專利名稱：一種轉速測試儀的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種轉速測試儀，由測速齒盤，光電轉速傳感器及轉速顯示儀組成。
轉速是工業(yè)過程控制系統(tǒng)中的重要參量之一，因而轉速測量的準確與否，將直接關系到產品質量及設備的使用壽命。目前國內的轉速測試系統(tǒng)普遍采用磁電式轉速傳感器，其測量范圍是50轉／分～5000轉／分，而由于磁電傳感器自身性能的局限，使50轉／分以下及5000轉／分以上皆為測量死區(qū)；其數(shù)字轉速顯示儀分辨率通常是1轉／分，對應所使用的轉速齒盤為60齒，若想得到0.1轉／分的分辨率則需將測速齒盤齒數(shù)增加十倍，齒盤齒數(shù)增加了，直徑也要增加，厚度也要增加，600齒齒盤直徑約1米，厚度約10mm，使用起來很不方便。若要得到更高分辨率，則需更大、更厚的齒盤，這在加工、使用中都是很困難的，因而，實際上傳統(tǒng)的轉速測量系統(tǒng)不可能再進一步提高其分辨率了。
為克服測量死區(qū)問題，國外亦有采用光電傳感器測量轉速的，但仍未從根本上解決提高分辨率的問題。為了取得0.1轉／分的分辨率，一方面采用具有200個齒的齒輪，另一方面將顯示電路的采樣時間由1秒延至3秒。這樣做雖然使應用齒盤尺寸相對減小了(相比600個齒齒盤)，但采樣時間的延長使測量者得到各瞬態(tài)轉速的機會就減少了，這在許多高精度測量中是不允許的。
本實用新型目的是克服現(xiàn)有技術之不足，提供一種具有較寬測量范圍、高分辨率的光電傳感式轉速測試儀。
本實用新型的基本原理是對轉速顯示電路加以改進，設置不同分辨率的電路選擇擋，對任一擋分辨率在測量時都采用同一尺寸的60齒齒盤，并保證顯示采樣時間始終保持在1秒。
本實用新型具體實現(xiàn)方法如下與現(xiàn)有技術相同，由測速齒盤、光電轉速傳感器和轉速顯示儀組成，其特點是在轉速顯示儀的輸入級電路與計數(shù)、顯示電路部分之間連接著一個由一個鎖相環(huán)與由幾個串聯(lián)十進制計數(shù)器構成的除10n電路所組成的鎖相環(huán)頻率倍增電路，除10n電路的輸入端與鎖相環(huán)的壓控振蕩器輸出端相接，輸出端與鎖相環(huán)的相位比較器輸出端相接，從而使除10n電路中各計數(shù)器的輸出信號頻率分別為鎖相環(huán)輸入信號頻率的10n-1倍、10n-2倍…10倍及其相同值，而第一級計數(shù)器輸入信號頻率為鎖相環(huán)輸入信號頻率的10n倍，計數(shù)、顯示電路部分的輸入端可根據對分辨率的要求而與上述任一計數(shù)器輸出端或第一級計數(shù)器輸入端相接，與之配套使用的測速齒盤則始終是同一尺寸的60齒齒盤。一般情況下，鎖相環(huán)頻率倍增電路中的除10n電路采用除103電路，即由三級十進制計數(shù)器串聯(lián)構成。
為保證其使用性能可靠，本實用新型亦可這樣實現(xiàn)在上述方案基礎上，轉速顯示儀中的輸入級電路由一個施密特電路實現(xiàn)，在其輸入端串接一個1M值的分壓電阻，跨接兩個極性相反的過壓保護二極管。
本實用新型與現(xiàn)有技術相比，具有如下優(yōu)點1.光電傳感器配以60齒齒盤，其測量范圍為0～10萬轉／分。
2.儀器測量精度為0.002％，±1字。
3.轉速顯示儀的測量范圍是0.1～10萬轉／分，采樣時間始終保持在1秒。
4.當鎖相環(huán)頻率倍增電路中采用三級十進制計數(shù)器時，其最高分辨率為0.001轉／分。
圖1為本實用新型結構示意圖。
圖2為本實用新型光電轉速傳感器電路原理圖。
圖3為本實用新型轉速顯示儀電路結構框圖。
圖4為本實用新型轉速顯示儀的輸入級電路原理圖。
圖5為本實用新型鎖相環(huán)頻率倍增電路原理圖。
以下結合附圖對本實用新型實施例加以敘述本實用新型整體機械結構如圖1所示，包括60齒的測速齒盤1、用于光電傳感的紅外線發(fā)射管2、紅外線接收管3及傳感器架4、信號傳輸線5及轉速顯示儀6。如圖2所示，傳感器電路由紅外線發(fā)射管、接收管、兩個限流電阻及一個藕合電容五個元件組成。齒盤1固定在轉軸上，隨軸轉動。安裝時，使齒盤1平行地插入傳感架4的兩腿之間。檢測中，當發(fā)射管2的射線被齒盤1上的齒擋住時，接收管3處于截止狀態(tài)，輸出高電平；當射線穿過齒間縫隙時，接收管9處于導通狀態(tài)，輸出低電平。藕合電容將接收管3的輸出信號經過電纜線5送到轉速顯示儀6，于是檢測者即可從顯示儀6面板上的顯示屏上得到被測物每隔2秒的瞬時轉速。
