàn)了對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的非接觸轉(zhuǎn)速測(cè)量，但是在實(shí)際使用中發(fā)現(xiàn)即使實(shí)際轉(zhuǎn)速是穩(wěn)定的，但測(cè)出的轉(zhuǎn)速值不穩(wěn)定，反應(yīng)在個(gè)位數(shù)不停變化，經(jīng)分析，原因是脈沖序列與測(cè)量時(shí)間之間缺少同步機(jī)制，處于游離狀態(tài)，正是這種游離狀態(tài)，導(dǎo)致了每次測(cè)出的脈沖數(shù)不一致。如附圖2所示在相同的測(cè)量時(shí)間t內(nèi)，由于計(jì)時(shí)的起始點(diǎn)不一樣，導(dǎo)致在同樣的時(shí)間t內(nèi)，第一個(gè)脈沖圖中測(cè)到5個(gè)脈沖，第二個(gè)脈沖圖中測(cè)到4個(gè)脈沖，這樣測(cè)得的數(shù)據(jù)不夠精確。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種在測(cè)速時(shí)，每次測(cè)量時(shí)間t的上升沿與被測(cè)
脈沖的上升沿對(duì)齊，即每次都從被測(cè)脈沖的上升沿開(kāi)始計(jì)時(shí)，然后再記錄脈沖數(shù)從而達(dá)到
精確測(cè)速防止了轉(zhuǎn)速測(cè)量值跳動(dòng)的防止轉(zhuǎn)速測(cè)量值跳動(dòng)的裝置及其方法。 為解決上述技術(shù)問(wèn)題，所述的防止轉(zhuǎn)速測(cè)量值跳動(dòng)的裝置，包括離心機(jī)主軸，安裝
在該主軸上與之同步旋轉(zhuǎn)的測(cè)速盤(pán)和測(cè)速傳感器裝置，該測(cè)速傳感器裝置由以下部件組
成安裝在所述的測(cè)速盤(pán)上的均勻分布的n個(gè)小磁鐵，靠近小磁鐵處固定安裝有一個(gè)霍爾
元件傳感器，其特征在于所述的霍爾元件傳感器連接一 PLC控制器，該控制器提供具有中
斷功能的高速計(jì)數(shù)器HSC和定時(shí)中斷STI ;所述的小磁鐵數(shù)量為6個(gè)；所述的PLC控制器為
MicroLogix1500。 實(shí)施所述的防止轉(zhuǎn)速測(cè)量值跳動(dòng)的裝置的方法， 1)先對(duì)高速計(jì)數(shù)器HSC設(shè)定一個(gè)較小值N，并對(duì)該高速計(jì)數(shù)器HSC清零；
2)當(dāng)實(shí)時(shí)計(jì)數(shù)器的值與高速計(jì)數(shù)器HSC設(shè)定值N相同時(shí)，高速計(jì)數(shù)器HSC向PLC控制器發(fā)出中斷請(qǐng)求，表示找到脈沖上升沿，要求立即啟動(dòng)定時(shí)中斷STI ;
3)PLC控制器在較短的時(shí)間內(nèi)相應(yīng)高速計(jì)數(shù)器HSC的中斷請(qǐng)求，在高速計(jì)數(shù)器HSC中斷調(diào)用子程序中啟動(dòng)定時(shí)中斷STI，同時(shí)對(duì)高速計(jì)數(shù)器HSC設(shè)定一個(gè)較大的值M，對(duì)定時(shí)中斷STI設(shè)定一個(gè)時(shí)間T，然后從中斷調(diào)用中返回； 4)然后，高速計(jì)數(shù)器HSC計(jì)數(shù)，定時(shí)中斷STI計(jì)時(shí)，當(dāng)定時(shí)中斷STI計(jì)時(shí)到達(dá)預(yù)定值T時(shí)向PLC控制器發(fā)出中斷請(qǐng)求，PLC控制器在較短時(shí)間內(nèi)響應(yīng)定時(shí)中斷STI的中斷請(qǐng)求； 5)接著，在中斷請(qǐng)求STI中斷子程序中，關(guān)閉中斷請(qǐng)求STI，讀取HSC的實(shí)時(shí)計(jì)數(shù)
