XI’AN JIAOTONG
UNIVERSITY
工业系统的测量
陈永森
工程训练中心
2004年 12月
,工程训练, 之一
讲义 V 1.1
Industry Training Center, 工程训练, —— 转速测量及频压转换 7-1
第七讲 转速测量及频压转换
引言
?现实生活中，我们经常需要获取物体运动
的速度，比如：汽车是否超速？摩托车的
速度表，控制系统中电机的转速等等。
?实际测量中线位移的测量比较麻烦（测量
装置尺寸很大），一般转换为角位移的测
量。同样，线速度的测量一般转换为角速
度的测量。这种转换很容易，比如使用一
个从动轮即可。
?思考：如何获得机器人当前运行的速度？
Industry Training Center, 工程训练, —— 转速测量及频压转换 7-2
第七讲 转速测量及频压转换
引言 —— 转速的测量方法
?光电编码盘 n?f
?码盘＋光电反射式
?码盘＋光电透射式
?其他方法,GPS定位 v = dx/dt
?直接通过 f 来测转速：
?单位时间的脉冲数 k
?经历固定脉冲数所花的时间 t
?F-V转换
Industry Training Center, 工程训练, —— 转速测量及频压转换 7-3
第七讲 转速测量及频压转换
引言
?速度测量中通常需要进行机械上的速度升降，
以适合于传感器的测量范围。
?实现速度升降的常见机构有：带轮、链轮、齿
轮、摩擦轮等。本实验中我们使用带轮机构。
?本讲我们使用“码盘＋光电对管”作为速度传
感器，实现 转速 n?频率 f。码盘一般于被测轮
同轴安装。
?为了把频率 f?电压 uo，还需要一个频压转换
（ F-V）器件。此处，我们使用 2907实现频压转
换。
Industry Training Center, 工程训练, —— 转速测量及频压转换 7-4
第七讲 转速测量及频压转换
本讲内容（ 4课时）
?带传动机构
?光电信号转换
?码盘式转速测量原理
?转速测量中的信号调理
?训练内容 1：光电对管输出电平观察
?训练内容 2：整形电路测试
?训练内容 3：光电码盘与整形电路测试
?训练内容 4,F/V 转换特性测试
?训练内容 5,F/V 转换纹波与响应速度
Industry Training Center, 工程训练, —— 转速测量及频压转换 7-5
§ 7.1 带传动机构
? 工作原理：由 两个带轮 和一条 传动带 组成，靠传动带与轮之间的
摩擦力 传递运动和动力，一般用于两个平行轴之间传递定轴转动和动力。
? 主动轮也称原动轮、输入轮。从动轮也称被动轮、输出轮。输入轮常由电动机、内燃机等原动机拖动。
? 带传动的主要优点：结构简单，可以缓冲、吸收振动、具有过载安全性，
可以在距离较远的两个轴之间传递转动。
? 缺点：传动带与轮之间存在 相对滑动,使传动精度降低，不适于频繁改变
转动方向的场合。为减少滑动，要增加传动带与带轮之间的摩擦，或将传
动带张紧，但这将增大轮轴的径向压力，从而加剧轴和轴承的磨损，降低
机械效率。
21
12
nRi
nR??
2 2 1 1R n R n?
变速比：
输 入 轮
R
2
R
1
输 出 轮
n
1
n
2
Industry Training Center, 工程训练, —— 转速测量及频压转换 7-6
§ 7.2 光电信号转换
光电传感器
? 光电器件的工作原理：
? 电流的作用能使硅材料发出可见光或红外线
? 反之，光的照射能改变硅材料的 导电性能 。
? 光电传感器：把 光信号 转换为 电信号 的光电耦合器件
? 作用：检测可见光和不可见光。
? 种类：光电二极管、光电三极管、集成光电传感器等
? 三极管,开关特性 。可以看作 可控开关
控制
开
关
基极 b
集电极 c
发射极 e
等效于 可控开关
c
b
e
Industry Training Center, 工程训练, —— 转速测量及频压转换 7-7
+ 1 0 V
- 1 0 V
-
+
10 kR ?10 kR ?
