轉(zhuǎn)速標(biāo)準(zhǔn)裝置的制造方法
【專(zhuān)利摘要】本實(shí)用新型公開(kāi)了一種轉(zhuǎn)速標(biāo)準(zhǔn)裝置。該裝置包括：電源單元；控制單元，其包括霍爾位置傳感器、FPGA模塊和微處理器，所述霍爾位置傳感器與FPGA模塊通信連接，所述FPGA模塊與所述微處理器通信連接；電機(jī)單元，包括電機(jī)、電子換相器、電機(jī)升降機(jī)構(gòu)和輸出轉(zhuǎn)軸，所述電機(jī)與所述電子換相器電連接，與所述電機(jī)升降機(jī)構(gòu)機(jī)械連接，與所述輸出轉(zhuǎn)軸傳動(dòng)連接；以及輸入輸出單元，其與所述微處理器通信連接，與所述電子換相器和所述電源單元電連接，其中，所述電機(jī)與所述霍爾傳感器通信連接。該裝置基于微型電機(jī)和FPGA技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)速的發(fā)生和精確控制，能夠完成對(duì)非接觸式轉(zhuǎn)速測(cè)量?jī)x表準(zhǔn)確可靠的轉(zhuǎn)速檢測(cè)校準(zhǔn)。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
轉(zhuǎn)速標(biāo)準(zhǔn)裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型涉及計(jì)量測(cè)量領(lǐng)域，更具體地，涉及一種用于非接觸式轉(zhuǎn)速測(cè)量?jī)x表檢測(cè)的轉(zhuǎn)速標(biāo)準(zhǔn)裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]轉(zhuǎn)速是是描述各種旋轉(zhuǎn)機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)技術(shù)性能的一個(gè)重要參量，是力學(xué)運(yùn)動(dòng)學(xué)計(jì)量的基礎(chǔ)。而旋轉(zhuǎn)機(jī)械的轉(zhuǎn)速均需利用轉(zhuǎn)速測(cè)量?jī)x表或轉(zhuǎn)速傳感器及二次儀表來(lái)實(shí)現(xiàn)測(cè)量。其中屬于工作器具的轉(zhuǎn)速測(cè)量?jī)x表被社會(huì)各行業(yè)廣泛選用。比如轉(zhuǎn)速測(cè)量?jī)x表是機(jī)械行業(yè)必備的儀器之一，用來(lái)測(cè)定電機(jī)的轉(zhuǎn)速或頻率，常用于電機(jī)、電扇、造紙、塑料、化纖、洗衣機(jī)、汽車(chē)、飛機(jī)、輪船等制造業(yè)，涉及國(guó)民經(jīng)濟(jì)各個(gè)領(lǐng)域。各種類(lèi)型的轉(zhuǎn)速測(cè)量?jī)x表及轉(zhuǎn)速傳感器都必須通過(guò)轉(zhuǎn)速標(biāo)準(zhǔn)裝置來(lái)檢定或校準(zhǔn)。
[0003]在計(jì)量測(cè)量領(lǐng)域，為了保證量值統(tǒng)一或測(cè)量準(zhǔn)確可靠，對(duì)轉(zhuǎn)速測(cè)量?jī)x表的測(cè)量范圍和測(cè)量誤差進(jìn)行檢測(cè)是一項(xiàng)重要工作。在國(guó)內(nèi)，轉(zhuǎn)速測(cè)量?jī)x表的傳統(tǒng)檢測(cè)往往使用無(wú)刷電機(jī)配合齒輪變速裝置來(lái)組成標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)速裝置，擴(kuò)展轉(zhuǎn)速測(cè)量上限，如中國(guó)專(zhuān)利“標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)速裝置”(申請(qǐng)?zhí)?201420626207.5)所公開(kāi)的。
[0004]隨著近年來(lái)航空航天、醫(yī)療衛(wèi)生以及一些高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的飛速發(fā)展，現(xiàn)有的轉(zhuǎn)速標(biāo)準(zhǔn)裝置在測(cè)量范圍、測(cè)量精度等方面已經(jīng)越來(lái)越不能滿(mǎn)足來(lái)自國(guó)防建設(shè)和民生安全的高轉(zhuǎn)速計(jì)量需求。