值P，計(jì)算轉(zhuǎn)速值； 6)重復(fù)前面l-5步驟。 所述的實(shí)施防止轉(zhuǎn)速測(cè)量值跳轉(zhuǎn)的裝置的方法，其特征在于所述的高速計(jì)數(shù)器HSC設(shè)定的較小值N為2，高速計(jì)數(shù)器HSC設(shè)定的較大值M為10000。 本發(fā)明從高速計(jì)數(shù)器HSC發(fā)出中斷請(qǐng)求到PLC控制其的CPU開(kāi)始響應(yīng)中斷，這段時(shí)間稱為中斷等待時(shí)間，這段時(shí)間直接影響上升沿的對(duì)齊程度。如圖3的實(shí)際CPU掃描過(guò)程，查手冊(cè)可知，輸入掃描，輸出掃描和通訊3個(gè)步驟其中3個(gè)0 s表示實(shí)際沒(méi)有使用，實(shí)際中斷等待時(shí)間T大概為300 s ;中斷可以在CPU操作周期的任一點(diǎn)發(fā)生，如果中斷請(qǐng)求發(fā)生在內(nèi)務(wù)處理的剛開(kāi)始，中斷等待時(shí)間將是最長(zhǎng)的，耗時(shí)T為300 s，最壞情況詳見(jiàn)圖4，這樣可以基本看成每次測(cè)量時(shí)間t的上升沿與被測(cè)脈沖的上升沿對(duì)齊，即每次都從被測(cè)脈沖的上升沿開(kāi)始計(jì)時(shí)，使每個(gè)測(cè)量時(shí)間t內(nèi)測(cè)得的脈沖數(shù)基本相同，測(cè)速精確，防止了轉(zhuǎn)速測(cè)量值的跳動(dòng)。該發(fā)明測(cè)速精度高，可以達(dá)到現(xiàn)有技術(shù)光電技術(shù)測(cè)速的精度，但是成本只有該方法的一半。


下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明 圖1為本發(fā)明防止轉(zhuǎn)速測(cè)量值跳動(dòng)的裝置及其方法的軟件控制流程框圖。 圖2為現(xiàn)有技術(shù)中由于計(jì)時(shí)的起始點(diǎn)不一樣，導(dǎo)致在同樣的時(shí)間t內(nèi)所含脈沖數(shù)
不同的脈沖分布圖。 圖3為本發(fā)明防止轉(zhuǎn)速測(cè)量值跳動(dòng)的裝置及其方法的PLC控制器的實(shí)際掃描過(guò)程框圖。 圖4為本發(fā)明防止轉(zhuǎn)速測(cè)量值跳動(dòng)的裝置及其方法實(shí)際測(cè)速的脈沖分布圖。
具體實(shí)施例方式
數(shù)字測(cè)速基本原理測(cè)量單位時(shí)間內(nèi)輸入多少脈沖數(shù)。顯然脈沖頻率越高轉(zhuǎn)速就越高，反之轉(zhuǎn)速就越低。 以LC-6M離心機(jī)測(cè)速為例，LC-6M離心機(jī)主軸上裝有一個(gè)測(cè)速盤(pán)，盤(pán)的圓周上均勻分布有6個(gè)小磁鐵，測(cè)速盤(pán)跟隨離心機(jī)主軸一起旋轉(zhuǎn)。在離開(kāi)小磁鐵較小間隙處固定安裝有一個(gè)霍耳元件傳感器，主軸旋轉(zhuǎn)時(shí)小磁鐵依次通過(guò)霍耳元件，<formula>formula see original document page 5</formula> 每旋轉(zhuǎn)一周傳感器產(chǎn)生6個(gè)脈沖，用t表示測(cè)量時(shí)間，而對(duì)應(yīng)t的脈沖數(shù)用p表示，就可以用公式(1-1)計(jì)算轉(zhuǎn)速n。
其中式中t表示測(cè)量時(shí)間，單位S ;p表示對(duì)應(yīng)時(shí)間t內(nèi)測(cè)到的脈沖數(shù)；n表示轉(zhuǎn)
