一些机器设备的运行速度是衡量生产工艺稳定的一个重要参数。本文向大家介绍一种只用几块集成电路组装的技术性能优异的CMOS数星测速仪,就是根据速度的定义进行设计的。能对线速和转速进行监视。该仪器工作精度极高,可供大家参考。
工作原理
1.转速测量 设传感器每转脉冲数为P,采样时间为t,被测物转速为N,数字显示读数为C,要使C=N,即C=N/60Pt,t=60/P
只要适当选择采样时间和传感器的脉冲数,就能使数字显示仪的读数为转速值。
2.线速测量 设被测线速度为V(米/秒),被测旋转轴的直径为D(米),每秒钟转速为N,则
V=π·D·N (1)
若传感器每转脉冲数为P,传感器与旋转轴之减速比为i,采样时间为t秒,显示仪读数为C,
C=i·P·N·t (2)
要使直读线速值C=V,则t=πD/i·P
由于采样时间在1~9999ms可调,当辊径逐步磨损后,为减少测量误差,可通过调整采样时间进行补偿,以确保线速度V的精度。
电路原理
图1示出该测速仪的原理框图。它主要由整形、计数、锁存、译码、显示、1毫秒方波信号发生器、分频器、给定拔盘、时序控制等电路组成。并没有自校开关。

图2示出该测速仪的原理图。主要由脉冲整形IC1;计数IC2、IC3;锁存译码IC4~IC7;1毫秒方波信号发生器IC8;分频IC9、IC10;时序控制部分IC11~IC14等组成。接通电源时,电容C1,使IC2~IC3、IC9~IC10双二—十制计数器清零。IC1为时基电路LM555,接成整形电路。测速脉冲通过IC1整形后通过IC2、IC3进行计数。IC8为CD4060,接成在Q9端输出周期为1毫秒的脉冲信号,该信号送入IC9~IC10组成的分频电路,通过S1~S4拔码开关预置采样时间1~9999毫秒。当IC8输出的脉冲数与S1~S4预置数一致时,S1~S4均有正电位输出,通过IC11四与门产生一个正脉冲,该脉冲的上升沿使IC12D触发器的Q端输出门控负电位,控制IC1,使其无脉冲输出,同时IC12的Q端输出正电位,使IC13D触发器的Q端产生一个负脉冲,即锁存脉冲LE,使IC4~IC7所存的BCD码通过译码、驱动电路显示出来、IC14组成延时清零电路。锁存脉冲LE过去后,IC14延时0.5秒后产生一个清零脉冲,把IC2、IC3、IC9、IC10、IC12清零。这就是在预置采样时间内计数、门控、锁存、延时清零的循环过程,使所测得的速度值连续稳定自动地显示出来。图3示出它的主要时序波形图。


元器件选择
IC1为时基电路LM555;
IC2、IC3、IC9、IC10为双二—十进制计数器CD4518。
IC8、IC14为带振荡器的14级二分频集成电路CD4060。
IC4、IC7为BCD码锁存、译码、驱动集成电路CD4511;
IC11为四与门1/2CD4082。
IC12、IC13为D触发器1/2CD4013。
S1~S4为8421码输入的拔盘开关。
S6为手动清零按钮。
所有二级管为1N4148型、电容电阻除留图上标出外均用0.01μF和500kΩ。
显示器为511AC型数码管,晶振选用优质512kHz石英晶体,并要屏蔽。
本机设有测量和自校档,由S5控制。(张树林 王德君)