直流电机测速系统（共7篇）
直流电机测速系统 篇1
0引言
基于触摸屏和PLC的三相异步交流电动机调速系统在生产生活中有着广泛的应用前景, 本项目主要研究内容有:通过触摸屏或PLC实现三相异步交流电动机的启动、停止、正转、反转、测速及调速。实验结果表明:以触摸屏为基础的人机友好界面, 能够方便完美地实现对电动机转速的测控。
1 系统设计总体方案
此系统包括触摸屏模块、可编程控制器模块、D/A模块、变频器模块及转速传感器模块。计算机下载程序进入触摸屏和PLC, 由触摸屏或计算机输入一定转速, 控制PLC使其通过D/A模块将电压变化的信号传递给变频器, 进行电机的无级调速。通过联轴器与轴相连的转速传感器模块将输出量反馈给PLC (图1) 。通过PID控制器构成的闭环控制系统, 极大地增强了此系统的稳定性、准确性和快速性。
2 硬件系统构建
2.1 PLC的选择
本项目选用的PLC型号为西门子CPU224XP, 其上集成了14输入/10输出共24个数字量I/O点, 满足需要, 电压调节范围为-10~10 V, 分别对应数字量-32 000~+32 000。CPU224XP自带的模拟量模块, 可以将CPU224XP的模拟量输出端子与变频器的模拟量端口相连, 通过变频器实现调速;具备PID自整定功能, 构成闭环系统;此外, CPU224XP有两个通信口, 执行程序时分别与PC和触摸屏建立通信, 带来了诸多便利。
2.2 触摸屏的选择
本项目选用的触摸屏型号为Smart700IE, 此触摸屏具有800×480dpi宽屏显示设计, 分辨率较高;具备强大通信能力, 通信速率甚至可高达187.5kb/s;其上LED背光, 节能降耗, 帮助延长触摸屏的使用寿命;集成有高性能处理器、高速外部总线及64M DDR内存, 处理数据快, 画面切换速度快;质量高, 且价格在可承受范围之内;工业设计理念较先进;内部电源设计可靠。此外, Smart700IE除有一个PORT插口外, 还有一个以太网接口, 这样就可用PORT口与PLC通信, 用以太网口和PC通信, 且以太网口的传输与通信速度比较快。
2.3 变频器的选择
变频器SINAMICS V20非常适合小型的实验平台, 是连接PLC与交流电机的中间桥梁, 是实现变频调速的主要部件, 其具有以下优点: (1) 易于安装, 无需额外组件即可正常运行; (2) 易于使用, 无需调试软件; (3) 通信灵活, 调试方便, 制动高效; (4) 性能稳定可靠, 经久耐用; (5) 节能环保, 内置节能模式, 通过自动调节磁通电流实现节能。
2.4 三相交流电动机的选择
本项目所用三相异步交流电动机型号为YS6314, 额定电压220V, 额定功率0.12kW, 具有结构简单, 价格便宜, 运行可靠, 过载能力强, 使用、安装、维护方便等优点。
2.5 光电编码器的选择
选用型号为HN3806-400-AB的光电编码器, 它与轴相连, 通过光电转换将转轴上的机械几何位移量转换成脉冲量或数字量, 通过连续10次计算每50ms时间内的平均脉冲值求得电机转速。由于光电编码器自身构造的独特性, 由光码状态的变化就可以确定电机转向。
3 软件设计
3.1 测速功能
测速过程中使用到了PLC中的高速计数器功能, 高速计数器响应速度快, 计数频率高, 高速计数器以中断方式工作, 与扫描周期无关, 因而不会受到扫描速度的制约。所使用的CPU224XP含有6个高速计数器HCS0~HCS5, 共有13种模式, 我们采用的是高速计数器0即HCS0的模式0, 通过将16#FC写入到存储区SMB37, 将0写入到SMD38来设置这个模式。
用联轴器与电动机转轴相连的光电编码器通过光电转换将输出轴上的机械几何位移量转换成脉冲, 同时PLC中的高速计数器对编码器发出的脉冲信号进行计数, 采样时间采用的是定时中断1, 设定采样时间为50ms, 编码器连续反馈10次脉冲并求得平均脉冲值, 通过这个测得的脉冲数就可以计算出每分钟电机的转速。查得电机转轴每转一圈, 所用编码器会发出400个脉冲, 具体计算如下:设定在一个采样周期内平均测量得到x个脉冲, 则转速为[60×x/ (50×0.001) ]/400r/min。
3.2 闭环控制功能