速，單位r/min。 實(shí)際使用時(shí)，用STI定時(shí)器來(lái)確定測(cè)量時(shí)間t，用HSC來(lái)記錄時(shí)間t內(nèi)輸入的脈沖數(shù)P。有了 t和p就用上式可以算出實(shí)際轉(zhuǎn)速n。 本發(fā)明防止轉(zhuǎn)速測(cè)量值跳動(dòng)的裝置，包括離心機(jī)主軸，安裝在該主軸上與之同步旋轉(zhuǎn)的測(cè)速盤(pán)和測(cè)速傳感器裝置，該測(cè)速傳感器裝置由以下部件組成安裝在所述的測(cè)速盤(pán)上的均勻分布的n個(gè)小磁鐵，靠近小磁鐵處固定安裝有一個(gè)霍爾元件傳感器，所述的霍爾元件傳感器連接一 PLC控制器，該控制器提供具有中斷功能的高速計(jì)數(shù)器HSC和定時(shí)中斷STI。實(shí)驗(yàn)室中使用的PLC,是Rockwell公司的MicroLogix1500， PLC提供響應(yīng)為20kHz具有中斷功能的高速計(jì)數(shù)器(HSC)，同時(shí)提供可選定時(shí)中斷(STI)。
實(shí)施所述的防止轉(zhuǎn)速測(cè)量值跳動(dòng)的裝置的方法， 1)先對(duì)高速計(jì)數(shù)器HSC設(shè)定一個(gè)較小值N，并對(duì)該高速計(jì)數(shù)器HSC清零； 2)當(dāng)實(shí)時(shí)計(jì)數(shù)器的值與高速計(jì)數(shù)器HSC設(shè)定值N相同時(shí)，高速計(jì)數(shù)器HSC向PLC
控制器發(fā)出中斷請(qǐng)求，表示找到脈沖上升沿，要求立即啟動(dòng)定時(shí)中斷STI ; 3)PLC控制器在較短的時(shí)間內(nèi)相應(yīng)高速計(jì)數(shù)器HSC的中斷請(qǐng)求，在高速計(jì)數(shù)器HSC
中斷調(diào)用子程序中啟動(dòng)定時(shí)中斷STI，同時(shí)對(duì)高速計(jì)數(shù)器HSC設(shè)定一個(gè)較大的值M，對(duì)定時(shí)
中斷STI設(shè)定一個(gè)時(shí)間T，然后從中斷調(diào)用中返回； 4)然后，高速計(jì)數(shù)器HSC計(jì)數(shù)，定時(shí)中斷STI計(jì)時(shí)，當(dāng)定時(shí)中斷STI計(jì)時(shí)到達(dá)預(yù)定值T時(shí)向PLC控制器發(fā)出中斷請(qǐng)求，PLC控制器在較短時(shí)間內(nèi)響應(yīng)定時(shí)中斷STI的中斷請(qǐng)求； 5)接著，在中斷請(qǐng)求STI中斷子程序中，關(guān)閉中斷請(qǐng)求STI，讀取HSC的實(shí)時(shí)計(jì)數(shù)
值P，計(jì)算轉(zhuǎn)速值； 6)重復(fù)前面1-5步驟。 在MicroLogix1500上運(yùn)行證明，在輸入脈沖頻率穩(wěn)定的情況下，用本發(fā)明防止轉(zhuǎn)速測(cè)量值跳動(dòng)的裝置及其方法分高速和低速二種情況測(cè)試，經(jīng)過(guò)累計(jì)不少于10小時(shí)的觀察，數(shù)據(jù)穩(wěn)定，沒(méi)有觀測(cè)到數(shù)據(jù)跳動(dòng)問(wèn)題。
權(quán)利要求
一種防止轉(zhuǎn)速測(cè)量值跳動(dòng)的裝置，包括離心機(jī)主軸，安裝在該主軸上與之同步旋轉(zhuǎn)的測(cè)速盤(pán)和測(cè)速傳感器裝置，該測(cè)速傳感器裝置由以下部件組成安裝在所述的測(cè)速盤(pán)上的均勻分布的n個(gè)小磁鐵，靠近小磁鐵處固定安裝有一個(gè)霍爾元件傳感器，其特征在于所述的霍爾元件傳感器連接一PLC控制器，該控制器提供具有中斷功能的高速計(jì)數(shù)器HSC和定時(shí)中斷STI。