§ 7.2 光电信号转换
光电对管
+ 1 0 V
c
e
u
o
+ 1 0 V
光 电
三 极 管
发 光
二 极 管
1.5k ? ?k1.5
b
uo/V
t
E
0.3导通
截止
思考,如何把输出逻辑 变反？透光 ?1；遮光 ?0
+ 1 0 V
c
e
u
o
+ 1 0 V
光 电
三 极 管
发 光
二 极 管
1.5k? k1.5
b
+ 1 0 V
c
e
u
o
+ 1 0 V
光 电
三 极 管
发 光
二 极 管1.5k? ?k1.5
b
限流
电阻
Industry Training Center, 工程训练, —— 转速测量及频压转换 7-8
§ 7.3 码盘式转速测量原理
光电编码盘+ 1 0 V
c
e
u
o
+ 1 0 V
光 电
三 极 管
发 光
二 极 管
1.5k ? ?k1.5
b
uo/V
t
E
0.3
脉冲信号
fn?
信号调理电路传感器
码盘 光电对管 F/V转换电路 显示装置转速 n 整形电路
脉冲
信号
电压
信号
波形不适当
整形
Industry Training Center, 工程训练, —— 转速测量及频压转换 7-9
§ 7.4 转速测量中的信号调理
脉冲整形
? 问题：光电对管的输出 uo并非理想的矩形脉冲信号，可
能会引起误码
? 解决：用 比较器 对 uo进行 整形,使上下沿变陡。
Vi=Vr-ui uo=AVi
ui>Vr Vi<0 0
ui<Vr Vi>0 E
u
o
u
i
V
r
0
+ 1 0 V
u
i
( a ) 输 入 输 出 特 性
( b ) 整 形 电 路
+ 1 0 V
+
-
4
1 1 ?k51
?k100
V
r
u
o
Industry Training Center, 工程训练, —— 转速测量及频压转换 7-10
取平均值
（滤波）
f
in
=1/T
电 荷 泵
（ 脉 冲 电 流 源 ）
R
i
T
T
W
A
u
o
W 和 A恒 定
每 秒 f 个 电 路
脉 冲 向 C充 电
§ 7.4 转速测量中的信号调理
F/V 转换
波 形 变 换
取 平 均 值
u
o
∝ W A / T = W A f
f = 1 / T
W 和 A 恒 定
每 秒 f 个 脉 冲
T
A
T
W
A
W
T
u
o
C2
uo
t
AR
0
uo
Industry Training Center, 工程训练, —— 转速测量及频压转换 7-11
§ 7.4 转速测量中的信号调理
2907 F/V 转换电路
取均值
比较器
功
率
放
大
1o c c i nu K V R C f?
限幅电路
[-0.7V,12V]
1 4
+
1 0 V
电 荷 泵
1 3
1 2
1 1
1 0
9
8
N C
N C
1
3
4
5
6
7
N C N C
+ 1 0
V
2 2 0 0 p F
u
o
V
r
R
C
2
-
+
f
i n
-
+
C
1 ?51k ?20k
?50k ?10 k
N C 表 示 无 连 接
?10 k
?51k 2
1 μ F
Industry Training Center, 工程训练, —— 转速测量及频压转换 7-12
§ 7.4 转速测量中的信号调理
转速测量电路
+ 1 0 V
c
e
+ 1 0 V
光 电
三 极 管
发 光
二 极 管
1.5k? ?k1.5
b
信号调理电路
码盘 光电对管 F/V转换电路 显示装置
传感器
转速 n 整形
电路
脉冲
信号
电压
信号
1 4
+
1 0 V
电 荷 泵
1 3
1 2
1 1
1 0
9
8
N C
N C
1
3
4
5
6
7
N C N C
+ 1 0
V
2 2 0 0 p F
u
o
V
r
R
C
2
-
+
f
i n
-
+
C
1 ?51k ?20k
?50k ?10 k
N C 表 示 无 连 接
?10 k
?51k 2
1 μ F
Industry Training Center, 工程训练, —— 转速测量及频压转换 7-13
+10V
c
e
u
o
+10V
光电
三极管
发光
二极管
1.5k ? ?k1.5
b
实验元件使用注意点
严重警告！！！
GND
或－V
324
+V
-
+
-
+
+
-
+
-
14 13 12 11 10 9 8
1 2 3 4 5 6 7
C
E
C
E
B
千万别接
错，否则
元件烧毁
注意电源和地
的位置，接反
LM324烧毁
Industry Training Center, 工程训练, —— 转速测量及频压转换 7-14
训练内容 1：光电对管输出电平观察
训练项目（ P57，图 7-2,50’）
?在面包板上连接电路，完成光电信号转换。
?间断地遮挡光电对管的光路，观测光电三极管 c
极（集电极）电平的变化，记录结果。
?透光,uo = V；遮光,uo = V
?思考：
?MOC70T3光电对管的工作电压为＋ 10V。
?MOC70T3发射端的工作电流一般为 5～ 10mA，超过
10mA时，容易烧坏器件
?限流电阻如何计算？
1k?～ 20k?