在转速控制要求比较高的场合, 开环控制无法达到要求, 必须加反馈, 构建闭环系统, 如图2所示。
本系统的控制器采用的是PID控制器, PID即比例—积分—微分控制, PLC中集成了专门的PID控制指令, 能够实现转速的精确控制。
3.2.1 比例控制
以设定转速为700r/min为例, 先将Ti参数值置为无穷、Td参数值置为0, 进行纯比例调节。将比例增益Kp由0逐渐加大, 直至系统出现振荡;再反过来, 从此时的比例增益Kp逐渐减小, 直至系统振荡消失, 记录此时的比例增益Kp。为了减小误差重复试验, 最终确定Kp=1.5是系统稳态临界值。根据经验, 取0.65×Kp=0.97为该系统的比例增益。在调节过程中发现:在系统稳定的情况下, 比例系数Kp增大, 会使系统反馈速度上升加快, 有利于减小稳态误差, 提高控制精度;但随着Kp增大, 系统响应过程中的振荡次数会增多, 调节时间会加长;当Kp值过大时, 系统将发生振荡现象。
3.2.2 积分控制
将比例增益Kp降为原来的80%, 设定Ti参数值为无穷大, 再逐渐减小至0, Ti越小, 积分的控制作用越强, 使系统趋于稳定所需时间越短。例如:将Ti值设置为0.01 min和0.5 min时, 两者相差较大, Ti=0.5min时与Ti=0.01min时相比, 积分作用对系统的性能影响要小, 超调量要小, 所需调节时间要长, 不利于消除系统稳态误差, 难以获得较高的控制精度。通过多次试验, 最终取Ti=0.01min, 系统基本趋于稳定。
3.2.3 微分控制
微分的加入要比较谨慎, 加入D后系统易引入高频干扰, 但PI控制器在本系统中的动态特性不是很理想, 有时会出现小幅度的振荡, 于是加入微分作用, 当Td为0.01min时, 不管设定转速如何变化, 系统都会趋于稳定。除此之外, 还发现了一个细微的现象, PI控制下的超调量略大于PID控制下的超调量, 阶跃峰值两者相差25r/min左右, 说明了D环节的加入可以产生具有预见性的超前调节作用, 在偏差产生之前就能将其消除, 减少超调量和调节时间。PID控制效果如图3所示。
由PID参数调节得出了这样的结论:比例增益的大小与系统稳定性成正相关, 比例增益Kp过大, 虽然偏差会变小, 但会导致系统稳定性下降, 严重时会造成系统的不稳定。积分控制和惯性控制相似, 属于滞后校正, 能消除稳态误差, 但牺牲了系统的快速性。微分环节是具有预见性的超前校正, 改变的是系统的动态特性, 在比例微分控制都已经调试好的情况下仍然出现振荡, 可加入微分D构成比例—积分—微分控制, 以更加完美地实现系统稳定性、准确性和快速性的有机统一。
4 触摸屏人机界面设计
触摸屏部分初步分为三个界面, 第一个界面为开机欢迎界面;第二个界面为系统的主要控制界面, 用以实现整个系统的启动/停止、电机正反转的选择、预期速度的设定等功能;最后一个界面如图4所示, 实现的是PID参数的调节, 画面中有趋势图, 可直观地看出电机速度的变化, 以便调节P、I、D这三个参数。
5 结语
综上所述, 基于PLC和触摸屏的三相异步交流电动机的变频调速系统是一个涉及多种器件并运用综合知识体系完成的一个项目, 采用触摸屏人机界面的良好交互性, 使得操作员能更加方便快捷地进行操作;利用了PLC的各项强大功能, 实现了对电机参数的测量和控制。除触摸屏的直接调控外, 也可通过PC对PLC的控制实现调控, 具有极强的纠错功能, 为操作员的及时监控和参数修改提供了快捷途径。
参考文献
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直流电机测速系统 篇2
直流电机的测速系统通过LCD可视化地显示电机的转速,便于操作人员观察,使其能够更加有效地对电机进行控制。Proteus软件提供了大量的单片机仿真元器件,相当于虚拟实验室,节省了直流电机的研制成本,缩短了研制周期。从科学的研究角度来看,基于Proteus的直流电机仿真是必要的、合理的。
1直流电机测速系统的硬件总体设计
本设计实现的是通过LCD显示电机的转速信息。 系统采用AT89C51单片机,通过键盘控制电机并进行可控转速显示,该系统的总体结构框图如图1所示。
2直流电机测速系统的软件设计
