[發明專利]一種旋轉機械轉速測量實現方法及測量電路

在審

• 申請號: 201710027412.8
• 申請日: 2017-01-16
• 公開（公告）號: CN106645784A
• 公開（公告）日: 2017-05-10
• 發明（設計）人: 許景波;許曉紅;殷憲宇;崔曉萌;劉智良
• 申請（專利權）人: 哈爾濱理工大學
• 主分類號: G01P3/44
• 分類號: G01P3/44
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及電子測量領域。

背景技術

轉速是一種常見的機械量，它是指做圓周運動的物體單位時間內沿圓周繞圓心轉過的圈數。對于絕大多數旋轉機械來說，轉速是一個重要參量，通過對轉速的測量，可以實時監測設備的運轉狀態，分析設備的工作情況，所以轉速的實時準確測量對于保證設備的安全穩定運行具有重要意義。

對于轉速的測量可以采用變M/T原理，即在一個規定的時間內同時啟動和停止對轉速脈沖和高頻時基脈沖計數，由相應的計數值來計算轉速，并且轉速脈沖計數值可根據轉速情況動態設置。傳統的實現方法，是通過兩個計數器分別計數加以實現，然而兩個計數器難于同步，要做到同步計數需要增加復雜的同步時序電路，系統環節增多，可靠性變差。本發明充分利用微處理器內部資源，在不增加外部資源條件下，可以實現兩計數器嚴格同步，測速準確，數據穩定，外圍電路簡單。

發明內容

本發明是為了解決旋轉機械轉速測量中兩個計數器同步計數問題，從而提供一種主從同步計數模式的轉速測量實現方法和轉速測量電路。

本發明提供了一種旋轉機械轉速測量實現方法，包括以下幾個步驟：

（1）以STM32F103作為微處理器，轉速傳感器獲得的轉速脈沖信號，經光耦整形輸入至STM32F103的TIM1_ETR引腳；

（2）初始設置中進行STM32F103相關寄存器設置，啟動測量；

（3）等待定時器1更新事件；定時器2的溢出次數在其中斷服務程序中累計；當定時器1更新事件發生，由程序處理停止定時器1工作，讀取定時器2計數值和溢出次數，計算轉速測量結果，輸出至顯示裝置；

（4）由程序處理重新計算轉速脈沖計數設置值，設置相應寄存器，啟動下一次測量。

其中，步驟（2）中的設置過程為，設置STM32F103的定時器1作為主定時器用于計數轉速脈沖，定時器2作為從定時器用于計數高頻時基脈沖。設置定時器1為外部信號觸發、向上計數、比較輸出工作模式，并以外部脈沖作為時鐘源，比較輸出為OC1REF；設置定時器2為自動重載、門控工作模式，其觸發選擇來自于定時器1的OC1REF；設置定時器1的計數器初始值為(65535-M₁)，設置定時器1的比較寄存器的值為(65535-M₁+1)，設置定時器2的計數器初始值為0；使能定時器1，啟動測量；

步驟（4）中的設置過程為，重新設置定時器1的計數器初始值為(65535-M₁)，重新設置定時器1的比較寄存器的值為(65535-M₁+1)，設置定時器2的計數器初始值為0，清零定時器2溢出次數。

本發明提供了一種旋轉機械轉速測量電路，它包括微處理器STM32F103，液晶顯示模塊LCD1602（3.3V），一號電阻和二號電阻，光電耦合器。一號電阻的一端連接外部信號，另一端與光電耦合器1腳相連，光電耦合器的2腳接外部電源地；二號電阻的一端連接系統電源正，另一端與光電耦合器4腳相連，光電耦合器的3腳接系統電源地；同時光電耦合器4腳連接STM32F103的104腳，STM32F103的16腳連接系統電源地，STM32F103的17腳連接系統電源正；LCD1602（3.3V）的 1、16引腳接系統電源地，2、15腳接系統電源正，4、5、6、7-14引腳分別接STM32F103的102、101、100、34-43引腳。

與現有技術相比，本發明具有以下優點：1. 本發明中兩個定時器采用主從工作模式，能夠實現兩個定時器的完美同步，有效地提高了測量精度。2.主從定時器的同步計數，減少了產生隨機誤差因素，增加了測量數據穩定性。3. 本發明可以根據測得轉速動態設定轉速脈沖計數設置值，當高轉速時，設置值增大，當低轉速時，設置值減小，保障了測量的實時性。4. 本發明主要利用微處理器內部定時器資源，所需外部硬件少，實施起來簡單方便。

附圖說明

圖1是旋轉機械轉速測量實現方法工作框圖；

圖2是STM32F103內部定時器工作時序圖；

圖3是旋轉機械轉速測量電路原理圖。

具體實施方式

下面結合附圖對旋轉機械轉速測量實現方法及測量電路進行詳細說明。

結合圖1，本發明旋轉機械轉速測量實現方法為：