2. 按照權(quán)利要求1所述的防止轉(zhuǎn)速測(cè)量值跳動(dòng)的裝置，其特征在于所述的小磁鐵數(shù)量 為6個(gè)。
3. 按照權(quán)利要求l所述的防止轉(zhuǎn)速測(cè)量值跳動(dòng)的裝置，其特征在于所述的PLC控制器 為MicroLx)gix1500。
4. 一種實(shí)施權(quán)利要求1所述的防止轉(zhuǎn)速測(cè)量值跳動(dòng)的裝置的方法，1) 先對(duì)高速計(jì)數(shù)器HSC設(shè)定一個(gè)較小值N ;2) 當(dāng)實(shí)時(shí)計(jì)數(shù)器的值與高速計(jì)數(shù)器HSC設(shè)定值N相同時(shí)，并對(duì)該高速計(jì)數(shù)器HSC清零， 高速計(jì)數(shù)器HSC向PLC控制器發(fā)出中斷請(qǐng)求，表示找到脈沖上升沿，要求立即啟動(dòng)定時(shí)中斷STI ;3) PLC控制器在較短的時(shí)間內(nèi)相應(yīng)高速計(jì)數(shù)器HSC的中斷請(qǐng)求，在高速計(jì)數(shù)器HSC中斷 調(diào)用子程序中啟動(dòng)定時(shí)中斷STI，同時(shí)對(duì)高速計(jì)數(shù)器HSC設(shè)定一個(gè)較大的值M，對(duì)定時(shí)中斷 STI設(shè)定一個(gè)時(shí)間T，然后從中斷調(diào)用中返回；4) 然后，高速計(jì)數(shù)器HSC計(jì)數(shù)，定時(shí)中斷STI計(jì)時(shí)，當(dāng)定時(shí)中斷STI計(jì)時(shí)到達(dá)預(yù)定值T 時(shí)向PLC控制器發(fā)出中斷請(qǐng)求，PLC控制器在較短時(shí)間內(nèi)響應(yīng)定時(shí)中斷STI的中斷請(qǐng)求；5) 接著，在中斷請(qǐng)求STI中斷子程序中，關(guān)閉中斷請(qǐng)求STI，讀取HSC的實(shí)時(shí)計(jì)數(shù)值p， 計(jì)算轉(zhuǎn)速值；6) 重復(fù)前面1-5步驟。
5. 按照權(quán)利要求4所述的實(shí)施防止轉(zhuǎn)速測(cè)量值跳轉(zhuǎn)的裝置的方法，其特征在于所述的 高速計(jì)數(shù)器HSC設(shè)定的較小值N為2，高速計(jì)數(shù)器HSC設(shè)定的較大值M為10000。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種防止轉(zhuǎn)速測(cè)量值跳動(dòng)的裝置及其方法，包括離心機(jī)主軸，安裝在該主軸上與之同步旋轉(zhuǎn)的測(cè)速盤(pán)和測(cè)速傳感器裝置，該測(cè)速傳感器裝置由以下部件組成安裝在所述的測(cè)速盤(pán)上的均勻分布的n個(gè)小磁鐵，靠近小磁鐵處固定安裝有一個(gè)霍爾元件傳感器，其特征在于所述的霍爾元件傳感器連接一PLC控制器，該控制器提供具有中斷功能的高速計(jì)數(shù)器HSC和定時(shí)中斷STI。這樣可以基本看成每次測(cè)量時(shí)間t的上升沿與被測(cè)脈沖的上升沿對(duì)齊，即每次都從被測(cè)脈沖的上升沿開(kāi)始計(jì)時(shí)，使每個(gè)測(cè)量時(shí)間t內(nèi)測(cè)得的脈沖數(shù)基本相同，測(cè)速精確，防止了轉(zhuǎn)速測(cè)量值的跳動(dòng)。
文檔編號(hào)G01P3/42GK101726625SQ200810201209
公開(kāi)日2010年6月9日 申請(qǐng)日期2008年10月15日 優(yōu)先權(quán)日2008年10月15日
發(fā)明者嚴(yán)正榮, 陸中華, 陸炯, 韋黎明 申請(qǐng)人:上海市離心機(jī)械研究所有限公司