直流电机测速系统软件编程时采用了模块化的设计思想,主要功能模块被编成独立的函数,由主程序调用。其主要的程序模块包括初始化程序、键盘信号采集及处理程序、液晶显示程序、可控调速程序、信息显示程序和超限报警程序。系统的软件主要采用C语言编制,对单片机程序进行调试,最终实现仿真的相应功能。
3仿真主要过程
在keilc中编译程序并运行,运行结果说明程序调试成功。程序调试图见图2。
由于单片机读不懂C语言程序,故需要将其转变成单片机能读懂的十六进制代码,生成hex文件的过程如图3所示。在f盘中生成motor.hex文件,如图4所示。
在Proteus中调用单片机AT89C51、LCD、键盘、 直流电机模块,连接端口,得到直流电机测速系统仿真电路,如图5所示。
点击单片机,把在f盘中生成的motor.hex文件添加到单片机中,然后点击ok。在单片机中添加motor.hex文件图的具体情况如图6所示。
到此完成了直流电机测速系统的建立。
4可控调速结果显示及总结
由键盘输入不同的转速,可以通过单片机处理键盘输入的信息来控制直流电机的转速,并通过LCD来显示直流电机的控制信息。
显示顺时针1 500r/min、顺时针3 000r/min、逆时针3 000r/min的仿真结果,如图7、图8和图9所示。
仿真结果表明,通过Proteus软件实现直流电机的测速系统仿真是可行,仿真模型是合理的、科学的, 在功能上基本实现了可控调速和转速显示。
本文主要对顺时针1 500r/min、顺时针3 000r/ min和逆时针3 000r/min的转速进行了显示,目的是实现直流电机的多段速运行;通过仿真不同转速电机顺时针和逆时针运行,可以精确控制电机的传动系统。 软件仿真可以 降低研究 成本、缩短研究 周期,通过Proteus仿真,基本实现了直流电机测速系统的加减速运行、转速及方向控制以及转速显示。
摘要：介绍了由AT89C51、LCD和L256组成的直流电机测速系统,详细介绍了系统的设计框图,并通过Proteus软件实现仿真。仿真结果表明该系统具有可控调速、显示直观等特点。
测速发电机反馈装置的技改 篇3
关键词：测速发电机,反馈装置,技术改进
在转速反馈系统中, 测速发电机是一个关键的装置, 它的输出电压的幅值正比于转速, 极性反映电机的转向。测速精度、线性度、波型的纹波系数以及测量的小滞后性是它的主要性能指标。现有测速发电机的性能指标一般能满足大多数调速系统的需要。但是, 它往往存在一个相当致命的缺陷, 长期使用时可靠性不高。我公司调速系统有三分之一的故障源于测速发电机的失效。其原因不外乎机械安装的同心度变坏、碳刷和换向器的磨损、永磁磁强的减弱等等。因此, 我们研制了一种简单适用的测速装置。它是集光电开关传感器、模拟、数字集成电子器件为一体的信号采集处理器。电路组成如图1所示。
1 转速传感器
转速传感器由M个齿的信号盘和一个装有两个槽型光电开关和少量整形用集成电子器件的电路板组成。信号盘通过法兰紧套在被测电机轴上, 电路板安装在机座上。信号盘与电路板分别安装, 各自独立安装。因而, 它对机械安装的要求较低, 抗震性好。
2 倍频器
如果直接把转速传感器送来的信号作频压变换, 需要用较大时间常数的RC滤波电路, 因而导致大的检测滞后。本装置以N倍频器为中介, 把滤波时间常数τ降低了N倍。在电机以最低转速旋转时, 测的速信号的文波系数小10%。该倍频器由数字锁相环和N进制计数器构成。
3 频压变换器和转向鉴别
有倍频器来的信号Fin经图2所示的电路, 变换为正比于电机转速的电压信号Vo。其中, LM331的增益有R6整定。实测证明, 频压变换的非线性误差小于±1%。转向鉴别由D触发器C4013完成。
4 结语
基于霍尔传感器的电机测速装置 篇4
1 霍尔转速传感器检测装置
转速测量系统安装示意图如图1所示,下面对检测装置主要部件进行介绍。
1)霍尔转速传感器。该传感器是利用霍尔效应原理工作的:一个金属或半导体薄片置于磁场中,磁场垂直于薄片,当薄片通以电流IC时,在薄片的两侧面上就会产生一个微量的霍尔电压UH,如果改变磁场的强度,霍尔电压的大小亦随之改变,当磁场消失时,霍尔电压变为零。霍尔效应式转速传感器输出的信号是矩形脉冲信号,很适合于数字控制系统,抗干扰能力强。