[0005]在現(xiàn)有技術(shù)中，通常使用無(wú)刷電機(jī)配合齒輪變速裝置，通過(guò)多級(jí)增速來(lái)實(shí)現(xiàn)輸出轉(zhuǎn)速上限的提高。其所能達(dá)到的轉(zhuǎn)速上限為100000r/min，已經(jīng)不能滿(mǎn)足常用轉(zhuǎn)速測(cè)量?jī)x的測(cè)量上限120000r/min。并且這種標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)速裝置運(yùn)行時(shí)振動(dòng)、噪聲較大，分辨力低、精度指標(biāo)不高，由于精密齒輪間的機(jī)械磨損嚴(yán)重，通常使用壽命不長(zhǎng)。此外，整套裝置較為笨重且造價(jià)高，不利于普及應(yīng)用。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0006]本實(shí)用新型的目的是提出了一種轉(zhuǎn)速標(biāo)準(zhǔn)裝置，其基于微型電機(jī)和FPGA技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)速的發(fā)生和精確控制，能夠完成對(duì)非接觸式轉(zhuǎn)速測(cè)量?jī)x表準(zhǔn)確可靠的轉(zhuǎn)速檢測(cè)校準(zhǔn)。
[0007]本實(shí)用新型采用以下解決方案:一種轉(zhuǎn)速標(biāo)準(zhǔn)裝置，該裝置可以包括:電源單元；控制單元，包括霍爾位置傳感器、FPGA模塊和微處理器，所述霍爾位置傳感器與FPGA模塊通信連接，所述FPGA模塊與所述微處理器通信連接;電機(jī)單元，其包括電機(jī)、電子換相器、電機(jī)升降機(jī)構(gòu)和輸出轉(zhuǎn)軸，所述電機(jī)與所述電子換相器電連接，與所述電機(jī)升降機(jī)構(gòu)機(jī)械連接，與所述輸出轉(zhuǎn)軸傳動(dòng)連接；以及輸入輸出單元，其與所述微處理器通信連接，與所述電子換相器和所述電源單元電連接，其中，所述電機(jī)與所述霍爾傳感器通信連接。
[0008]優(yōu)選地，在該轉(zhuǎn)速標(biāo)準(zhǔn)裝置中，電機(jī)可以為真流無(wú)刷空心杯微電機(jī)。
[0009]優(yōu)選地，在該轉(zhuǎn)速標(biāo)準(zhǔn)裝置中，輸出轉(zhuǎn)軸可以為單一輸出軸。
[0010]優(yōu)選地，在該轉(zhuǎn)速標(biāo)準(zhǔn)裝置中，在所述輸出轉(zhuǎn)軸上可以貼有微珠玻璃反射條。
[0011]優(yōu)選地，在該轉(zhuǎn)速標(biāo)準(zhǔn)裝置中，輸出的轉(zhuǎn)速范圍可以為3000?120000r/min。
[0012]優(yōu)選地，在該轉(zhuǎn)速標(biāo)準(zhǔn)裝置中，輸入輸出單元可以包括用戶(hù)交互界面。
[0013]優(yōu)選地，在該轉(zhuǎn)速標(biāo)準(zhǔn)裝置中，用戶(hù)交互界面可以為觸摸顯示屏。
[0014]優(yōu)選地，在該轉(zhuǎn)速標(biāo)準(zhǔn)裝置中，電機(jī)升降機(jī)構(gòu)可以通過(guò)機(jī)械旋鈕進(jìn)行控制。
[0015]優(yōu)選地，在該轉(zhuǎn)速標(biāo)準(zhǔn)裝置中，電機(jī)單元、控制單元、電源單元和輸入輸出單元可以集成在同一機(jī)箱。
[0016]優(yōu)選地，在該轉(zhuǎn)速標(biāo)準(zhǔn)裝置中，機(jī)箱后面板上可以設(shè)有電源插座、開(kāi)關(guān)和USB輸出接口。
[0017]本實(shí)用新型的有益效果在于采用微型電機(jī)和FPGA技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)速的發(fā)生和精確控制，能夠完成對(duì)非接觸式轉(zhuǎn)速測(cè)量?jī)x表準(zhǔn)確可靠的轉(zhuǎn)速檢測(cè)校準(zhǔn)。該裝置的轉(zhuǎn)速范圍寬、轉(zhuǎn)速上限高，并且運(yùn)行噪聲小、抗干擾能力強(qiáng)、操作靈活便捷、價(jià)格低廉。
【附圖說(shuō)明】
[0018]通過(guò)結(jié)合附圖對(duì)公開(kāi)的示例性實(shí)施方式進(jìn)行更詳細(xì)的描述，本實(shí)用新型的上述以及其它目的、特征和優(yōu)勢(shì)將變得更加明顯，其中，在本實(shí)用新型的示例性實(shí)施方式中，相同的參考標(biāo)號(hào)通常代表相同部件。
[0019]圖1示出了根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例的轉(zhuǎn)速標(biāo)準(zhǔn)裝置的示意圖。
[0020]圖2示出了根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例的轉(zhuǎn)速標(biāo)準(zhǔn)裝置的俯視圖。
[0021 ]圖3示出了根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例的轉(zhuǎn)速標(biāo)準(zhǔn)裝置的后視圖。
【具體實(shí)施方式】
