[发明专利]基于Arduino的差分式抗强干扰实时测速器及控制方法

说明书

本发明公开了一种基于Arduino的差分式抗强干扰实时测速器及控制方法，测速器包括单片机系统，霍尔传感器模块、滤波电路和磁性码盘，所述霍尔传感器模块包括用于检测转速信号的第一霍尔传感器和用于检测干扰信号的第二霍尔传感器，所述单片机系统采取有两个中断输入接口的Arduino UNO系统，分别连接第一霍尔传感器和第二霍尔传感器；所述滤波电路一端与Arduino UNO系统连接，另一端与霍尔传感器模块连接。本发明采取差分方法处理振动和电磁带来的强干扰，第一霍尔传感器负责测量实时的转速，第二霍尔传感器负责测量所带来的干扰信号，利用差分函数处理第一霍尔传感器和第二霍尔传感器所测得的数据，得出准确的转速数据。

技术领域

本发明涉及机电控制领域，特别涉及一种基于Arduino的差分式抗强干扰实时测速器及控制方法，适用于高转速电机和汽油机等具有强干扰信号的发动机或者其他设备的实时转速测量。

背景技术

大负荷作业时动力机的转速会随着负载的不同而变化，通过测量转速的实时变化就能反映出负荷的大小，常用的方法是要将测速信号转化成单片机可以识别的脉冲，进行脉冲计数从而获取转速的实时数据。霍尔器件结构牢固、体积小、重量轻、寿命长、安装方便，常用作检测脉冲信号。当旋转部位转动时，带动高磁探头运动，经过固定安装的霍尔器件时，霍尔传感器就能产生特定频率的脉冲信号，经过信号处理后输出到计数器或其他的脉冲计数装置，进行转速的测量。

传统的利用霍尔传感器测速装置的磁场是采用单个高磁探头作为感应源，测量过程中由于感应角度过大将会出现转速反馈盲区，使测得的数据不能如实反映实际转速。高转速汽油机等工作时会产生强烈电磁干扰和振动干扰，对霍尔传感器和测试电路产生信号干扰，作业时很难消除，导致测得的数据出现较大的误差，不能如实反映转速。

中国专利(专利号为CN201120569563)公开了一种霍尔传感器测速装置，另一份中国专利(专利号为CN201410807143)公开了一种基于单片机的电机实时转速宽范围精确测速方法，前者与现有技术相比，设计了专用于发动机测速的霍尔传感器测速装置，使发动机轮轴的转速、线速度、加速度和车辆运行方向的检测得到实现；后者能直接测量实时转速并且解决了低转速状态出现反馈盲区问题。但两者还存在一些缺点：

1、前者使用单个磁钢，测量过程中由于感应角度过大将会出现反馈盲区，使测得的数据不能如实反映实际转速。

2、两者均没有针对强干扰的影响进行研究，当受到强烈电磁干扰和振动干扰时，会对测速器所测得的数据造成误差影响。

文献检索结果表明，能实现对高转速、强干扰的发动机准确测得其实时数据的测速器设计未见报道；本测速器使用两个霍尔传感器同时测量电机转速信号和干扰信号，再利用差分函数处理两个数据，有效消除了干扰信号。磁性码盘较为简单，便于推广，能有效避免反馈盲区的出现，提高了测速的准确性。

发明内容

本发明的主要目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种基于Arduino的差分式抗强干扰实时测速器及控制方法。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案：

本发明提供的一种基于Arduino的差分式抗强干扰实时测速器，包括单片机系统，霍尔传感器模块、滤波电路和磁性码盘，所述霍尔传感器模块包括用于检测转速信号的第一霍尔传感器和用于检测干扰信号的第二霍尔传感器，所述单片机系统采取有两个中断输入接口的Arduino UNO系统，分别连接第一霍尔传感器和第二霍尔传感器；所述滤波电路一端与Arduino UNO系统连接，另一端与霍尔传感器模块连接。

作为优选的技术方案，所述Arduino UNO系统的两个中断输入接口，同时接入信号检测线和噪声检测线，并获得中断信号，记录设定时间段内的中断数，并通过串口输出转速数据。