低功耗手持式轉(zhuǎn)速測量儀的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及轉(zhuǎn)速測量技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于電感式接近開關(guān)的低功耗手持式轉(zhuǎn)速測量儀。
【背景技術(shù)】
[0002]在生產(chǎn)和生活中，旋轉(zhuǎn)設(shè)備與設(shè)施，如電機(jī)、電扇、造紙、水泵、洗衣機(jī)、汽車、飛機(jī)、輪船等大量存在，經(jīng)常會遇到各種需要測量轉(zhuǎn)速的場合。手持式轉(zhuǎn)速表體積小，便于攜帶，操作簡單，能夠滿足特殊條件下的使用要求，因此有著廣泛的應(yīng)用。
[0003]目前常用的手持式轉(zhuǎn)速表有接觸式和非接觸式兩種。接觸式轉(zhuǎn)速表使用的測量方法主要是離心式測速法，非接觸式的測量方法主要為光電測速法等。非接觸測量的檢測儀表與被測物體不直接接觸，安全，可靠，應(yīng)用非常廣泛。手持式非接觸轉(zhuǎn)速表主要使用的是反射式光電測速法，使用的傳感器為光電測速傳感器，即利用光電變換將光信號轉(zhuǎn)變?yōu)榕c轉(zhuǎn)速成正比的電脈沖信號，然后測得電脈沖信號的頻率和周期，從而得到轉(zhuǎn)速。光電轉(zhuǎn)速表的使用方法一般為:首先將待測件貼上一個(gè)反射標(biāo)記，然后使可見光束與目標(biāo)成一直線再進(jìn)行測量。光電式轉(zhuǎn)速表的優(yōu)點(diǎn)是精度高、穩(wěn)定性好、測量范圍大；缺點(diǎn)是需要在被測件上附加檢測元件(反射貼)，且測量時(shí)必須使可見光束與目標(biāo)成一直線，才能準(zhǔn)確測量。此種測量儀表受人為因素影響大，且存在一定的安全隱患。隨著電感式接近開關(guān)的普及，其在轉(zhuǎn)速測量領(lǐng)域的應(yīng)用優(yōu)勢也越來明顯，但因其功耗較高，目前只用在大型測量裝置上，還沒有在手持式轉(zhuǎn)速表上得到應(yīng)用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為克服現(xiàn)有手持式轉(zhuǎn)速表的問題，本實(shí)用新型基于電感式接近開關(guān)提供了一種低功耗手持式轉(zhuǎn)速測量儀，充分利用電感式接近開關(guān)的優(yōu)勢，實(shí)現(xiàn)手持式轉(zhuǎn)速測量。
[0005]本實(shí)用新型的采用技術(shù)方案為:
[0006]一種低功耗手持式轉(zhuǎn)速測量儀，包括殼體，殼體上設(shè)有顯示器、報(bào)警燈和按鍵，殼體內(nèi)設(shè)有主控制器及與其連接的顯示電路、超速報(bào)警電路、參數(shù)存儲電路、按鍵電路，主控制器經(jīng)信號隔離電路與轉(zhuǎn)速傳感器連接，所述轉(zhuǎn)速傳感器為電感式接近開關(guān)，電感式接近開關(guān)的探頭通過電纜伸出殼體外；還包括為轉(zhuǎn)速傳感器和主控制器控制電路供電的電源電路，所述電源電路包括電池組、測量按鍵、三端穩(wěn)壓器I和三端穩(wěn)壓器II，電池組正極經(jīng)測量按鍵連接到三端穩(wěn)壓器I的輸入端，三端穩(wěn)壓器I 6V電壓輸出端經(jīng)開關(guān)按鍵后為轉(zhuǎn)速傳感器供電，三端穩(wěn)壓器I 6V電壓輸出端還接至三端穩(wěn)壓器II輸入端，三端穩(wěn)壓器II 3V電壓輸出端為主控制器控制電路供電。本實(shí)用新型使用電感式接近開關(guān)作為轉(zhuǎn)速傳感器，對具有金屬風(fēng)葉的轉(zhuǎn)動系統(tǒng)來說，可以實(shí)現(xiàn)無接觸、無附加元件的檢測。同時(shí)由于電感式接近開關(guān)具有較長的電纜線(2m)，傳感器探頭固定好后，不需要人手持對準(zhǔn)，人與被測件也可以保持一定的安全距離。并且本實(shí)用新型根據(jù)該傳感器的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)相應(yīng)的電源和控制電路，使得整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行的功耗較低，能夠在電池供電的條件下長時(shí)間運(yùn)行。