[0022]下面將參照附圖更詳細(xì)地描述本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施方式。雖然附圖中顯示了本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施方式，然而應(yīng)該理解，可以以各種形式實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型而不應(yīng)被這里闡述的實(shí)施方式所限制。相反，提供這些實(shí)施方式是為了使本實(shí)用新型更加透徹和完整，并且能夠?qū)⒈緦?shí)用新型的范圍完整地傳達(dá)給本領(lǐng)域的技術(shù)人員。
[0023]圖1示出了根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例的轉(zhuǎn)速標(biāo)準(zhǔn)裝置的示意圖，圖2和圖3分別示出了根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例的轉(zhuǎn)速標(biāo)準(zhǔn)裝置的俯視圖和后視圖。如圖1所示，該轉(zhuǎn)速標(biāo)準(zhǔn)裝置可以包括:控制單元100、電機(jī)單元200、電源單元300和輸入輸出單元400?？刂茊卧?00可以包括霍爾位置傳感器10UFPGA模塊102和微處理器103，其中，霍爾位置傳感器101與FPGA模塊102通信連接，F(xiàn)PGA模塊102與微處理器103通信連接。電機(jī)單元200可以包括電機(jī)201、電子換相器202、電機(jī)升降機(jī)構(gòu)203和輸出轉(zhuǎn)軸204，其中，電機(jī)201與電子換相器202電連接，與電機(jī)升降機(jī)構(gòu)203機(jī)械連接，與輸出轉(zhuǎn)軸204傳動(dòng)連接。輸入輸出單元400與微處理器203通信連接，與電子換相器102以及電源單元103電連接。在該高速標(biāo)準(zhǔn)裝置中，電機(jī)201與霍爾位置傳感器101通信連接。
[0024]用戶(hù)通過(guò)輸入輸出單元400輸入設(shè)定的轉(zhuǎn)速，利用電機(jī)升降機(jī)構(gòu)203對(duì)電機(jī)的位置進(jìn)行調(diào)整，電子換相器202將輸入的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)換為驅(qū)動(dòng)電機(jī)201的信號(hào)?；魻栁恢脗鞲衅?01實(shí)時(shí)測(cè)量電機(jī)201的轉(zhuǎn)速，通過(guò)將所測(cè)量的轉(zhuǎn)速與輸入的轉(zhuǎn)速進(jìn)行比較，通過(guò)FPGA模塊102和微處理器103的信號(hào)處理，從而將電機(jī)201的轉(zhuǎn)速控制在輸入的轉(zhuǎn)速上。
[0025]本實(shí)用新型的轉(zhuǎn)速標(biāo)準(zhǔn)裝置基于微型電機(jī)和FPGA技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)速的發(fā)生和精確控制，能夠完成對(duì)非接觸式轉(zhuǎn)速測(cè)量?jī)x表準(zhǔn)確可靠的轉(zhuǎn)速檢測(cè)校準(zhǔn)。
[0026]在一個(gè)示例中，電機(jī)201可以為直流無(wú)刷空心杯微電機(jī)。直流無(wú)刷空電杯微電機(jī)的能量轉(zhuǎn)換效率高、運(yùn)行特征穩(wěn)定，能夠?qū)崿F(xiàn)可靠的轉(zhuǎn)速輸出。
[0027]在一個(gè)示例中，輸出轉(zhuǎn)軸204可以為單一輸出軸。
[0028]在一個(gè)示例中，在所述輸出轉(zhuǎn)軸204上可以貼有微珠玻璃反射條。通過(guò)微珠玻璃反射條可以實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速測(cè)量?jī)x表對(duì)于本實(shí)用新型的轉(zhuǎn)速標(biāo)裝置的輸出轉(zhuǎn)速的非接觸式測(cè)量。
[0029]在一個(gè)示例中，輸出轉(zhuǎn)軸204輸出的轉(zhuǎn)速范圍可以為3000?120000r/min。
[0030]在一個(gè)示例中，輸入輸出單元400可以包括用戶(hù)交互界面。用戶(hù)可以通過(guò)用戶(hù)交互界面輸入設(shè)定的轉(zhuǎn)速。
[0031 ] 在一個(gè)示例中，用戶(hù)交互界面可以為觸摸顯示屏401，如圖2所示。
[0032]在一個(gè)示例中，電機(jī)升降機(jī)構(gòu)203可以通過(guò)機(jī)械旋鈕205進(jìn)行控制。
[0033]在一個(gè)示例中，控制單元100、電機(jī)單元200、電源單元300和輸入輸出單元400集成在同一機(jī)箱上。
[0034]在一個(gè)示例中，機(jī)箱后面板上設(shè)有電源插座501、開(kāi)關(guān)502和USB輸出接口503，如圖3所示。
[0035]應(yīng)用示例
