[实用新型]光电式往复摆动频率检测装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种运动频率检测装置，尤其涉及一种测量不恒速摆动的摆动物件的摆动频率的光电式往复摆动频率检测装置。

背景技术

实际工业过程中存在大量往复式摆动，例如一些疲劳试验机、振动台等，这些往复摆动的主要指标之一的摆动频率。细菌培养、发酵、杂交和生物化学反应以及酶、细胞组织研究中被广泛使用的卧式摇床对振荡频率也有着较高要求。一般转动的计数和频率测量已经有成熟的技术和产品，但由于往复摆动在一个周期内物件运动速度是不恒定的，在摆幅最大的时候速度为零，在摆幅为零时速度最大，往复摆动频率有着不恒速、低频率的特点，目前市场上普通转速表或频率表很难准确地直接测量摆动实际频率，目前还没有专门仪器能对往复摆动频率进行计量检测。

发明内容

本实用新型主要解决现有普通转速表或频率表很难准确地直接测量不恒速的摆动实际频率，也没有专门仪器能对不恒速的往复摆动频率进行计量检测的技术问题；提供一种光电式往复摆动频率检测装置，能方便、快速、安全地测得不恒速摆动的摆动频率，且测得的数据准确可靠。

本实用新型的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：本实用新型包括能接收设于往复摆动物件上的反光光标的信号的光电传感器、滤波电路、整形电路、二-四分频电路、MCU中央处理单元以及为整个光电式往复摆动频率检测装置提供工作电压的电源单元，所述的光电传感器的输出接滤波电路的输入，滤波电路的输出接整形电路的输入，整形电路的输出接二-四分频电路的输入，二-四分频电路的输出与MCU中央处理单元相连，所述的MCU中央处理单元上还连接有串口电路和/或数码管显示电路。测量前，先将反光光标贴在往复摆动物体上，调整光电传感器的位置，使其能正确识别反光光标。随着摆动物体的摆动，光电传感器通过检测反光光标发出脉冲信号。实际检测中，光电传感器发出的脉冲信号如图2所示，相邻脉冲间隔时间不一致，故普通转速表不能正确测量摆动频率值。只有当光标位于整个摆幅绝对正中间时，相邻脉冲间隔时间才会完全一致。但由于摆幅的不稳定，几乎不可能找到绝对正中间。本实用新型采用MCU中央处理单元外接光电传感器来实现往复摆动的周期和频率的测定。由于采用反光光标反射，因此检测过程更加安全，操作简单。光电传感器接收到反光光标反射回来的信号产生高/低脉冲，不论反光光标贴在摆动物体上的哪个位置，在摆动运动中，光电传感器都能在一个摆动周期内接收到两个脉冲信号，这些脉冲信号经过滤波电路的滤波，再经过整形电路的整形，然后再经过二-四分频电路，二-四分频电路的输出信号就是对待测信号进行二分频后的信号，输出信号的下降沿触发MCU中央处理单元的定时器开始定时，下一个下降沿停止定时，定时器内的定时时间即为待测周期T，如图3所示，用MCU中央处理单元的外部时钟源(即MCU的晶体振荡器)来对T进行计数，计数值即为待测信号的周期，换算后获得频率值及计数值(通过MCU中央处理单元内的程序运算得出)。中央处理单元通过串口电路可与外部的计算机相连，上述三个数值由MCU中央处理单元通过串口电路发送到计算机上显示，同时可由计算机画出频率变化轨迹并在显示器上显示出来。上述三个数值也可由MCU中央处理单元直接输送给与之相连的数码管显示电路显示。

作为优选，所述的整形电路包括两个相串联的施密特反相器，所述的二-四分频电路采用D触发器芯片。滤波电路的输出信号经两个施密特反相器整形，再经一片D触发器芯片将波形分为四分频，该四分频信号输送给MCU中央处理单元。

作为优选，光电式往复摆动频率检测装置还包括看门狗复位电路，所述的看门狗复位电路与所述的MCU中央处理单元相连。看门狗复位电路由看门狗芯片实现，MCU中央处理单元的一个信号输出脚接看门狗芯片的一个输入脚，看门狗芯片的RESET管脚与MCU中央处理单元的RESET管脚相连。当MCU中央处理单元运行正常时，看门狗芯片的这个输入脚上始终会得到一个5Hz的脉冲，此时看门狗芯片的RESET管脚始终保持为高；当MCU中央处理单元运行不正常时(程序跑飞时)，看门狗芯片的这个输入脚得不到5Hz的信号，当时间超过1.5秒时，看门狗芯片的RESET管脚会输出低电平，则MCU中央处理单元的RESET管脚为低电平，复位MCU中央处理单元。看门狗复位电路的设置，极大地提高了光电式往复摆动频率检测装置的稳定性和抗干扰性能。