数字显示转速表设计

2015年 第13期Science and Technology & Innovation┃科技与创新

文章编号：2095－6835（2015）13－0089－02

数字显示转速表设计

贾 强

（天津现代职业技术学院，天津 300350）

摘 要：磁敏传感器是利用导体、半导体的磁电效应制成的，它是一种能够将磁场信号转换为电信号的传感器。磁敏传感器的主要作用是检测磁场信号，最大的优点是无接触检测，也就是磁敏传感器与被检测物体之间不需要直接接触就能得到相应的反馈信号。简要叙述了磁敏传感器的基本内容，并基于磁敏传感器设计了一款实用性比较强的数字显示转速表——霍尔传感器。

关键词：磁敏传感器；集成霍尔元件；CD4026；CD4060

中图分类号：TH824+.1 文献标识码：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2015.13.089

计数器以二进制计数时，在时钟脉冲线上使用斯密特触发器不会限制时钟的上升和下降时间。 3 数字显示转速表电路设计

数字显示转速表的电路设计如图1所示。

1 课题研究背景和意义

随着科学技术的迅猛发展和人类社会的不断进步，传感器技术频繁出现在工业生产和人们的日常生活中，这对推动我国经济的发展和提高生产效率等有重要的意义。因为制造磁敏传感器时选用的材料不同，所以，可将其分为磁敏电阻、磁敏晶体管、霍尔（集成霍尔传感器）传感器、干簧管和差动变压器等。磁敏传感器被广泛应用于自动控制（电动机速度控制、位移控制等）、电磁测量（高斯计、电流检测、电流传感器/变送器、直流无刷电动机、转速检测等）和生物医学等领域。那么，什么是霍尔效应呢？当导体中有电流通过时，它周围的空间就会形成环流磁场，在垂直于电流和磁场的方向上便会产生一个

.com.cn. All Rights Reserved.电压，这种产生电压的现象就被称为霍尔效应。目前，在生产

实践过程中，应用最多的就是集成霍尔传感器，它集成了稳压电路、放大电路、触发电路和驱动电路等多种电路。由于集成霍尔传感器具有体积小、功能多、安装使用方便和坚固耐用等优点，所以，它在工业生产和日常生活中被广泛应用。本文基于霍尔传感器设计了一款具有实际应用意义的数字显示转速表，它不仅节省了大量的人力和物力，提高了工作效率，还具有准确度较高、实时性强、数据直观、操作方便和电路简单等特点。

2 元器件的选择 2.1 CD4026

CD4026芯片具备2大功能：①具有十进制计数功能；②具有七段译码功能。通常情况下，CD4026是在CP脉冲的作用下为共阴极七段LED数码管显示提供输入信号。由于CD4026输出端的信号是有规律可循的，所以，经过适当的合理反馈后会获得进位脉冲信号和本位清零信号，这样便可实现数字钟的计时功能。同时，CD4026还具有显示译码的功能，可以将计数器的十进制计数转换为驱动数码管显示的七位显示码，省去了专门的显示译码器。CD4026的输出abcdefg直接与LED数码管连接；CD4026的CR为异步清零端，当CR=1时，就会立即使计数器清零。 2.2 CD4060

CD4060是1个14级的二进制串行计数器，其内部包括振荡电路，只需外接RC元件（9～11脚）或者石英晶体就可以形成可控多谐振荡。其振荡频率为：

f＝1/［2.2（R4＋RP）C1］. （1）

式（1）中：R4，RP为电阻；C1为电容。

在振荡电路中，有Q4～Q14个输出端，分频系数依次为24，25，26…214，最大值为214＝16 384.当CP1（和CP0）的下降沿

图1 数字显示转速表电路设计

4 电路工作过程分析

霍尔传感器是一款比较常用的磁敏传感器，在检测电动机速度时，使用最多的就是霍尔传感器。对于高速旋转的电动机，要想实现无接触转速检测，使用霍尔传感器是最方便的；再加上集成霍尔传感器可以很方便地与数字电子电路、晶闸管电路和继电器等接口，所以，霍尔传感器在转速测量、电动机速度控制方面得到了比较广泛的应用。

数字显示转速表设计是一个实用性比较强的转速测量电路，它可以测量转动机械每分钟转动的次数或转速。其具体工作过程如下：调节滑动变阻器RP的触点，得出所要的阻值，使3脚输出的频率（＝振荡频率/16 384）为f=1/60 Hz，即周期为T=60 s。开始工作前，按一下“s”，目的是让电路全部清零。复位后开始计数，在计数工作没有到达指定时间（60 s为一个周期）时，CD4060的3脚会输出低电平“0”，经过非门F2反相后得到高电平“1”。这时，与非门F1打开，霍尔传感器输出的计数脉冲经过与非门F1传送到十进制计数器IC3～IC5中开始计数，十进制计数器IC3～IC5带译码和显示驱动，会将它们组合成3位数字显示计数器。计数器的连接方式类似于用电器的串联，而计数结果也将直接驱动半导体发光器件——数码管显示出数字。当计数到指定时间时，CD4060的3脚便会输出高电平“1”，反相为低电平“0”后，关闭与非门F1，计数将会停止。此时，数码管显示出来的数字即为当时的转速，达到了