Industry Training Center, 工程训练, —— 转速测量及频压转换 7-15
Ⅰ Ⅱ
直流电源
训练内容 1：光电对管输出电平观察
接线示意图
示波器
CE
+ 1 0 V
c
e
u
o
+ 1 0 V
光 电
三 极 管
发 光
二 极 管
1.5k? ?k1.5
b
5.1k
Ω
1.5
kΩ
接线要求：
?横平竖直
?避免交叉
?少用导线
Industry Training Center, 工程训练, —— 转速测量及频压转换 7-16
训练内容 2：整形电路测试
训练项目（ P59，图 7-6,50’）
?在面包板上连接整形电路。
?输入 ui：三角波,f = 1 000Hz,uip-p = 2V，
直流电平 +1V?+3V 连续调节
?数据记录：用示波器观测输入、输出信号波
形，记录 +1V和 +3V时的输入输出波形。
?将 51k?电阻换成 100k?电位器
?输入 ui：三角波,f = 1 000Hz，直流电平为
+2V,uip-p = 2V 。
?调节电位器使比较电平 Vr 从 0V?5V,观察
输入、输出波形。
Industry Training Center, 工程训练, —— 转速测量及频压转换 7-17
u
i
u
o
+10V
+
LM324
-
4
1 ?k51
?k100
V
r
信号发生器
Ⅰ Ⅱ
直流电源
训练内容 2：整形电路测试
接线示意图
示波器
LM324
51kΩ100k
Ω
接线要求：
?横平竖直
?避免交叉
?少用导线
Industry Training Center, 工程训练, —— 转速测量及频压转换 7-18
训练内容 3：光电码盘与整形电路测试
训练项目（ P52，图 6-1,50’）
?器材：自制转速测量装置
?电路连接：
装置 示波器 电源
01 （整形后） ? CH1
01U（整形前） ? CH2
GND ? 地线 ? GND
+15V ? 电源
?操作：
?摇动手柄, 改变转速, 观察整形前, 后的波形 。
Industry Training Center, 工程训练, —— 转速测量及频压转换 7-19
训练内容 4,F/V 转换特性的测试
训练项目（ P61，图 7-10,50’）
? 电路连接,电源,± 10V
电路板 信号发生器 万用表
fin ? 信号输出端
GND ? 地线 ? 黑表笔
CV（ uo放大前） ? 红表笔
VO（ uo放大后） ? 红表笔
? 设置,C2=1mF
? 电路校准,fin = 0～ 2 000Hz ?uo = 0～ 2V
? 校准信号（函数信号发生器）：方波,fin = 2 000Hz，直流电平
为零,uip-p = 12V
? 校准,W1 (R)?CV( uo )=2V； W3 ?VO=5V
? 频率－电压转换关系测试：
? fin = 0～ 2 000Hz，每隔 200Hz测一个点，记录 uo (CV)值。
? 在坐标纸上画出 F/V转换电路的 fin-uo曲线。
Industry Training Center, 工程训练, —— 转速测量及频压转换 7-20
训练内容 4,F/V 转换特性的测试
思考
?如果校准目标是 5V,CV最大只有 2V，如何解
决？
?加入两级反相放大器
?uo = KVccRC1fin：调整 Vcc,R,C1的参数
?写出 F/V输出电压 uo与转速 n的关系
?n= fin（码盘 60线）； uo = 0.001fin
?n = 1000uo
5 ?k10
?k10
-
3 2 4
+
?k10
6
7
1 0
3 50 kW ?