2)齿轮信号盘。信号盘可用一般的黑色钢板制成,结构图如图2所示。它就是转速测量时所用的转盘,盘上共有24个齿。中心孔用来在电机转轴上定位,从而信号盘与电机的转轴一起转动,传感器固定在支架上,垂直于信号盘,其安装图如图3所示。当信号盘随电机转轴旋转时,信号盘的每个齿经过探头正前方时产生感应,探头就输出一个标准的脉冲信号。对该信号盘而言,每24个脉冲对应电机的1个工作循环。因此,脉冲信号的频率大小就反映了信号盘转速的高低,可由单片机进行测量并换算为转速。
根据以上检测装置的设计,文中选用的是国产的HZL201霍尔齿轮传感器,该霍尔传感器是一种用于测量速度、角度、转速、长度等的新型传感器。由传感黑色金属齿轮或齿条的齿数转换成电压脉冲信号来测量物体的速度、转速等参量。该传感器红色端接电源正极,黑色端接地,绿色端为输出端。而它的特点在于传感黑色金属目标、输出幅度与齿轮转速无关,低速性能优异,工作频率高达20 k Hz,具体技术指标如表1所示。
2 转速数字式测量方法
旋转设备转动速度的数字检测基本方法是利用与该设备同轴连接的霍尔转速传感器的输出脉冲频率与转速成正比的原理,根据脉冲发生器发出的脉冲速度和序列,测量转速和判别其转动方向。根据脉冲计数来实现转速测量的方法主要有[1]:M法(测频率法)、T法(测周期法)和M/T法(频率/周期法)。
1)M法。在规定的检测时间内,检测霍尔传感器所产生的脉冲信号的个数来确定转速。虽然检测时间一定,但检测的起止时间具有随机性,因此M法测量转速在极端情况下会产生±1个转速脉冲的误差。当被测转速较高或电机转动一圈发出的转速脉冲信号的数量较大时,才有较高的测量精度,因此M法适合于高速测量。
2)T法。它是测量霍尔传感器所产生的相邻两个转速脉冲信号的时间来确定转速。相邻两个转速脉冲信号时间的测量是采用对已知高频脉冲信号进行计数来实现的。在极端情况下,时间的测量会产生±1个高频脉冲周期,因此T法在被测转速较低(相邻两个转速脉冲信号时间较大)时,才有较高的测量精度,所以T法适合于低速测量。
3)M/T法。它是同时测量检测时间和在此检测时间内霍尔传感器所产生的转速脉冲信号的个数来确定转速。由于同时对两种脉冲信号进行计数,因此只要“同时性”处理得当,M/T法在高速和低速时都具有较高的测速精度[2]。
传感器输出脉冲的间隔对M法有很大的影响。采用M法时,平均速度越准确(相对误差小),其估计的瞬时速度就越不准确,反之瞬时速度越准确,其平均速度的相对误差就越大。M/T法相对于其他两种方法有较高的精度,但它的实时性差。T法实际上是对计时器进行计数,相对于M法对脉冲进行计数,该方法有着较高的精度。另外T法对每个转速脉冲都进行了转速的计算,最大限度地利用了传感器所提供的转速信息,能实时地反映转速的变化过程。综合考虑文中系统采用了测周期法(T法)。
3 转速信号处理电路设计
按照转速装置设计方案,转速信号处理流程图如图4所示。HZL201霍尔齿轮传感器接受齿轮信号盘的转动,转化为近似方波脉冲信号。由于要使用单片机进行转速信号计数,霍尔传感器输出的方波脉冲信号必须转化为标准TTL电平,所以在信号处理流程图中加入了信号处理电路。通过这个电路就能将霍尔传感器输出的电压信号变为标准的TTL电平,之后要做的工作就是将该转速信号显示在LED上,通过一系列的处理,就能实时地反应转速信号的变化。
1)信号处理电路。根据转速信号处理流程图,首先设计了信号处理电路,传感器输出的转速信号为方波脉冲信号,它的高电平低于15 V高于14 V,而低电平接近0。可见该脉冲信号的电压幅值与单片机接口不匹配,因此该电路又选用了一个由三极管(8050)组成的整形电路处理转速信号使其满足单片机的接收要求。当输出为高电平信号时,三极管VT1的基-射级处于正向偏置状态,故集-射极处于正向通路状态,其输出电压约为0;当输出为低电平信号时,三极管VT1的基-射级处于反向偏置状态,故集-射极处于断路状态,其输出电压约为+5 V。处理电路如图5所示,经处理后的方波脉冲信号满足单片机的接收要求。
