AN-1169采用GreenPAK的数字光学转速表 – 传感器,测试与测量,技术实例


风扇在慢速的情况下,基于霍尔效应的转速表会给出错误读数。而文中的转速表首先被调试到相对应的RPM,相对于霍尔效应转速表来讲,匹配结果更好,这是GreenPAK设计的优越之处。该设计还可用于构建一个基于旋转编码器的RPM测量仪。

 

这种转速表可以用来测量旋转物体的RPM(每分钟转数)。在本应用笔记中,GreenPAK SLG46533V加红外传感器被用于检测光学非接触式转速表。这种转速表的测量范围为1 - 9999 rpm,精度为0.01%(使用2MHz采样时钟测量的最大值为9999),小于1 rpm精度的所有读数也可以显示。设计可以修改以适应其他要求,如改变传感器灵敏度、改变与旋转物体的测量距离等。

 

在GreenPAK内部的每个半周期,晶体管Q1、Q2控制切换前两个7段显示器,而Q3、Q4控制切换最后两个7段显示器。

 

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图1:顶层原理图。

 

红外传感器

 

红外传感器由LED红外发射器和LED红外接收器组成。两者相互屏蔽,如图2所示。

 

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图2:红外传感器。

 

良好的传感器设计可以保证操作的可预测性和可靠性。下面是一些重要注意事项:

 


  • 确保两个LED之间不存在红外光泄漏。接收器应只接收来自目标旋转物体反射的光;
  • LED红外发射器上的220欧姆电阻功率必须是2W或以上。它会产生相当大的热量,为了安全,必须进行散热;
  • 最重要的部分是设置LED红外接收器的灵敏度。这可以通过改变LED红外接收器的电阻来调节。具体到本案例,阻值在2-4K欧姆之间,在距离风扇5-7厘米处运作得很好。高电阻意味着高灵敏度。

 

为了红外线接收器能够接收光线,风扇上需要附有反射带。当风扇完成一次旋转时,光从反射带上反射出来,并由LED红外接收器接收。它在半分钟内接收的次数将相当于风扇的转速(因为上升沿和下降沿都会触发计数器)。为了加快这个过程,可以在风扇上附加8片反射带。这有助于以计算8倍以上的时序转速(即3.75秒)。这片反射带必须贴在风扇上,以便在风扇每次旋转的时候正确地反射光线。

 

GreenPAK设计编码

 

GreenPAK设计代码是用三个GreenPAK芯片实现的。

 

GreenPAK SLG46533V传感器编码

 

两个产生时钟电路的方法:内部振荡器,或晶体振荡器(这两个文件已附上,都可以使用)。时钟电路由一个4.25秒定时器组成。它生成3.75秒“高电平”时间,以及0.5秒“低电平”时间,用来“开启传感器输入计数器”信号。

 

这意味着传感器计数器先开启3.75秒,而后的0.5秒7段显示屏定格在最后的输出。

 

当使用内部振荡器时,不需要连接图中的引脚16和引脚17。但是,为了提高不同环境温度下的精确度,建议使用晶体振荡器。

 

在特定时间内,该设计可配置为计算转数,但转数最大值不能超过9999。

 

通常,引脚2处在一个高电平状态,不论何时,当红外线接收器接收到反射信号(每个循环8次),引脚2会输出一个瞬时低电平。如果3.75秒定时器被激活,被检测到的上升沿和下降沿信号将会传递给第一个计数器模块。

 

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