-
3 2 4
+
9
8 ?k10
2 9 0 7
5 6 7
?k10
Industry Training Center, 工程训练, —— 转速测量及频压转换 7-21
实验电路板简介
电
源
F/V转换
输出
C2fin
W1
W3
Industry Training Center, 工程训练, —— 转速测量及频压转换 7-22
训练内容 5,F/V 转换纹波与响应速度
训练项目（ P52，图 7-10,50’）
?F/V转换纹波的观察
?fin = 1 000Hz，分别取 C2 =1mF, 0.01mF,20mF
?观测 CV（ uo）的纹波，记录纹波的峰 -峰值。
?F/V转换响应速度的观察
?分别取 C2 =1mF, 0.01mF,20mF,在 0～ 2 000Hz范
围内快速改变 fin，用示波器观察输出电压 CV（ uo）
随频率 fin变化的快慢。
?思考：
?随着滤波电容 C2的增大，纹波,响应速度 。
?选取 F/V转换的滤波电容 C2 有什么原则？
Industry Training Center, 工程训练, —— 转速测量及频压转换 7-23
思考：
1,会根据信号的波形参数和整形
要求选择比较电平、计算分压
电阻值。
2,写出 F/V输出电压 uo与转速 n的
关系。
3,C2取值有什么原则？
4,有的工业系统中不允许传
动机构发生相对滑动，应
采取什么传动机构？
5,列举转速测量在工业中的
应用
ksL
N?
360kN? ??
起点＋位移
精度
无。只跟相位关系有关
增大螺距 L
Industry Training Center, 工程训练, —— 转速测量及频压转换 7-24
思考：
找出与 F/V转换装置的对应物
频 率 高 则
容 积 大
活 塞 以 频 率 f
往 复 运 动,
每 一 行 程
进 气 量 恒 定
频 率 低 则
容 积 小
气 囊 体 积 V
o
随 频 率 f增 大
泄 放 口
进 气 口
单
向
阀
t
V
o
平均值
T
t
V
o
平均值
T
V
o
V
o
V
V
UNIVERSITY
工业系统的测量
陈永森
工程训练中心
2004年 12月
,工程训练, 之一
讲义 V 1.1
Industry Training Center, 工程训练, —— 转速测量及频压转换 7-1
第七讲 转速测量及频压转换
引言
?现实生活中，我们经常需要获取物体运动
的速度，比如：汽车是否超速？摩托车的
速度表，控制系统中电机的转速等等。
?实际测量中线位移的测量比较麻烦（测量
装置尺寸很大），一般转换为角位移的测
量。同样，线速度的测量一般转换为角速
度的测量。这种转换很容易，比如使用一
个从动轮即可。
?思考：如何获得机器人当前运行的速度？
Industry Training Center, 工程训练, —— 转速测量及频压转换 7-2
第七讲 转速测量及频压转换
引言 —— 转速的测量方法
?光电编码盘 n?f
?码盘＋光电反射式
?码盘＋光电透射式
?其他方法,GPS定位 v = dx/dt
?直接通过 f 来测转速：
?单位时间的脉冲数 k
?经历固定脉冲数所花的时间 t
?F-V转换
Industry Training Center, 工程训练, —— 转速测量及频压转换 7-3
第七讲 转速测量及频压转换
引言
?速度测量中通常需要进行机械上的速度升降，
以适合于传感器的测量范围。
?实现速度升降的常见机构有：带轮、链轮、齿
轮、摩擦轮等。本实验中我们使用带轮机构。
?本讲我们使用“码盘＋光电对管”作为速度传
感器，实现 转速 n?频率 f。码盘一般于被测轮
同轴安装。
?为了把频率 f?电压 uo，还需要一个频压转换
（ F-V）器件。此处，我们使用 2907实现频压转
换。
Industry Training Center, 工程训练, —— 转速测量及频压转换 7-4
第七讲 转速测量及频压转换
本讲内容（ 4课时）
?带传动机构
?光电信号转换
?码盘式转速测量原理
?转速测量中的信号调理
?训练内容 1：光电对管输出电平观察
?训练内容 2：整形电路测试
?训练内容 3：光电码盘与整形电路测试
?训练内容 4,F/V 转换特性测试
?训练内容 5,F/V 转换纹波与响应速度
Industry Training Center, 工程训练, —— 转速测量及频压转换 7-5
§ 7.1 带传动机构
? 工作原理：由 两个带轮 和一条 传动带 组成，靠传动带与轮之间的
摩擦力 传递运动和动力，一般用于两个平行轴之间传递定轴转动和动力。
? 主动轮也称原动轮、输入轮。从动轮也称被动轮、输出轮。输入轮常由电动机、内燃机等原动机拖动。
? 带传动的主要优点：结构简单，可以缓冲、吸收振动、具有过载安全性，
可以在距离较远的两个轴之间传递转动。
? 缺点：传动带与轮之间存在 相对滑动,使传动精度降低，不适于频繁改变
转动方向的场合。为减少滑动，要增加传动带与带轮之间的摩擦，或将传
动带张紧，但这将增大轮轴的径向压力，从而加剧轴和轴承的磨损，降低
机械效率。
21
12
nRi
nR??