2)LED显示电路[3]。由于AT89C52单片机的I/O口线不是很充足,数据采用串行输出的方法。图6给出了LED显示电路,该电路采用TOS-8106BHK型号的共阳极LED显示器,其工作电压为5 V。它只使用AT89C52的3个端口,配接4片串入并出移位寄存器74LS164与1片三端可调稳压器LM317T。其中74LS164的引脚Q0~Q7为8位并行输出端,引脚A、B为串行输入端,引脚CLK为时钟脉冲输入端,在CLK脉冲的上升沿作用下实现移位,在CLK=0、清除端时,74LS164保持原来数据状态;时,74LS164输出清零。其工作过程如下:AT89C52的串行口设定在方式0移位寄存器状态下,串行数据由P3.0发送,移位时钟由P3.1送出。在移位时钟的作用下,串行口发送缓冲器的数据一位一位地移入74LS164中。4片74LS164串级扩展为4个8位并行输出口,分别连接到4个LED显示器的段选端作静态显示。需要指出的是,由于74LS164无并行输出控制端,因而在串行输入过程中,其输出端的状态会不断变化,造成不应显示的字段仍有较暗的亮度,影响了显示的效果。
为了改善不应显示的字段仍有较暗的亮度,在该显示电路上添加1片三端可调稳压器LM317T,该稳压器的3、2脚分别是电压输入、输出端,1脚是电压调整端,2脚输出电压随1脚电压而变化。1脚与接地电阻之间并一个NPN三极管,它的基极受P1.7口线控制,串行输入时P1.7口线为高电平,三极管饱和导通使LM317T的1脚约为0.3 V,2脚输出电压随之下降到1.25 V,不足以使共阳极LED发光,故此时串行输入的影响不会反映到LED上;串行输入结束后,使P1.7口线为低电平,三极管截止,适当调节P1阻值,使2脚输出电压上升到5.0 V从而使LED正常发光。因此,1片三端可调稳压器LM317T起到了4片锁存器的作用使LED显示不会闪烁。该电路的另一优点是通过可调电位器P1可在线调整2脚的输出电压,使LED的显示亮度均匀可调,而且省掉了大量的LED限流电阻。
4 软件设计
检测装置的软件系统主要包括:测速主程序、二进制码与BCD码转换的子程序以及显示子程序。文中主要介绍测速主程序和显示子程序。
信号处理电路输出端与AT89C52单片机的引脚相连,由引脚接收转速脉冲信号,进而控制单片机内部定时计数器T1的启动和停止。当低电平时启动计数,高电平时停止计数。此时计数器中记得的数值m为12分频时钟的周期数。由上可知定时计数器T1的工作方式为方式1,即C/T=0。故TMOD=1001××××B,令TMOD=90H[4]。另外该装置采用T法测速,因此转速测量公式为n=60f/zm。其中f为AT89C52的内部时钟脉冲频率,m为单片机响应中断从计数器T1读出的计数值,z为齿轮信号盘每转输出的脉冲个数。
针对显示子程序,由于移位寄存器74LS164仅有串入并出作用没有译码功能,因此,在编写显示驱动程序之前,首先需要计算列写出与该电路对应的LED段选码,然后由AT89C52的P3.0口送入74LS164的串行输入端,再并行输出到LED的段选端。可见这种稳定的静态显示方式也省去了CPU的动态扫描过程。电路中设计了4位LED显示器,其功能为:左首位为千位数或标志位,左二位为百位数,左三位为十位数,左四位为个位数。据此,给出如图7所示的显示子程序流程图。
5 结语
转速检测装置选用集成霍尔齿轮传感器采集转速信号,具有频率响应快、抗干扰能力强等特点。霍尔传感器输出的信号经信号调理后,通过单片机对连续脉冲计数来实现转速测控,具有线路简单、实时性好、成本低、安装调试方便和节省空间等特点,尤其是在测量空间有限、轴偏心或传感器不便安装的条件下,该测量方法有明显的优势。而对于该装置使用的T法测速方式,它的误差率与时钟脉冲个数成反比,从而能实时地反映电机转速的变化过程。最好采用串行口扩展的LED显示接口电路可以在线调整LED发光的亮度,获得视觉与功耗的最佳效果。
参考文献
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汽车无线传输道路测速系统 篇5
一、概述
目前, 汽车性能检测主要是在大型检测线上进行, 安装复杂, 无法进行实际路况试验。现有汽车道路试验系统存在着对试验场地要求较高、车辆试验距离受限、测试信息断电丢失等问题。
针对这几方面的问题, 设计开发了一套汽车无线传输道路测速系统。该系统降低了汽车道路试验对测试距离的要求, 可对汽车行驶时间和速度进行精确测试。该系统为汽车检测提供了一种新的测试手段。
二、总体结构
该系统主要由中央控制系统、信号处理子系统和信号传输子系统三部分组成。系统结构如图1所示。
