CN203037662U - 一种智能模型车的可测正反转速度的测速装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种智能模型车的可测正反转速度的测速装置，包括码盘、光电对管传感器、施密特触发器、D触发器、计数芯片和单片机，其中，码盘嵌入光电对管传感器的凹槽内但不与光电对管传感器接触，光电对管传感器与施密特触发器相连，施密特触发器分别与D触发器和计数芯片相连，计数芯片的输出端与单片机的输入端相连，单片机的输出端与计数芯片的输入端相连，形成一个闭环。本实用新型通过直接判断电机转动的状态来判断电机正反转车速,测量电机的正反转可靠性高，更精确。本实用新型成本低廉，电路简单。本实用新型利用外部计数器计数，计数更准确；省去了外部中断，减少了中断量，提高了单片机执行主函数的效率。
Description
技术领域
本实用新型涉及智能模型车检测领域，具体涉及一种智能模型车的测速装置。
背景技术
智能汽车竞赛组委会将第七届电磁组比赛规定为车模直立行走。车模直立行走比赛是要求仿照两轮自平衡电动车的行进模式，让车模以两个后轮驱动进行直立行走。近年来，两轮自平衡电动车以其行走灵活、便利、节能等特点得到了很大的发展。国内外有很多这方面的研究，也有相应的产品。在电磁组比赛中，利用了模型车双后轮驱动的特点，实现两轮自平衡行走。相对于传统的四轮行走的车模竞赛模式，车模直立行走在硬件设计、控制软件开发以及现场调试等方面提出了更高的要求。
为了稳定的控制直立车模，对智能车速度的准确检测与控制就显得极其重要，而速度检测是速度控制的基础，直立车模随时都有向前或向后运行的可能，准确判断车模的运动方向成为重点。
智能车实现测速模式都是利用单片机内部集成的外部中断端口进行定时计数实现测速。利用外部中断测速，在高速的时候会频繁的打断单片机主函数的运行，浪费的单片机的时间资源。智能车判断电机正反转（车模前进后退）是通过判断给电机驱动的PWM信号大小。然而有时候给电机驱动反转信号，电机实际却是在减速正转，这将容易产生速度方向的误判断。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本实用新型的目的在于，提供一种智能模型车的可测正反转速度的测速装置，可以准确测量智能模型车的正反转车速。
为了实现上述任务，本实用新型采用如下技术方案予以实现：
一种智能模型车的可测正反转速度的测速装置，包括码盘、光电对管传感器、施密特触发器、D触发器、计数芯片和单片机，其中，码盘嵌入光电对管传感器的凹槽内但不与光电对管传感器接触，光电对管传感器与施密特触发器相连，施密特触发器分别与D触发器和计数芯片相连，计数芯片的输出端与单片机的输入端相连，单片机的输出端与计数芯片的输入端相连，形成一个闭环。
本实用新型还具有如下技术特点：
所述的光电对管传感器采用1对2光电对管，它由一个发射管和两个接受管组成的透射式测速传感器。
所述的码盘采用激光加工的100线码盘。
所述的施密特触发器采用74HC14施密特触发器。
所述的D触发器采用型号为74LS74的D触发器。
所述的计数芯片采用CD4520计数芯片。
所述的单片机采用XS128单片机。
本实用新型通过直接判断电机转动的状态来判断电机正反转车速,测量电机的正反转可靠性高，更精确。本实用新型成本低廉，电路简单。本实用新型利用外部计数器计数，计数更准确；省去了外部中断，减少了中断量，提高了单片机执行主函数的效率。
附图说明
图1是本实用新型的连接关系示意图。
图2是码盘与光电对管传感器的安装位置示意图。
图3是经过施密特触发器后的信号的波形示意图。
图4是D触发器的示意图。
以下结合附图和实施例对本实用新型的具体内容作进一步详细地说明。
具体实施方式
以下给出本实用新型的具体实施例，需要说明的是本实用新型并不局限于以下具体实施例，凡在本申请技术方案基础上做的等同变换均落入本实用新型的保护范围。
遵从上述技术方案，如图1所示，一种智能模型车的可测正反转速度的测速装置，包括码盘、光电对管传感器、施密特触发器、D触发器、计数芯片和单片机，其中，码盘嵌入光电对管传感器的凹槽内但不与光电对管传感器接触，光电对管传感器与施密特触发器相连，施密特触发器分别与D触发器和计数芯片相连，计数芯片的输出端与单片机的输入端相连，单片机的输出端与计数芯片的输入端相连，形成一个闭环。
所述的码盘采用激光加工的100线码盘；所述的光电对管传感器采用1对2光电对管，它由一个发射管和两个接受管组成的透射式测速传感器，工作电压为5V，如图2所示，安装在智能模型车的电机轴上的码盘和槽型光电传感器，码盘嵌入光电对管传感器的凹槽内但不与光电对管传感器接触，码盘随着智能模型车的电机轴旋转，光电对管传感器产生信号，输出脚上有信号a和信号b，在高速时候输出信号是类似正弦波，但是波形的相位差是90度。
所述的施密特触发器采用74HC14施密特触发器。如图3所示，是经过施密特触发器74HC14后的输出信号，输出信号变成了标准的方波，方波的输出信号相位差也是90度。
