基于pic18f458单片机的转矩转速测量仪

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摘要:本文介绍了一种新型转矩转速测量仪器,该仪器使用 P1c18F458单片机对电磁式转矩传感器的输出信号进 行处理,实现对转矩转速的测量。重点描述了该仪器的电路结构和工作原理,给出了软件程序流程和样机的实验结 果。实践证明该仪器具有结构简单、性能稳定、抗干扰能力强、精度高等特点。
关键词:单片机;电磁式转矩传感器;转矩测量

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: X8 P! E; W, U* v3 S. z: o# d* 引言
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$ |# d5 T, l2 y  p/ x! [电动机及机械动力装置旋转轴的转矩转速特性是电 动机及机械动力装置的一项重要参数,转矩转速特性曲线 的形状及曲线中的起动转矩、最小转矩、最大转矩是衡量 一台电动机或机械动力装置能否顺利起动和稳定运行的 重要指标,因而研制出一种数字式、高精度、便携式的转矩 转速测量仪具有非常重要的现实意义。本文针对 RS 型电 磁式转矩转速传感器,设计了一种新型单片机控制的转矩 转速测量仪,它具有结构简单、性能稳定等优点,为测量系 统的自动化、智能化提供了技术保证。

8 x/ X; q3 a' s电磁式转矩转速测量原理
本系统采用成都城邦动力测试仪器有限公司生产的RS 型电磁式转矩转速传感器,其基本原理是通过磁电变 换,将被测转矩转换成具有相位差的两路正弦信号,工作 原理如图 ) 所示。这两组交流电信号的频率相同且与轴 的转速成正比,因此可以用来测量转速。两组交流电信号 之间的相位差与其安装的相对位置及弹性轴所传递扭矩 的大小及方向有关。在弹性变形范围内,相位差变化的绝 对值与转矩的大小成正比[)]。
: s) W+ d1 N2 F根据转矩传感器的工作原理,在弹性轴变化范围内, 当其发生扭转变化时,传感器输出的两路信号的相位差发生变化:
5 j) J% c6 d3 o% S" V2 P$ X2 S$ V△θ = 32MLZ/mD*G
1 W3 O" d0 j$ O- w(1)式中:M为转矩;G为弹性轴的剪切弹性模数;D为弹性轴直径;L为弹性轴的工作长度;Z为信号齿轮齿数。由此可见，通过测量传感器两输出信号的相位差00,即可求出转矩M。同时，由公式(2)可求得转速:(n/60)Z = f
. K  ]4 ~$ b$ D) J(2)式中:n为电机转速,r/min;f为传感器输出信号频率,Hz.因此,对电机的转速测量可以通过对传感器输出的两路信号中的任意一路信 号的频率进行测量而得到21。
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