三、系统结构设计
1、中控系统结构
中控系统包括单片机模块、铁电存储模块、控制键盘、数据传输模块和直流电源。中控系统采用单片机作为控制核心, 采用12V直流电源供电, 通过控制键盘获取指令。铁电存储模块可实现系统的断电存储功能。中控系统可通过数据传输模块的RS232接口与PC机通讯。
2. 信号传输子系统
(1) 无线发射模块编码电路
本系统采用四个无线发射模块, 对被测车辆进行分段测试, 且信号不能互相干扰。因此, 采用PT2262设计编码电路。为四个无线发射模块设置两个地址编码, 00000000和10000000。并设置数据码, 当D3未收到触发信号时, 形成数据编码0000;当D3收到触发信号时, 形成数据编码1000。PT2262编码电路如图2。
(2) 无线接收模块编码电路
本系统选用PT2272作为接收模块的编码器件。通过设置与发射模块相同的地址编码, 接收对应无线信号。同样设置了数据码0000和1000。
3. 信号处理子系统
(1) 无线发射模块信号处理电路
该信号处理电路将光电感应电路发出的信号, 转化为脉冲信号, 输入无线发射模块。原理图见图3。
该电路设计采用外脉冲启动, 输入带RC微分电路的单稳态触发电路。电路核心器件为NE555P芯片。该电路通过变换R4和C3的值, 调节Q脚输出脉冲的宽度。图3中, 根据多次实验, NE555P的输出脉冲的暂稳态时间设为0.1s是比较合适的, 代入公式1。
其中, RT——R4;
CT——C3;
Td——脉冲暂稳态时间;
考虑元器件的稳定性和成熟度, 设计选用10μF电容为C3, 10kΩ电阻为R4。
当有物体进入光电感应探测区, 阻断光电感应探头接收光源时, 光电感应电路输出并保持在高电平状态。当物体离开光电感应探测区, 光电感应探头接收到光源时, 光电感应电路输出并保持在低电平状态。因此, 光电感应电路输出波形的脉宽是不确定的。为避免这种不规则信号导致无线发射模块的误触发, 系统设计采用RC微分电路, 置于单稳态触发电路前端。RC微分电路计算公式2:
其中, Uo——微分输出电压
Ui——微分输入电压
R——R2
C——C1
该系统光电感应电路的响应时间约为10-4s。代入公式2中, R2和C1值分别为:
(2) 无线接收模块信号处理电路
信号处理电路将无线接收模块输出的电信号进行转化后, 传输给中央控制系统。无线发射/接收电路产生的信号为高频信号, 系统在接收模块的输出端配置一组外围电路。通过外围电路发光二极管的状态, 可判断无线信号是否正常接受。信号处理电路如图4。
四、结语
该项目以汽车道路试验相关国家标准为依据, 设计了一套汽车无线传输道路测速系统。该系统设计采用无线信号传输和无线信号处理电路, 解决了汽车路试对测试场地要求较高的问题。
矿井小车测速及报警系统 篇6
由于矿井车轨的设计不可避免的出现弯道, 如果不及时的向工作在弯道另一端的工作人员反馈有无矿井小车过来的情况, 就可能出现事故。本检测及报警系统就是为了避免矿井中此类事故的发生设计的, 这也是煤矿安全生产的一个重要环节, 抓好矿井安全工作, 对促进矿井安全生产, 保障职工安全具有重大意义。
2 解决方案
2.1 系统的结构
主要由n对红外发射、接收二极管、信号放大器、T触发器、单片机。
2.2 工作原理
多谐振荡器以一定频率的信号驱动半导体激光二极管, 半导体激光二极管发出的光跨越轨道照射到红外接收二极管。在轨道沿路安装适当数目的红外发射、接收二极管, 它们输出的结果经过放大器放大再通过“或门”最后送到T触发器, T触发器的输出信号输入单片机的INT1口, 用于进行脉冲检测, 单片机对信号处理后通过驱动电路驱动声光报警器和显示器件工作。
具体的工作过程如下:如图二为轨道及传感器位置示意图, 每对传感器的间距是已知的, 且必须大于车身长, 当小车通过轨道必定会遮挡光线, 接收管收不到红外管, 控制它的输出电路
输出高电平, 由于每对元件的输出都接入或门中, 所以无论是哪一对元件输出高电平都会触发T触发器的输出翻转 (低电平时保持, 因此车身长不会影响结果) , 这样当有小车经过时, T触发器就连续输出实时脉冲, 输送到单片机中的INT1端口, 高电平时开始计时, 低电平时停止计时, 通过记录TH1, TL1的值可以知道脉冲的持续时间了, 继而就可知小车速度了。由于每隔两对元件测量脉冲宽度一次, 因此可以近似的得到实时的车速并显示出来。如图三为脉宽检测示意图。