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科技与创新┃Science and Technology & Innovation

文章编号：2095－6835（2015）13－0090－02

2015年 第13期 光纤纵差保护对地铁35 kV供电系统的保护效果分析

刘 超，魏 冲

（中铁电气化局集团有限公司，广东 广州 510000）

摘 要：维持地铁供电系统的稳定，保证地铁电力系统的正常工作对地铁的正常运作有重要的意义。简单地介绍了地铁35 kV供电系统，全面分析了电缆供电线路的光纤纵差保护，证明了光纤纵差保护在地铁电力系统中的线路保护效果，以期为相关单位提供参考和借鉴。

关键词：地铁；供电系统；纵差保护；故障停电

中图分类号：U231.8 文献标识码：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2015.13.090

，择可靠性高、体积小的SF6气体绝缘金属封闭开关柜（G1S）

断路器采用真空断路器。

随着我国经济的不断发展，地铁在城市建设中越来越普及，地铁对电力系统的要求也随之提高。但因供电系统易发生各种各样的短路事故，影响了电力系统和地铁的正常运行。因此，如何做好继电保护工作，以保证地铁的正常运行成为了工作人员需要解决的问题。下面就此进行讨论和分析。 1 地铁35 kV供电系统 1.1 供电系统简介

地下车站35 kV主接线形式采用单母线分段运行的方式，正常时两进线分别为2台变压器独立供电，母联开关在自投位置，台回路分列运行，同时供电。任意一进线发生故障停电时，进线开关在保护装置的控制下动作跳开，母联开关自动投入使用，可保证全所在一路进线有电的情况下承载全站一、二级负荷。35 kV采用交联聚乙烯电缆输电，电缆敷设在上、下行隧.com.cn. All Rights Reserved.道间隔墙的电缆支架上。在35 kV供电系统中性点接地设置110/35 kV主所内，自接地变压器的中性点引出经过接地电阻接地，其中，接地变压器兼顾所用电变压器。 1.2 接线方式

图1为标准站变电所的接线方式。其中，QF1和QF2为2路主进线开关；QF4和QF5为2路出线开关；QF3为母联开关；QS为三工位隔离接地开关；FV为防雷保护器。交流开关柜选

测速的目的。如果想要再次计数，只需要再次按一次“s”让电路清零即可；如果想增加显示数字的位数，那么，就可以按照同样的方法增加CD4026的模块数目，以增加数字位数。 参考文献

［1］李瑜芳.传感技术［M］.成都：电子科技大学出版社，1999. ［2］杨帮文.最新传感器使用手册［M］.北京：人民邮电出版社，

2004.

［3］陈裕泉，葛文勋.现代传感器原理及应用［M］.北京：科学

出版社，2007.

［4］张洪润.传感器技术大全［M］.北京：北京航空航天大学出

版社，2007.

图1 标准站变电所的接线方式

1.3 继电保护

35 kV继电保护必须具有可靠性、选择性、灵敏性和速动性，同时，在设计上还应采用简单、高效的配置。35 kV进线开关的继电保护有线路差动保护、过电流保护、零序电流保护。其中，35 kV进线电缆主保护采用光纤纵差保护，后备保护由上级阶段式电流保护完成。 2 差动保护 2.1 纵联保护

单一测量点的继电保护系统无法进行精确的距离保护，特

［5］杨帆.传感器技术［M］.西安：西安电子科技大学出版社，

2008.

［6］陈书旺，张秀清，董建彬.传感器应用及电路设计［M］.

北京：化学工业出版社，2008.

［7］聂辉海.传感器技术及应用［M］.北京：电子工业出版社，

2012.

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作者简介：贾强（1981—），男，天津人，讲师，2003年毕业于天津师范大学，主要从事电工与电子技术方面的研究。

〔编辑：白洁〕

Digital Display Tachometer Design

Jia Qiang

Abstract: The magnetic sensor is the use of conductors, semiconductors made of magnetic effect, which is a way to convert the magnetic field signal into an electrical signal. The main role is to detect the magnetic field magnetic sensor signal, the biggest advantage is the non-contact detection, which is no direct contact between the magnetic sensor and the object to be detected can get the appropriate feedback signal. A brief description of the basic contents of magnetic sensors and magnetic sensors designed a relatively strong practicability digital tachometer display based - hall sensor.

Key words: magnetic sensors; integrated Hall element; CD4026; CD4060

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