所述的D触发器采用型号为74LS74的D触发器。如图4所述，整形后的输出信号A送到D触发器74LS74的D端口，整形后的输出信号B送到D触发器的CLK端口。若电机正转的时候，D触发器的输出端Q是低电平；则当D触发器的输出端Q是高电平的时候，电机是反转。通过将D触发器的输出端Q的旋转方向信号送入到单片机的IO口就可以判断输出信号的正反转。
所述的计数芯片采用CD4520计数芯片；所述的单片机采用XS128单片机。整形后的输出信号A（或者B）送入到计数芯片CD4520的CLKA端，单片机用普通IO口（这里使用XS128的端口A）定时地对芯片计数值的读取，读取完计数值后马上通过输出端口（这里使用XS128的端口B的PORTB0）对计数器清零，就可以进行下一时间段的计数工作。读取的计数值正比于电机的转速，而电机是通过减速齿轮与智能模型车轮子连接起来的，没有差速，所以智能模型车轮子的速度也正比于读取的计数值。因此，读取的计数值就是智能模型车轮子的速度。
实施例1：车轮正转
当车轮正转的时候，如图2，连接在电机输出轴上的码盘顺时针旋转；光电对管传感器输出引脚上产生一定频率的输出信号，输出信号a相位上超前信号b 90度，输出波形含有干扰信号变得不规整，高速的时候波形类似正弦波；两路输出信号送入74HC14施密特触发器整形成为标准的方波，整形后的信号A相位上仍然超前信号B90度；两路整形后的信号A和信号B如图4所示送给74LS74D触发器，这时候D触发器输出的旋转方向信号是高电平。单片机通过普通输入口读取旋转方向信号，判断出车轮是正转。
同时整形后的输出信号A送入到计数芯片CD4520的CLKA端进行脉冲计数；单片机用普通输入口定时地对计数芯片的计数值读取与清零，由于智能模型车轮子的速度正比于读取的计数值。因此，读取的计数值可以作为智能模型车轮子的速度大小。
实施例2：车轮反转
当车轮反转的时候，如图2，连接在电机输出轴上的码盘逆时针旋转；光电对管传感器输出引脚上产生一定频率的输出信号，输出信号b相位上超前信号a90度，输出波形含有干扰信号变得不规整，高速的时候波形类似正弦波；两路输出信号送入74HC14施密特触发器整形成为标准的方波，整形后的信号B相位上仍然超前信号A90度；两路整形后的信号A和信号B如图4所示送给74LS74D触发器，这时候D触发器输出的旋转方向信号是低电平。单片机通过普通输入口读取旋转方向信号，判断出车轮是反转；
同时整形后的输出信号A送入到计数芯片CD4520的CLKA端进行脉冲计数；单片机用普通输入口定时地对计数芯片的计数值读取与清零，，由于智能模型车轮子的速度正比于读取的计数值。因此，读取的计数值可以作为智能模型车轮子的速度大小。
Claims (7)
1.一种智能模型车的可测正反转速度的测速装置，其特征在于，包括码盘、光电对管传感器、施密特触发器、D触发器、计数芯片和单片机，其中，码盘嵌入光电对管传感器的凹槽内但不与光电对管传感器接触，光电对管传感器与施密特触发器相连，施密特触发器分别与D触发器和计数芯片相连，计数芯片的输出端与单片机的输入端相连，单片机的输出端与计数芯片的输入端相连，形成一个闭环。
2.如权利要求1所述的智能模型车的可测正反转速度的测速装置，其特征在于，所述的光电对管传感器采用1对2光电对管，它由一个发射管和两个接受管组成的透射式测速传感器。
3.如权利要求1所述的智能模型车的可测正反转速度的测速装置，其特征在于，所述的码盘采用激光加工的100线码盘。
4.如权利要求1所述的智能模型车的可测正反转速度的测速装置，其特征在于，所述的施密特触发器采用74HC14施密特触发器。
5.如权利要求1所述的智能模型车的可测正反转速度的测速装置，其特征在于，所述的D触发器采用型号为74LS74的D触发器。
6.如权利要求1所述的智能模型车的可测正反转速度的测速装置，其特征在于，所述的计数芯片采用CD4520计数芯片。
7.如权利要求1所述的智能模型车的可测正反转速度的测速装置，其特征在于，所述的单片机采用XS128单片机。
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|---|---|---|---|---|
| CN103913591A (zh) * | 2014-03-03 | 2014-07-09 | 深圳市智慧机器技术有限公司 | 旋转设备转速测量方法和装置 |
| CN105181991A (zh) * | 2015-09-30 | 2015-12-23 | 成都川睿科技有限公司 | 一种发动机测速*** |
| CN109752567A (zh) * | 2017-11-06 | 2019-05-14 | 株式会社东海理化电机制作所 | 旋转检测装置 |
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