[發明專利]基于Arduino的差分式抗強干擾實時測速器及控制方法

有效

• 申請號: 201610015301.0
• 申請日: 2016-01-08
• 公開（公告）號: CN105572411B
• 公開（公告）日: 2019-02-12
• 發明（設計）人: 賈瑞昌;歐陽健燊;林宏亮;陳錦富
• 申請（專利權）人: 華南農業大學
• 主分類號: G01P3/487
• 分類號: G01P3/487
• 代理公司: 廣東廣信君達律師事務所 44329
• 代理人: 李斌;楊曉松

本發明公開了一種基于Arduino的差分式抗強干擾實時測速器及控制方法，測速器包括單片機系統，霍爾傳感器模塊、濾波電路和磁性碼盤，所述霍爾傳感器模塊包括用于檢測轉速信號的第一霍爾傳感器和用于檢測干擾信號的第二霍爾傳感器，所述單片機系統采取有兩個中斷輸入接口的Arduino UNO系統，分別連接第一霍爾傳感器和第二霍爾傳感器；所述濾波電路一端與Arduino UNO系統連接，另一端與霍爾傳感器模塊連接。本發明采取差分方法處理振動和電磁帶來的強干擾，第一霍爾傳感器負責測量實時的轉速，第二霍爾傳感器負責測量所帶來的干擾信號，利用差分函數處理第一霍爾傳感器和第二霍爾傳感器所測得的數據，得出準確的轉速數據。

技術領域

本發明涉及機電控制領域，特別涉及一種基于Arduino的差分式抗強干擾實時測速器及控制方法，適用于高轉速電機和汽油機等具有強干擾信號的發動機或者其他設備的實時轉速測量。

背景技術

大負荷作業時動力機的轉速會隨著負載的不同而變化，通過測量轉速的實時變化就能反映出負荷的大小，常用的方法是要將測速信號轉化成單片機可以識別的脈沖，進行脈沖計數從而獲取轉速的實時數據。霍爾器件結構牢固、體積小、重量輕、壽命長、安裝方便，常用作檢測脈沖信號。當旋轉部位轉動時，帶動高磁探頭運動，經過固定安裝的霍爾器件時，霍爾傳感器就能產生特定頻率的脈沖信號，經過信號處理后輸出到計數器或其他的脈沖計數裝置，進行轉速的測量。

傳統的利用霍爾傳感器測速裝置的磁場是采用單個高磁探頭作為感應源，測量過程中由于感應角度過大將會出現轉速反饋盲區，使測得的數據不能如實反映實際轉速。高轉速汽油機等工作時會產生強烈電磁干擾和振動干擾，對霍爾傳感器和測試電路產生信號干擾，作業時很難消除，導致測得的數據出現較大的誤差，不能如實反映轉速。

中國專利(專利號為CN201120569563)公開了一種霍爾傳感器測速裝置，另一份中國專利(專利號為CN201410807143)公開了一種基于單片機的電機實時轉速寬范圍精確測速方法，前者與現有技術相比，設計了專用于發動機測速的霍爾傳感器測速裝置，使發動機輪軸的轉速、線速度、加速度和車輛運行方向的檢測得到實現；后者能直接測量實時轉速并且解決了低轉速狀態出現反饋盲區問題。但兩者還存在一些缺點：

1、前者使用單個磁鋼，測量過程中由于感應角度過大將會出現反饋盲區，使測得的數據不能如實反映實際轉速。

2、兩者均沒有針對強干擾的影響進行研究，當受到強烈電磁干擾和振動干擾時，會對測速器所測得的數據造成誤差影響。

文獻檢索結果表明，能實現對高轉速、強干擾的發動機準確測得其實時數據的測速器設計未見報道；本測速器使用兩個霍爾傳感器同時測量電機轉速信號和干擾信號，再利用差分函數處理兩個數據，有效消除了干擾信號。磁性碼盤較為簡單，便于推廣，能有效避免反饋盲區的出現，提高了測速的準確性。

發明內容

本發明的主要目的在于克服現有技術的缺點與不足，提供一種基于Arduino的差分式抗強干擾實時測速器及控制方法。

為了達到上述目的，本發明采用以下技術方案：

本發明提供的一種基于Arduino的差分式抗強干擾實時測速器，包括單片機系統，霍爾傳感器模塊、濾波電路和磁性碼盤，所述霍爾傳感器模塊包括用于檢測轉速信號的第一霍爾傳感器和用于檢測干擾信號的第二霍爾傳感器，所述單片機系統采取有兩個中斷輸入接口的Arduino UNO系統，分別連接第一霍爾傳感器和第二霍爾傳感器；所述濾波電路一端與Arduino UNO系統連接，另一端與霍爾傳感器模塊連接。

作為優選的技術方案，所述Arduino UNO系統的兩個中斷輸入接口，同時接入信號檢測線和噪聲檢測線，并獲得中斷信號，記錄設定時間段內的中斷數，并通過串口輸出轉速數據。