学习情境三：光电转速计的制作与调试
任务 1 学习领域 班 级 小组名称 任务描述 设计与制作一台光电转速计，实现对于电机转速的监测。 要求：1. 完成光电转速计的设计、制作与标定工作。 2. 分小组完成仪器实物的设计与制作。 3. 提交系统设计报告和实物使用说明书。 目标：1. 提升应对具体问题具体分析与设计的能力 2. 掌握自制传感器的设计理念与原则、实施可行性分析的能力 3. 掌握自制传感器的检测与处理系统构建基础，了解仪器的组成 4. 掌握现场6S 管理规范，养成良好的职业素养 5. 树立学生安全文明生产意识，培养学生组织管理能力、团队合作能力，提高学生的自学能力 知识准备 一、 系统功能与结构分析 1．电路结构与特点 光电转速计电路共分3 个模块。 （1）转速信号采集 本电路模块如图 1 所示。通过使用红外对管设计一个转速信号采集模块，完成对电机转速信号的采 集。红外对管是一种通过判断发射管与接收管之间红外线是否被遮蔽时所生产的不同电压差进行检测的 光电传感器。直径：3mm，波长：940nm，工作电压：1.2V，工作电流：20mA，测量距离：<20cm。波段为 红外光，受可见光干扰小。本电路模块中，红外线联通时，输出低电平，阻断时，输出高电平。即负逻 辑组态。光电转速计的制作与调试 控制系统信号的检测与处理 学习情境三 姓 名 完成时间 光电转速计的制作与调试 图 1 转速信号采集模块电路原理图 （2）系统定时 由 555 定时器为主体构成系统定时模块，用于完成单位时间标定，完成对 IC2a与非门的开门时间的 控制。本电路模块如图 2 中 1号区域所示。 图 2 系统定时与计算显示模块电路原理图 （3）计数显示 由 CC40110 和 LED 数码管为主体构成计数显示模块，用于转速计数与显示。本电路模块如图 2 中 2 号区域所示。CC40110 完成被测信号计数与数码管 7段编码功能。 2．元器件清单 表 1 元器件清单表 序号 名 称 型号及参数 规格 数 量 备注1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 555定时器 与非门 计数译码器 IC座 IC座 IC座 电容器 电容器 电容器 按钮开关 发光二极管 数码管 开关二极管 碳膜电阻 碳膜电阻 碳膜电阻 碳膜电阻 碳膜电阻 印制电路板 蓝白电位器 单排针 精密电位器 碳膜电阻 碳膜电阻 碳膜电阻 发光二极管 红外发射管 红外接收管 万能板 焊锡丝 电机 NE555N 74HC00 CC40110 DIP8 DIP14 DIP16 DIP8 DIP14 DIP16 2 1 2 2 1 2 1 1 4 1 1 红外1个 红外1个 电解电容 瓷介 瓷介 6.3×6.3 Φ3红高亮 ULS5101AS 1N4148 1/8W5.1kΩ 1/8W47KΩ 1/8W4.7kΩ 1/8W10kΩ 1/8W300Ω 测频仪 10k 100μF16V 102 104 红外1个 （单联共阴） 2 1 1 1 2 2 3 1 1 20 10k 1/8W220Ω 1/8W100kΩ 1/8W1kΩ 红Φ3 1 1 1 1 1 1 1 9×15cm 0.5 4米 红外检测电路 自备 制作与调试 一、制作 可参按图 1 与图2 所示的电路结构与元器件尺寸完成电路的设计与制作。 注意红外对管的安装位置， 结合电机的遮光装置（带缺口的硬纸板） ，尽量使红外对管便于测速；调试时用手挡住红外发射管，发光 二极管应有亮灭变化。 二、调试 (1) 信号采集模块：注意红外对管的安装位置，结合电机的遮光装置（带缺口的硬纸板） ，尽量使 红外对管便于测速；调试时用手挡住红外发射管，发光二极管应有亮灭变化。(2) 系统定时模块：本模块应先用一标准信号源进行校正，输入频率 0～99Hz。例如：为使系统定 时为每秒，可外接一信号源（信号频率设置为 50Hz），观察本电路 LED 数码管显示是否也为 50，如读值 不同，则通过调节图 2 中 RP1 电位器，使读值变为 50。则，此时 555 定时器的第 3 脚提供给 IC2a 的开 门时间间隔为 1 秒。即系统定时为秒（单位）。 (3) 计数显示模块：将图 1中 OUTPUT端口接入图 2“被测信号”端口。完成对采集到的电机转速传 感信号进行计算并显示的功能。单位：r/s(转圈数/每秒) 表 2 调试中出现的问题与解决方法归纳表 故障内容 故障现象 故障原因 排除方法 总结与评价 一、自我总结 1. 请总结你在整个任务完成过程中做得好的是什么？还有什么不足？有何打算？ 2. 你在整个任务完成过程中出现了哪些问题？你是如何解决的？你还有什么问题不能解决？ 二、评价 1. 组长评价 组长签字： 2. 教师评价 日期： 教师签字： 被评价人签字： 日 期：日期：