[0007]本實(shí)用新型的電源選用功率較大的9V電池或3.6V電池組供電，由于所選傳感器的正常工作電壓為5-30V，為降低功耗，電源設(shè)置的傳感器工作電壓為6V，第一個(gè)穩(wěn)壓源選擇78L06型三端穩(wěn)壓器I，輸出電壓范圍在5.5-6.3V之間，完全可以保證傳感器的正常工作?？刂齐娐返墓ぷ麟妷簽?V，選擇低功耗的HT7130型三端穩(wěn)壓器II。為減小壓差，降低功耗，HT7130型三端穩(wěn)壓器II的電源電壓輸入來自78L06型三端穩(wěn)壓器I的輸出。該電源電路設(shè)置兩個(gè)按鍵，分別為測量按鍵和電源總開關(guān)按鍵。測量按鍵設(shè)置原因?yàn)?當(dāng)電源接通時(shí)電感式接近開關(guān)具有空載電流，為降低功耗，設(shè)置該按鍵。當(dāng)開關(guān)按鍵接通，測量按鍵斷開時(shí)，控制電路正常工作，傳感器不工作，因此不產(chǎn)生空載電流，當(dāng)需要傳感器工作時(shí)，測量按鍵閉合，傳感器進(jìn)行正常測量。
[0008]所述信號隔離電路采用光電耦合器。電感式接近開關(guān)工作產(chǎn)生轉(zhuǎn)速脈沖信號，光電耦合器的發(fā)光器發(fā)出光線，受光器接收光線導(dǎo)通，與之相連的單片機(jī)端口出現(xiàn)低電平，觸發(fā)單片機(jī)外部中斷，在單片機(jī)的中斷子程序中完成轉(zhuǎn)速周期的測量與計(jì)算等功能。
[0009]所述的主控制器采用P87LPC767型單片機(jī)。它是一款高集成度、低成本的20腳8位單片機(jī)，具有低功耗特性，當(dāng)時(shí)鐘頻率選擇中頻100k-4MHz時(shí)，在3.3V的電壓下，系統(tǒng)的功耗僅為0.044-1.7mA。它片內(nèi)集成4k字節(jié)OPT程序存儲器，2個(gè)16位定時(shí)/計(jì)數(shù)器，八個(gè)鍵盤中斷輸入，2路外部中斷輸入，最少15個(gè)I/O 口。
[0010]由于手持式設(shè)備的電源供給有限，因此控制電路全部選擇低功耗器件進(jìn)行設(shè)計(jì)。主要完成的功能為:一、參數(shù)設(shè)置，包括風(fēng)葉片數(shù)設(shè)置，轉(zhuǎn)速報(bào)警限值設(shè)置等；二、讀取轉(zhuǎn)速信號，并進(jìn)行實(shí)時(shí)顯示；三、如果失速可進(jìn)行聲光報(bào)警。低功耗設(shè)置如下:
[0011]所述顯示器采用LCMlOl型液晶顯示器。這款顯示器具有極微功耗，當(dāng)工作電壓為
2.4-3.3V時(shí)，顯示狀態(tài)只有2μΑ。
[0012]所述按鍵還包括參數(shù)設(shè)置按鍵，分為數(shù)字鍵、位移鍵和狀態(tài)鍵，三個(gè)按鍵分別與單片機(jī)的P0.0,P0.1和P0.2端口連接，這三個(gè)端口工作在按鍵中斷模式下，當(dāng)有鍵按下后，單片機(jī)進(jìn)入按鍵中斷子程序。這三個(gè)按鍵通過復(fù)用，完成參數(shù)風(fēng)葉片數(shù)N設(shè)置，轉(zhuǎn)速報(bào)警限值L設(shè)置等功能。以往采用的查詢模式下，CPU需要不斷地對按鍵口的狀態(tài)進(jìn)行查詢，會消耗更多電流。本實(shí)用新型選用按鍵中斷模式，會比查詢模式更節(jié)約功耗。
[0013]所述的參數(shù)存儲電路選擇2Κ串行E2PR0M24C02參數(shù)存儲芯片，該芯片采用低功耗CMOS技術(shù)，讀寫時(shí)電源電流最大3mA。
[0014]所述報(bào)警器采用蜂鳴器，蜂鳴器安裝在顯示器上，由單片機(jī)控制顯示器啟動蜂鳴器完成聲音報(bào)警。這種方式同樣可降低功耗。
[0015]本實(shí)用新型基于電感式接近開關(guān)進(jìn)行轉(zhuǎn)速測量，能實(shí)現(xiàn)無接觸測量，并且無需在被測物上附加檢測元件。由于傳感器本身具有較長電纜，手持轉(zhuǎn)速表的測量者可與被測物有一定安全距離，不需要完全對準(zhǔn)被測物，易于操作，功耗低。
【附圖說明】
[0016]圖1是本實(shí)用新型的外觀結(jié)構(gòu)圖；
[0017]圖2是本實(shí)用新型的內(nèi)部系統(tǒng)框圖；
[0018]圖3是電源電路原理圖；
[0019]圖4是主控制器的控制電路原理圖；
[0020]圖中，1、報(bào)警燈，2、顯示器、3、測量按鍵，4、開關(guān)按鍵，5、重啟按鍵，6、電纜，7、探頭，8、參數(shù)設(shè)置按鍵，9、轉(zhuǎn)速傳感器，10、信號隔離電路，11、按鍵電路，12、主控制器，13、顯示電路，14、超速報(bào)警電路，15、參數(shù)存儲電路。
【具體實(shí)施方式】
[0021]下面結(jié)合附圖對本實(shí)用新型的實(shí)施方式進(jìn)行詳細(xì)說明:
[0022]一種低功耗手持式轉(zhuǎn)速測量儀，如圖1所示，包括殼體，殼體上設(shè)有顯示器2、報(bào)警燈I和按鍵，按鍵分為測量按鍵3、開關(guān)按鍵4、重啟按鍵5和參數(shù)設(shè)置按鍵8。如圖2所示，殼體內(nèi)設(shè)有主控制器12及與其連接的顯示電路1