广东技术师范学院实验报告
学院： 机电学院
姓名： 章烁斌
607
机械电子工程10机专业： 班级： 成绩： （师范） 电师 学号： 15 组别： 组员： 实验日期： 2013.05 指导教师签名： 实验地点：
实验 （1） 项目名称：光电传感器、磁电传感器测量转速实验
1.实验项目名称
光电传感器、磁电传感器测量转速实验
2.实验目的和要求
（1）了解和掌握采用光电传感器测量的原理和方法
（2）了解和掌握采用磁电传感器测量的原理和方法
（3）了解和掌握转速测量的基本方法
3.实验原理
（1）光电传感器的结构和工作原理
光电传感器在工业上的应用可归纳为吸收式、遮光式、反射式、辐射式四种基本形式。本实验采用的是反射式光电传感器。反射式光电传感器的工作原理见图1，主要由被测旋转部件、反光片（或反光贴纸）、反射式光电传感器组成，在可以进行精确定位的情况下，在被测部件上对称安装多个反光片或反光贴纸会取得较好的测量效果。在本实验中，由于测试距离近且测试要求不高，仅在被测部件上只安装了一片反光贴纸，因此，当旋转部件上的反光贴纸通过光电传感器前时，光电传感器的输出就会跳变一次。通过测出这个跳变频率f，就可以知道转速n。n=f
图1 反射式光电传感器测转速的工作图
如果在被测部件上对称安装多个反光片或反光贴纸，那么，n=f/N。N-反光片或反光贴纸的数量。
（2）磁电传感器的结构和工作原理
磁电传感器的内部结构请参考图2，它的核心部件有衔铁、磁钢、线圈几个部分，衔铁的后部与磁性很强的磁钢详解，衔铁的前端有固定片，其材料是黄铜，不导磁。线圈缠绕在骨架上并固定在传感器内部。为了传感器的可靠性，在传感器的后部填入了环氧树脂以固定引线和内部结构。
图2 磁电传感器的内部结构
使用时，磁电转速传感器是和测速（发讯）齿轮配合使用的，如图3。测速齿轮的材料是导磁的软磁材料，如钢、铁、镍等金属或者合金。测速齿轮的齿顶与传感器的距离d比较小，通常按照传感器的安装要求，d约为1mm。齿轮的齿数为定值（通常为60齿）。这样，当测速齿轮随被测旋转轴同步旋转的时候，齿轮的齿顶和齿根会均匀的经过传感器的表面，引起磁隙变化。在探头线圈中产生感应电动势，在一定的转速范围内，其幅度与转速成正比，转速越高输出的电压越高，输出频率与转速成正比。
图3 直射式光电传感器的工作方式
那么，在已知发讯齿轮齿数的情况下，测得脉冲的频率就可以计算出测速齿轮的转
速。如设齿轮齿数为N，转速为n，脉冲频率为f，则有：
n=f/N
通常，转速的单位是转/分钟（rpm），所以要在上述公式的得数再乘以60，才能得到以rpm为单位的转速数据，即n=60*f/N。在使用60齿的发讯齿轮时，就可以得到一个简单的转速公式n=f。所以，就可以使用频率计测量转速。这就是在工业中转速测量中发讯齿轮多为60齿的原因。
本次试验用转子实验台的发讯齿轮齿数为16。
4.主要仪器设备
（1）计算机
（2）DRVI可重组虚拟实验开发平台
（3）光电转速传感器（DRHYF-12-A）
（4）磁电转速传感器（DRCD-12-A）
（5）转子实验台
5.实验内容及步骤
（1）启动计算机，开启DRVI电源和数据采集仪，将模块转到转子实验台模块。
（2）运行DRVI主程序，然后点击DRVI快捷工具条上的“联机注册”图标，选择其中的“DRVI采集仪主卡检测（usb）”进行服务器和数据采集仪之间的注册。
（3）本实验的目的是了解转速测量的方法，首先需要将数据采集进来，本实验台提供了一个配套的8通道并口数据采集仪来完成外部信号的数据采集过程，在DRVI软件平台中，对应的数据采集软件芯片为“usb采集卡”芯片；数据采集仪的启动采用一片“0/1”芯片来控制；为完成转速的计算，使用一片“VBScript脚本”芯片，在其中添加转速计算的脚本，计算出电机的旋转频率和转速，并通过“数码LED”芯片显示出来；还需要选择一片“波形/频谱显示”芯片，用于显示通过传感器获取的转速信号的时域波形，就可以搭建出一个“转速测量”的实验了。
（4）打开菜单栏中的系统菜单，点击读IC资源文件，然后打开“C:\Program Files\Depush\DRVI3.0\script\USB脚本\转子实验台\光电传感器转速测量（服务器）”，将参考的实验脚本文件读入DRVI软件平台中。
（5）启动转子实验台，调节转速旋钮使电机达到某一稳定转速，点击面板中的“开关”按钮，观察并记录测量的转速值。调节电机转速至另一稳定转速，再次进行测量。
（6）打开菜单栏中的系统菜单，点击读IC资源文件，然后打开“C:\Program
Files\Depush\DRVI3.0\script\USB脚本\转子实验台\磁电传感器转速测量（服务器）”，将参考的实验脚本文件读入DRVI软件平台中。
（7）启动转子实验台，调节转速旋钮使电机达到某一稳定转速，点击面板中的“开关”按钮，观察并记录测量的转速值。调节电机转速至另一稳定转速，再次进行测量。
（8）比较两种传感器测量转速的数据。
6.实验数据记录和处理
拷贝同一稳定转速下分别用光电传感器和磁电传感器测量转速的实验效果图。
7.问题与讨论
简述光电传感器和磁电传感器的工作原理。
