這種轉速表可以用來(lái)測量旋轉物體的RPM（每分鐘轉數）。在本應用筆記中，GreenPAK SLG46533V加紅外傳感器被用于檢測光學(xué)非接觸式轉速表。這種轉速表的測量范圍為1 - 9999 rpm，精度為0.01%（使用2MHz采樣時(shí)鐘測量的最大值為9999），小于1 rpm精度的所有讀數也可以顯示。設計可以修改以適應其他要求，如改變傳感器靈敏度、改變與旋轉物體的測量距離等。

 

在GreenPAK內部的每個(gè)半周期，晶體管Q1、Q2控制切換前兩個(gè)7段顯示器，而Q3、Q4控制切換最后兩個(gè)7段顯示器。

 

圖1：頂層原理圖。

 

 

紅外傳感器由LED紅外發(fā)射器和LED紅外接收器組成。兩者相互屏蔽，如圖2所示。

 

圖2：紅外傳感器。

 

良好的傳感器設計可以保證操作的可預測性和可靠性。下面是一些重要注意事項：

 

 

為了紅外線(xiàn)接收器能夠接收光線(xiàn)，風(fēng)扇上需要附有反射帶。當風(fēng)扇完成一次旋轉時(shí)，光從反射帶上反射出來(lái)，并由LED紅外接收器接收。它在半分鐘內接收的次數將相當于風(fēng)扇的轉速（因為上升沿和下降沿都會(huì )觸發(fā)計數器）。為了加快這個(gè)過(guò)程，可以在風(fēng)扇上附加8片反射帶。這有助于以計算8倍以上的時(shí)序轉速（即3.75秒）。這片反射帶必須貼在風(fēng)扇上，以便在風(fēng)扇每次旋轉的時(shí)候正確地反射光線(xiàn)。

 

 

GreenPAK設計代碼是用三個(gè)GreenPAK芯片實(shí)現的。

 

 

兩個(gè)產(chǎn)生時(shí)鐘電路的方法：內部振蕩器，或晶體振蕩器（這兩個(gè)文件已附上，都可以使用）。時(shí)鐘電路由一個(gè)4.25秒定時(shí)器組成。它生成3.75秒“高電平”時(shí)間，以及0.5秒“低電平”時(shí)間，用來(lái)“開(kāi)啟傳感器輸入計數器”信號。

 

這意味著(zhù)傳感器計數器先開(kāi)啟3.75秒，而后的0.5秒7段顯示屏定格在最后的輸出。

 

當使用內部振蕩器時(shí)，不需要連接圖中的引腳16和引腳17。但是，為了提高不同環(huán)境溫度下的精確度，建議使用晶體振蕩器。

 

在特定時(shí)間內，該設計可配置為計算轉數，但轉數最大值不能超過(guò)9999。

 

通常，引腳2處在一個(gè)高電平狀態(tài)，不論何時(shí)，當紅外線(xiàn)接收器接收到反射信號（每個(gè)循環(huán)8次），引腳2會(huì )輸出一個(gè)瞬時(shí)低電平。如果3.75秒定時(shí)器被激活，被檢測到的上升沿和下降沿信號將會(huì )傳遞給第一個(gè)計數器模塊。

 

圖3：用于紅外光束中斷的反射帶。

 

 

為了平衡采樣時(shí)間和精度，我們可以改變轉速表的測量間隔（從3.75秒）。實(shí)際應用中，一些應用需要更高的精度，如工業(yè)電機，其轉速需要根據當前速度維持在固定速度。

 

對于這些類(lèi)型的應用，可以通過(guò)增加采樣時(shí)間來(lái)獲得更準確的讀數。

 

不過(guò)，一些應用低精度就可以，但更新率越快越好，比如測量汽車(chē)發(fā)動(dòng)機轉速。

 

通過(guò)改變3.75秒時(shí)間就可以改變采樣時(shí)間和精度。也就是改變計數器CNT0和CNT1值。顯示時(shí)間通過(guò)CNT5和CNT6的值來(lái)改變。需注意的是CNT5和CNT6的值必須相同 。

 

 

另外兩個(gè)GreenPAK SLG46533V中都有兩個(gè)BCD計數器，每一個(gè)都是倒計時(shí)計數器。輸入的時(shí)鐘信號來(lái)自傳感器數據（3.75秒內傳過(guò)來(lái)的）。在每個(gè)傳感器中斷期間計數器做減數。第二個(gè)計數器啟動(dòng)另外一個(gè)芯片的計數器作為第三個(gè)計數器。

 

圖4：SLG46533V中的BCD計數器。

 

圖5：BCD到7段轉換器。

 

這部分編碼可將四位BCD碼轉換為七段碼顯示。每個(gè)周期都會(huì )選擇下個(gè)7段碼的顯示值。所有計數器復位時(shí)值都為0101（等于使用負邏輯的十進(jìn)制10）。在3.75秒過(guò)后，所有計數器會(huì )被重置。計數器1表示最低有效位數，計數器4表示最高有效位數。

 

前三個(gè)計數器之間的關(guān)系列表如下。其中前兩個(gè)是在一個(gè)芯片內，第三個(gè)是在另一個(gè)芯片內。

 

圖6：光轉速表的顯示。

 

圖7：BCD到七段轉換器。

 

表1顯示了前兩個(gè)計數器如何啟動(dòng)計數器3。每當計數器3達到最大值時(shí)，計數器4遞增，如下表所示。

 

表1：計數器3和計數器4之間的關(guān)系。

 

表2：三個(gè)BCD計數器的關(guān)系。

 

 

這個(gè)轉速表首先被調試到相對應的RPM，相對于霍爾效應轉速表來(lái)講，匹配結果更好。因為風(fēng)扇在慢速的情況下，基于霍爾效應的轉速表給出了錯誤讀數，這就是GreenPAK設計的優(yōu)越之處。該設計還可用于構建一個(gè)基于旋轉編碼器的RPM測量?jì)x。

 

關(guān)于作者 姓名：Bilal Ahmed 背景：Bilal Ahmed持有卡拉奇內德大學(xué)電子工程碩士學(xué)位。他在PLC、SCADA、數據采集、工業(yè)自動(dòng)化、機器人和嵌入式系統方面有超過(guò)10年的經(jīng)驗。目前他在HF Electronics擔任嵌入式系統和機器人部門(mén)負責人。 聯(lián)系：appnotes@silego.com