2 2 1 1R n R n?
变速比：
输 入 轮
R
2
R
1
输 出 轮
n
1
n
2
Industry Training Center, 工程训练, —— 转速测量及频压转换 7-6
§ 7.2 光电信号转换
光电传感器
? 光电器件的工作原理：
? 电流的作用能使硅材料发出可见光或红外线
? 反之，光的照射能改变硅材料的 导电性能 。
? 光电传感器：把 光信号 转换为 电信号 的光电耦合器件
? 作用：检测可见光和不可见光。
? 种类：光电二极管、光电三极管、集成光电传感器等
? 三极管,开关特性 。可以看作 可控开关
控制
开
关
基极 b
集电极 c
发射极 e
等效于 可控开关
c
b
e
Industry Training Center, 工程训练, —— 转速测量及频压转换 7-7
+ 1 0 V
- 1 0 V
-
+
10 kR ?10 kR ?
§ 7.2 光电信号转换
光电对管
+ 1 0 V
c
e
u
o
+ 1 0 V
光 电
三 极 管
发 光
二 极 管
1.5k ? ?k1.5
b
uo/V
t
E
0.3导通
截止
思考,如何把输出逻辑 变反？透光 ?1；遮光 ?0
+ 1 0 V
c
e
u
o
+ 1 0 V
光 电
三 极 管
发 光
二 极 管
1.5k? k1.5
b
+ 1 0 V
c
e
u
o
+ 1 0 V
光 电
三 极 管
发 光
二 极 管1.5k? ?k1.5
b
限流
电阻
Industry Training Center, 工程训练, —— 转速测量及频压转换 7-8
§ 7.3 码盘式转速测量原理
光电编码盘+ 1 0 V
c
e
u
o
+ 1 0 V
光 电
三 极 管
发 光
二 极 管
1.5k ? ?k1.5
b
uo/V
t
E
0.3
脉冲信号
fn?
信号调理电路传感器
码盘 光电对管 F/V转换电路 显示装置转速 n 整形电路
脉冲
信号
电压
信号
波形不适当
整形
Industry Training Center, 工程训练, —— 转速测量及频压转换 7-9
§ 7.4 转速测量中的信号调理
脉冲整形
? 问题：光电对管的输出 uo并非理想的矩形脉冲信号，可
能会引起误码
? 解决：用 比较器 对 uo进行 整形,使上下沿变陡。
Vi=Vr-ui uo=AVi
ui>Vr Vi<0 0
ui<Vr Vi>0 E
u
o
u
i
V
r
0
+ 1 0 V
u
i
( a ) 输 入 输 出 特 性
( b ) 整 形 电 路
+ 1 0 V
+
-
4
1 1 ?k51
?k100
V
r
u
o
Industry Training Center, 工程训练, —— 转速测量及频压转换 7-10
取平均值
（滤波）
f
in
=1/T
电 荷 泵
（ 脉 冲 电 流 源 ）
R
i
T
T
W
A
u
o
W 和 A恒 定
每 秒 f 个 电 路
脉 冲 向 C充 电
§ 7.4 转速测量中的信号调理
F/V 转换
波 形 变 换
取 平 均 值
u
o
∝ W A / T = W A f
f = 1 / T
W 和 A 恒 定
每 秒 f 个 脉 冲
T
A
T
W
A
W
T
u
o
C2
uo
t
AR
0
uo
Industry Training Center, 工程训练, —— 转速测量及频压转换 7-11
§ 7.4 转速测量中的信号调理
2907 F/V 转换电路
取均值
比较器
功
率
放
大
1o c c i nu K V R C f?