齒盤1上等距離排列60個齒，若每分鐘旋轉一周，接收管3將輸出60個高電平脈沖，相應頻率信號為60次／分＝1次／秒，即1HZ。從而可以看出，將齒盤1的齒數(shù)定為60個，可使接收管3輸出信號的頻率值即為齒盤1每分鐘的轉數(shù)，也就是說，傳感器所輸出的信號頻率即為所測物的轉速?，F(xiàn)有技術是通過倍增齒盤齒數(shù)來提高測量分辨率，而本實用新型則是通過倍增傳感器輸出信號的頻率來達到這一目的，這兩種不同處理方法，最后反映在顯示屏上的效果是一致的。參照圖3、5，本實用新型的轉速顯示儀電路比現(xiàn)有技術多了一個鎖相環(huán)頻率倍增電路，該電路由一個鎖相環(huán)及一個除10n電路(在此例中，n＝3)構成，其工作原理參看圖5電阻R6將輸入級輸出信號送到鎖相環(huán)4046輸入端14腳；三個十進制計數(shù)器74LS90相串聯(lián)構成除1000電路，其第一級計數(shù)器輸入端F4與鎖相環(huán)的壓控振蕩器輸出端4腳相接、第三級計數(shù)器輸出端F1與鎖相環(huán)的相位比較器輸出端3相接；輸入信號進來后隨即鎖相環(huán)將其鎖定，于是鎖相環(huán)的輸入端14與相位比較器輸出端3處的信號頻率相同為fi，即F1＝fi；根據十進制計數(shù)器工作原理，則可得到第三級計數(shù)器輸入端(也是第二級的輸出端)信號頻率F2＝10fi，第二級計數(shù)器輸入端(也是第一級的輸出端)信號頻率F3＝100fi，第一級計數(shù)器輸入端信號頻率F4＝1000fi。計數(shù)、顯示電路的輸入端與上述四個端點的不同連接，將得到不同的量程和分辨率與F1相接，測量范圍(轉／分)為1～99999，分辨率(轉／分)為1；與F2相接，測量范圍(轉／分)為1～9999.9，分辨率(轉／分)為0.1；與F3相接，測量范圍(轉／分)為0.1～999.99，分辨率(轉／分)為0.01；與F4相接，測量范圍(轉／分)為0.1～99.999，分辨率(轉／分)為0.001。在本例中采用的是五位數(shù)字顯示電路，采樣時間定為1秒。
參照圖4，本例的輸入級電路是由電阻R2、R3、R4、R5與運算放大器3140構成的施密特觸發(fā)器實現(xiàn)的，其輸入端串接的1M值電阻R1及極性相反并接的兩個二極管D1、D2構成保護電路以防止高壓輸入信號或反極性輸入信號損壞內部電路。該輸入級可以接收各種類型轉速傳感器的輸出信號。
權利要求1.一種轉速測試儀，由測速齒盤、光電轉速傳感器和轉速顯示儀組成，其特征在于在轉速顯示儀的輸入級電路與計數(shù)、顯示電路部分之間連接著一個由一個鎖相環(huán)與由幾個串聯(lián)十進制計數(shù)器構成的除10n電路所組成的鎖相環(huán)頻率倍增電路，除10n電路的輸入端與鎖相環(huán)的壓控振蕩器輸出端相接、輸出端與鎖相環(huán)的相位比較器輸出端相接，從而使除10n電路中各計數(shù)器的輸出信號頻率分別為鎖相環(huán)輸入信號頻率的10n-1倍、10n-2倍…10倍及其相同值，而第一級計數(shù)器輸入信號頻率為鎖相環(huán)輸入信號頻率的10n倍，計數(shù)、顯示電路部分的輸入端可根據對分辨率的要求而與上述任一計數(shù)器輸出端或第一級計數(shù)器輸入端相接，與之配套使用的測速齒盤則始終是同一尺寸的60齒齒盤。
2.根據權利要求1所述的轉速測試儀，其特征是鎖相環(huán)頻率倍增電路中的除10n電路采用除103電路，即由三級十進制計數(shù)器串聯(lián)構成。
3.根據權利要求1或2所述的轉速測試儀，其特征是轉速顯示儀中的輸入級電路由一個施密特電路實現(xiàn)，在其輸入端串接一個1M值的分壓電阻、跨接兩個極性相反的過壓保護二極管。
專利摘要本實用新型系一種光電傳感式轉速測試儀，在60齒測速齒盤、1秒的采樣時間不變前提下，通過在輸入極電路與顯示電路之間加上一個鎖相環(huán)頻率倍增電路，即可達到了可將分辨率提高到0.001秒/分的目的，而且其測量范圍可達0～10萬轉/分。
文檔編號G01P3/486GK2105689SQ9122226
公開日1992年5月27日 申請日期1991年10月5日 優(yōu)先權日1991年10月5日
發(fā)明者姜烈 申請人:姜烈