广东技术师范学院实验报告
学院： 机电学院
姓名： 章烁斌
607
机械电子工程10机专业： 班级： 成绩： （师范） 电师 学号： 15 组别： 组员： 实验日期： 2013.05 指导教师签名： 实验地点：
实验 （1） 项目名称：光电传感器、磁电传感器测量转速实验
1.实验项目名称
光电传感器、磁电传感器测量转速实验
2.实验目的和要求
（1）了解和掌握采用光电传感器测量的原理和方法
（2）了解和掌握采用磁电传感器测量的原理和方法
（3）了解和掌握转速测量的基本方法
3.实验原理
（1）光电传感器的结构和工作原理
光电传感器在工业上的应用可归纳为吸收式、遮光式、反射式、辐射式四种基本形式。本实验采用的是反射式光电传感器。反射式光电传感器的工作原理见图1，主要由被测旋转部件、反光片（或反光贴纸）、反射式光电传感器组成，在可以进行精确定位的情况下，在被测部件上对称安装多个反光片或反光贴纸会取得较好的测量效果。在本实验中，由于测试距离近且测试要求不高，仅在被测部件上只安装了一片反光贴纸，因此，当旋转部件上的反光贴纸通过光电传感器前时，光电传感器的输出就会跳变一次。通过测出这个跳变频率f，就可以知道转速n。n=f
图1 反射式光电传感器测转速的工作图
如果在被测部件上对称安装多个反光片或反光贴纸，那么，n=f/N。N-反光片或反光贴纸的数量。
（2）磁电传感器的结构和工作原理
磁电传感器的内部结构请参考图2，它的核心部件有衔铁、磁钢、线圈几个部分，衔铁的后部与磁性很强的磁钢详解，衔铁的前端有固定片，其材料是黄铜，不导磁。线圈缠绕在骨架上并固定在传感器内部。为了传感器的可靠性，在传感器的后部填入了环氧树脂以固定引线和内部结构。
图2 磁电传感器的内部结构
使用时，磁电转速传感器是和测速（发讯）齿轮配合使用的，如图3。测速齿轮的材料是导磁的软磁材料，如钢、铁、镍等金属或者合金。测速齿轮的齿顶与传感器的距离d比较小，通常按照传感器的安装要求，d约为1mm。齿轮的齿数为定值（通常为60齿）。这样，当测速齿轮随被测旋转轴同步旋转的时候，齿轮的齿顶和齿根会均匀的经过传感器的表面，引起磁隙变化。在探头线圈中产生感应电动势，在一定的转速范围内，其幅度与转速成正比，转速越高输出的电压越高，输出频率与转速成正比。
图3 直射式光电传感器的工作方式
那么，在已知发讯齿轮齿数的情况下，测得脉冲的频率就可以计算出测速齿轮的转
速。如设齿轮齿数为N，转速为n，脉冲频率为f，则有：
n=f/N
通常，转速的单位是转/分钟（rpm），所以要在上述公式的得数再乘以60，才能得到以rpm为单位的转速数据，即n=60*f/N。在使用60齿的发讯齿轮时，就可以得到一个简单的转速公式n=f。所以，就可以使用频率计测量转速。这就是在工业中转速测量中发讯齿轮多为60齿的原因。
本次试验用转子实验台的发讯齿轮齿数为16。
4.主要仪器设备
（1）计算机
（2）DRVI可重组虚拟实验开发平台
（3）光电转速传感器（DRHYF-12-A）
（4）磁电转速传感器（DRCD-12-A）
（5）转子实验台
5.实验内容及步骤
（1）启动计算机，开启DRVI电源和数据采集仪，将模块转到转子实验台模块。
（2）运行DRVI主程序，然后点击DRVI快捷工具条上的“联机注册”图标，选择其中的“DRVI采集仪主卡检测（usb）”进行服务器和数据采集仪之间的注册。
（3）本实验的目的是了解转速测量的方法，首先需要将数据采集进来，本实验台提供了一个配套的8通道并口数据采集仪来完成外部信号的数据采集过程，在DRVI软件平台中，对应的数据采集软件芯片为“usb采集卡”芯片；数据采集仪的启动采用一片“0/1”芯片来控制；为完成转速的计算，使用一片“VBScript脚本”芯片，在其中添加转速计算的脚本，计算出电机的旋转频率和转速，并通过“数码LED”芯片显示出来；还需要选择一片“波形/频谱显示”芯片，用于显示通过传感器获取的转速信号的时域波形，就可以搭建出一个“转速测量”的实验了。
（4）打开菜单栏中的系统菜单，点击读IC资源文件，然后打开“C:\Program Files\Depush\DRVI3.0\script\USB脚本\转子实验台\光电传感器转速测量（服务器）”，将参考的实验脚本文件读入DRVI软件平台中。
（5）启动转子实验台，调节转速旋钮使电机达到某一稳定转速，点击面板中的“开关”按钮，观察并记录测量的转速值。调节电机转速至另一稳定转速，再次进行测量。
（6）打开菜单栏中的系统菜单，点击读IC资源文件，然后打开“C:\Program
Files\Depush\DRVI3.0\script\USB脚本\转子实验台\磁电传感器转速测量（服务器）”，将参考的实验脚本文件读入DRVI软件平台中。
（7）启动转子实验台，调节转速旋钮使电机达到某一稳定转速，点击面板中的“开关”按钮，观察并记录测量的转速值。调节电机转速至另一稳定转速，再次进行测量。
（8）比较两种传感器测量转速的数据。
6.实验数据记录和处理
拷贝同一稳定转速下分别用光电传感器和磁电传感器测量转速的实验效果图。
7.问题与讨论
简述光电传感器和磁电传感器的工作原理。