为了提高抗干扰能力, 连续计算三个脉冲的宽度并求平均速度, 通过比较电路与给定值比较, 速度高于给定的值才驱动声光报警器报警。
3 检测与转换电路 (硬件部分)
如图四为其中一对传感器的检测电路, 当红外接收管接收不到信号时输出高电平。
再把N对传感器的输出经过放大器接入或门中, 如图五所示。
然后把Q端输入单片机的INT1端, 最后把P1.0、P1.1送到驱动电路, 驱动电路及报警电路。P0口用于传送显示数据。
4 结论和存在问题
利用半导体激光二极管 (红外波段的) 、光敏二极管以及单片机检测矿井弯道处有无小车通过, 并检测出小车的速度, 在弯道的另一端向工作人员进行声光报警, 速度的实时显示。有效的防止了危险事故的发生, 对矿井的安全生产、运输及工作人员的人身安全有重要的意义。
但系统也有不完善的地方, 如;第一, 光敏元件一直处于工作状态, 同时上拉电阻也会消耗一定的能量, 不能做到非常节能。只能人为的设置系统的开通与关断。第二, 此系统只能相隔两个元件产生一个脉冲, 而且相邻元件的间距必须大于车身长度, 因此不能得到小车的准确的实时车速, 当有几节小车连在一起时很难满足测量条件, 因此只能增大元件间距, 这样准确度就降低了。当然, 此系统稍作改进还可以用于高速公路检测车辆的速度, 一旦超速, 便驱动摄像机拍摄车牌, 这也是不错的应用。
摘要：介绍了利用半导体激光二极管 (红外波段的) 、光敏二极管以及单片机检测矿井弯道处有无小车通过, 并检测出小车的速度, 在弯道的另一端向工作人员进行声光报警, 速度的实时显示。
关键词：半导体激光二极管,光敏二极管,T触发器、单片机,脉冲宽度检测
参考文献
[1]何宏, 等, 单片机原理与接口技术。北京:国防工业出版社, 2006。
[2]张毅刚, 等, 单片机原理与应用设计。黑龙江:哈尔滨工业大学出版社, 2008。
自动回单在宽带测速系统的实现 篇7
目前中国电信业主要有中国移动、中国电信、中国联通三个主要的国内运营巨头,随着市场竞争的加剧,国内电信业步入平缓增长期。电信业竞争面临着网络竞争向服务竞争的转变、竞争和合作的多领域渗透等诸多挑战。
宽带业务是未来电信市场有巨大竞争性的业务之一,市场策略变化频繁,具有一个能够适应客户市场和竞争需要,满足业务持续高速发展的宽带支撑系统显得特别重要。支撑系统一方面需要为宽带用户提供更好的服务,另一方面,要减少装维人员的工作时间,提高工作效率。宽带装、移机工作是任何宽带产品和业务的前提, 是宽带业务正常、健康发展的基石。如何提高装、移机的施工效率,减少工作时间,也是我们要思索的一个重要的问题。若装、移机工单实现与宽带测速系统的关联,并同时收集的信息为以后宽带故障的诊断提供帮助,就可以更好的服务宽带用户,提高其信息化、自动化的程度。
2支撑系统的建设原则
支撑系统建设总的原则为提高运营商竞争能力、满足宽带业务发展需求、有效支撑宽带业务的发展,建设过程应遵循几项原则:(1)满足业务的发展需求,适度超前, 提升系统平台对业务的支撑能力。 (2)面对用户数量的增长,适时扩容,有效支撑新增用户的发展,对系统逐步优化调整,保证系统可靠稳定。(3)尽可能的利旧系统内现有设备,保护现有投资。 (4)整个系统具备开放性,多个厂商的设备可以同时正常运行,并能进行正常的运维、管理。 (5)能够在现在设备的基础上尽量的开展一些新的、有必要的、有发展前途的、用户真正需要的业务和功能。
3装、移机原有流程的分析
3.1 原有的装、移机的流程
IOM系统即运维综合网管系统,是运维人员维护现有网络设备的工具。IOM系统内装、移机现有施工流程: 在IOM系统指定装维人员进行施工派单后, 此装维人员通过手机或电脑系统接收到施工单,然后进行外线施工,线路接到用户家后,可上门进行宽带施工,完成后通过系统进行施工回单(报竣),流程结束。
3.2 问题分析
现有的装移机流程有两个方面需要提高。
(1)用户并未施工完成 ,若人为的进行报竣 ,这样导致系统数据不准确,使以后的工作建立在不准确的数据上,可能会导致项目处理的偏差,并且也会增加用户投诉的机率。