限幅电路
[-0.7V,12V]
1 4
+
1 0 V
电 荷 泵
1 3
1 2
1 1
1 0
9
8
N C
N C
1
3
4
5
6
7
N C N C
+ 1 0
V
2 2 0 0 p F
u
o
V
r
R
C
2
-
+
f
i n
-
+
C
1 ?51k ?20k
?50k ?10 k
N C 表 示 无 连 接
?10 k
?51k 2
1 μ F
Industry Training Center, 工程训练, —— 转速测量及频压转换 7-12
§ 7.4 转速测量中的信号调理
转速测量电路
+ 1 0 V
c
e
+ 1 0 V
光 电
三 极 管
发 光
二 极 管
1.5k? ?k1.5
b
信号调理电路
码盘 光电对管 F/V转换电路 显示装置
传感器
转速 n 整形
电路
脉冲
信号
电压
信号
1 4
+
1 0 V
电 荷 泵
1 3
1 2
1 1
1 0
9
8
N C
N C
1
3
4
5
6
7
N C N C
+ 1 0
V
2 2 0 0 p F
u
o
V
r
R
C
2
-
+
f
i n
-
+
C
1 ?51k ?20k
?50k ?10 k
N C 表 示 无 连 接
?10 k
?51k 2
1 μ F
Industry Training Center, 工程训练, —— 转速测量及频压转换 7-13
+10V
c
e
u
o
+10V
光电
三极管
发光
二极管
1.5k ? ?k1.5
b
实验元件使用注意点
严重警告！！！
GND
或－V
324
+V
-
+
-
+
+
-
+
-
14 13 12 11 10 9 8
1 2 3 4 5 6 7
C
E
C
E
B
千万别接
错，否则
元件烧毁
注意电源和地
的位置，接反
LM324烧毁
Industry Training Center, 工程训练, —— 转速测量及频压转换 7-14
训练内容 1：光电对管输出电平观察
训练项目（ P57，图 7-2,50’）
?在面包板上连接电路，完成光电信号转换。
?间断地遮挡光电对管的光路，观测光电三极管 c
极（集电极）电平的变化，记录结果。
?透光,uo = V；遮光,uo = V
?思考：
?MOC70T3光电对管的工作电压为＋ 10V。
?MOC70T3发射端的工作电流一般为 5～ 10mA，超过
10mA时，容易烧坏器件
?限流电阻如何计算？
1k?～ 20k?
Industry Training Center, 工程训练, —— 转速测量及频压转换 7-15
Ⅰ Ⅱ
直流电源
训练内容 1：光电对管输出电平观察
接线示意图
示波器
CE
+ 1 0 V
c
e
u
o
+ 1 0 V
光 电
三 极 管
发 光
二 极 管
1.5k? ?k1.5
b
5.1k
Ω
1.5
kΩ
接线要求：
?横平竖直
?避免交叉
?少用导线
Industry Training Center, 工程训练, —— 转速测量及频压转换 7-16
训练内容 2：整形电路测试
训练项目（ P59，图 7-6,50’）
?在面包板上连接整形电路。
?输入 ui：三角波,f = 1 000Hz,uip-p = 2V，
直流电平 +1V?+3V 连续调节
?数据记录：用示波器观测输入、输出信号波
形，记录 +1V和 +3V时的输入输出波形。
?将 51k?电阻换成 100k?电位器
?输入 ui：三角波,f = 1 000Hz，直流电平为
+2V,uip-p = 2V 。
?调节电位器使比较电平 Vr 从 0V?5V,观察
输入、输出波形。
Industry Training Center, 工程训练, —— 转速测量及频压转换 7-17
u
i
u
o
+10V
+
LM324
-
4
1 ?k51
?k100
V
r
信号发生器
Ⅰ Ⅱ
直流电源
训练内容 2：整形电路测试
接线示意图
示波器
LM324
51kΩ100k
Ω
接线要求：
?横平竖直
?避免交叉
?少用导线
Industry Training Center, 工程训练, —— 转速测量及频压转换 7-18