(2)目前,施工质量的评估没有数据的支撑 ,用户没有直接感受,对于用户定制的宽带套餐没有一个直观的呈现。为了提倡“明明白白消费”,运营商应该可以让用户自己看到自己的宽带速率,这样能降低用户投诉率。
4装、移机新流程的实现
我们在装移机的流程中加入宽带测速的步奏,需要在宽带测速系统开发2个接口:IOM系统工单接口和测速信息接口。
4.1 各接口的主要目的
(1)IOM系统工单接口由IOM系统按协议要求提供工单信息给测速系统,此时测速为服务端。
(2)测速信息接口由宽带测速按协议要求提供测速信息给IOM系统,此时IOM系统为服务端,由IOM系统提供接口协议。
4.2 新流程的实现
在IOM施工派单后,IOM系统接口会把装移机工单通过与测速系统接口传到测速系统中。新装和移机施工完成后,IOM人员现场测速, 让用户真实感受自己的带宽,增加客户满意度,并可监督宽带的安装服务质量, 在测速完成后, 测速数据通过接口模块回传到IOM系统,实行全程的自动化。系统流程如图1所示。
4.3 新增功能
(1)装维竣工回单测速功能
装维人员新装、移机完成或故障处理完成之后,可以直接在用户电脑上打开宽带测速平台装维竣工回单测速登录界面,并输入装维人员自己的工号和密码(工号和密码由后台管理添加修改, 亦可与IOM系统的工号同步)。
装维人员登录成功后,进入回单测速页,同时自动进行认证并反查客户信息。认证完成后可点击页面图标开始测速,测速完成后入库测速结果,如果入库成功则表示“回单成功”,如入库失败则表示“回单失败”。测速结果,用户可以同时看到,与用户定制的套餐可进行比对,让用户做到透明消费,提高用户的认知率。
(2)自动竣工功能
自动竣工功能是测速系统实时监控装维人员的回单测速记录,当发现有记录到达时,根据记录中的账号和地市编码匹配最近的派工单,如果匹配成功则生成匹配日志,同时修改派工单的状态为“已竣工”,并记录竣工时间,再按地区编号、账号、工单号、工单类型、派单时间、竣工时间、是否超时、超时时间、产品速率、实测速率、实测达标率、工号等字段信息生成报表数据。如果没 有匹配到派工单,则生成匹配失败日志,同时记录状态为“未匹配”,等派工单到达后再次匹配直到超时(可在后台设置匹配超时时间———回单后多长时间内没有派工单到达算超时)。
(3)统计分析功能
回单明细查询系统可按地区、时间段、账号、工号等查询回单明细数据,数据内容主要有:地区编号、局向、账号、工单号、工单类型、派单时间、竣工时间、是否超时、超时时间、产品速率、实测速率、实测达标率、工号等字段信息。
回单率统计可按地区、时间段、工号统计分析派工单的总数、回单数、回单率。
回单及时率统计可按地区、时间段、工号统计分析派工单的总数、回单总数、及时回单数、及时回单率、超时回单数、超时回单率。á
这些统计分析结果,可形成文件,供维护人员以及管理人员去调用和查看, 根据不同的统计分析数据,去完善和优化管理制度和生产制度。èé
(4)后台管理功能
本系统要维护全省的装维人员工号以及报表。操作人员按省、市两级分配管理权限和数据范围查询权限, 即省公司管理人员可查询统计全省的数据,各地市管理人员只可查看各地市的数据,不可查询其他地市的统计数据。另外还需对基础配置信息的管理进行配置,如公告、未匹配超时设置、派单超时设置等。
(5)接口服务功能
通过IOM接口实时获取全省宽带新装、故障处理派工单,主要字段信息有:地区编号、局向、宽带账号、工单号、业务类型(装机单、故障单等)、动作类型(新装、移机、修改参数等)、派单时间、计划完成时间、客户编号、客户名称、安装地址、工单状态(派单、撤销、竣工)。回笼派工单竣工状态给IOM。并能把宽带测速的结果回传给IOM系统。
4.4 优点
在施工完成后和报竣之前增加在用户端的测速环节是有必要的。
一方面,由于用户家中的宽带测速通过宽带认证计费系统进行自识别的,测速结果是立刻显示的,施工人员不能干预,所以保证了宽带装、移机施工报竣的准确性,同时测速的结果还可体现施工的质量,为以后施工单位的选择和装维人员技能的考核都可以作个参考。
另一方面,在用户的家中,直接出示测试结果,就如同家电安装好后, 工程人员测试是否正常运行是一样的,用户会在内心认可这个产品,使虚无的宽带产品变的很直观,响应了政府所提出的明明白白的信息消费。
5结束语