训练内容 3：光电码盘与整形电路测试
训练项目（ P52，图 6-1,50’）
?器材：自制转速测量装置
?电路连接：
装置 示波器 电源
01 （整形后） ? CH1
01U（整形前） ? CH2
GND ? 地线 ? GND
+15V ? 电源
?操作：
?摇动手柄, 改变转速, 观察整形前, 后的波形 。
Industry Training Center, 工程训练, —— 转速测量及频压转换 7-19
训练内容 4,F/V 转换特性的测试
训练项目（ P61，图 7-10,50’）
? 电路连接,电源,± 10V
电路板 信号发生器 万用表
fin ? 信号输出端
GND ? 地线 ? 黑表笔
CV（ uo放大前） ? 红表笔
VO（ uo放大后） ? 红表笔
? 设置,C2=1mF
? 电路校准,fin = 0～ 2 000Hz ?uo = 0～ 2V
? 校准信号（函数信号发生器）：方波,fin = 2 000Hz，直流电平
为零,uip-p = 12V
? 校准,W1 (R)?CV( uo )=2V； W3 ?VO=5V
? 频率－电压转换关系测试：
? fin = 0～ 2 000Hz，每隔 200Hz测一个点，记录 uo (CV)值。
? 在坐标纸上画出 F/V转换电路的 fin-uo曲线。
Industry Training Center, 工程训练, —— 转速测量及频压转换 7-20
训练内容 4,F/V 转换特性的测试
思考
?如果校准目标是 5V,CV最大只有 2V，如何解
决？
?加入两级反相放大器
?uo = KVccRC1fin：调整 Vcc,R,C1的参数
?写出 F/V输出电压 uo与转速 n的关系
?n= fin（码盘 60线）； uo = 0.001fin
?n = 1000uo
5 ?k10
?k10
-
3 2 4
+
?k10
6
7
1 0
3 50 kW ?
-
3 2 4
+
9
8 ?k10
2 9 0 7
5 6 7
?k10
Industry Training Center, 工程训练, —— 转速测量及频压转换 7-21
实验电路板简介
电
源
F/V转换
输出
C2fin
W1
W3
Industry Training Center, 工程训练, —— 转速测量及频压转换 7-22
训练内容 5,F/V 转换纹波与响应速度
训练项目（ P52，图 7-10,50’）
?F/V转换纹波的观察
?fin = 1 000Hz，分别取 C2 =1mF, 0.01mF,20mF
?观测 CV（ uo）的纹波，记录纹波的峰 -峰值。
?F/V转换响应速度的观察
?分别取 C2 =1mF, 0.01mF,20mF,在 0～ 2 000Hz范
围内快速改变 fin，用示波器观察输出电压 CV（ uo）
随频率 fin变化的快慢。
?思考：
?随着滤波电容 C2的增大，纹波,响应速度 。
?选取 F/V转换的滤波电容 C2 有什么原则？
Industry Training Center, 工程训练, —— 转速测量及频压转换 7-23
思考：
1,会根据信号的波形参数和整形
要求选择比较电平、计算分压
电阻值。
2,写出 F/V输出电压 uo与转速 n的
关系。
3,C2取值有什么原则？
4,有的工业系统中不允许传
动机构发生相对滑动，应
采取什么传动机构？
5,列举转速测量在工业中的
应用
ksL
N?
360kN? ??
起点＋位移
精度
无。只跟相位关系有关
增大螺距 L
Industry Training Center, 工程训练, —— 转速测量及频压转换 7-24
思考：
找出与 F/V转换装置的对应物
频 率 高 则
容 积 大
活 塞 以 频 率 f
往 复 运 动,
每 一 行 程
进 气 量 恒 定
频 率 低 则
容 积 小
气 囊 体 积 V
o
随 频 率 f增 大
泄 放 口
进 气 口
单
向
阀
t
V
o
平均值
T
t
V
o
平均值
T
V
o
V
o
V
V