[0036]為便于理解本實(shí)用新型實(shí)施例的方案及其效果，以下給出兩個(gè)具體應(yīng)用示例。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)理解，該示例僅為了便于理解本實(shí)用新型，其任何具體細(xì)節(jié)并非意在以任何方式限制本實(shí)用新型。
[0037]應(yīng)用示例1:利用本實(shí)用新型的轉(zhuǎn)速標(biāo)準(zhǔn)裝置對(duì)轉(zhuǎn)速頻率儀進(jìn)行檢測(cè)。
[0038]轉(zhuǎn)速頻率儀的激光傳感器發(fā)射的測(cè)量光束照射在根據(jù)本實(shí)用新型的轉(zhuǎn)速標(biāo)準(zhǔn)裝置的輸出轉(zhuǎn)軸204上，對(duì)轉(zhuǎn)速標(biāo)準(zhǔn)裝置的輸出轉(zhuǎn)速進(jìn)行測(cè)量。通過(guò)轉(zhuǎn)速標(biāo)準(zhǔn)裝置的觸摸顯示屏1，在轉(zhuǎn)速范圍3000?120000r/min按1、3、5系列進(jìn)行輸出轉(zhuǎn)速的設(shè)置，完成對(duì)轉(zhuǎn)速頻率儀的測(cè)量上限和測(cè)量誤差的檢測(cè)。測(cè)量結(jié)果表明，本實(shí)用新型的轉(zhuǎn)速分辨力在轉(zhuǎn)速范圍3000?120000r/min 內(nèi)為 lr/min。
[0039]應(yīng)用示例2:利用本實(shí)用新型的轉(zhuǎn)速標(biāo)準(zhǔn)裝置對(duì)手持光電數(shù)字轉(zhuǎn)速表進(jìn)行檢測(cè)。
[0040]手持光電數(shù)字轉(zhuǎn)速表的光電傳感器發(fā)射的測(cè)量光束照射在本實(shí)用新型轉(zhuǎn)速標(biāo)準(zhǔn)裝置所述輸出轉(zhuǎn)軸2上，對(duì)轉(zhuǎn)速標(biāo)準(zhǔn)裝置的輸出轉(zhuǎn)速進(jìn)行測(cè)量。通過(guò)轉(zhuǎn)速標(biāo)準(zhǔn)裝置的觸摸顯示屏1，在轉(zhuǎn)速范圍3000?99999r/min按1、3、5系列進(jìn)行輸出轉(zhuǎn)速的設(shè)置，完成對(duì)手持光電數(shù)字轉(zhuǎn)速表的測(cè)量上限和測(cè)量誤差的檢測(cè)。測(cè)量結(jié)果表明，本實(shí)用新型的轉(zhuǎn)速分辨力在轉(zhuǎn)速范圍 3000 ?99999r/min 為 lr/min。
[0041]以上已經(jīng)描述了本實(shí)用新型的各實(shí)施例，上述說(shuō)明是示例性的，并非窮盡性的，并且也不限于所披露的各實(shí)施例。在不偏離所說(shuō)明的各實(shí)施例的范圍和精神的情況下，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)許多修改和變更都是顯而易見(jiàn)的。本文中所用術(shù)語(yǔ)的選擇，旨在最好地解釋各實(shí)施例的原理、實(shí)際應(yīng)用或?qū)κ袌?chǎng)中的技術(shù)的改進(jìn)，或者使本技術(shù)領(lǐng)域的其它普通技術(shù)人員能理解本文披露的各實(shí)施例。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種轉(zhuǎn)速標(biāo)準(zhǔn)裝置，其特征在于，包括: 電源單元； 控制單元，包括霍爾位置傳感器、FPGA模塊和微處理器，所述霍爾位置傳感器與FPGA模塊通信連接，所述FPGA模塊與所述微處理器通信連接； 電機(jī)單元，包括電機(jī)、電子換相器、電機(jī)升降機(jī)構(gòu)和輸出轉(zhuǎn)軸，所述電機(jī)與所述電子換相器電連接，與所述電機(jī)升降機(jī)構(gòu)機(jī)械連接，與所述輸出轉(zhuǎn)軸傳動(dòng)連接;以及 輸入輸出單元，與所述微處理器通信連接，與所述電子換相器和所述電源單元電連接， 其中，所述電機(jī)與所述霍爾傳感器通信連接。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的轉(zhuǎn)速標(biāo)準(zhǔn)裝置，其特征在于，所述電機(jī)為直流無(wú)刷空心杯微電機(jī)。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的轉(zhuǎn)速標(biāo)準(zhǔn)裝置，其特征在于，所述輸出轉(zhuǎn)軸為單一輸出軸。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的轉(zhuǎn)速標(biāo)準(zhǔn)裝置，其特征在于，在所述輸出轉(zhuǎn)軸上貼有微珠玻璃反射條。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的轉(zhuǎn)速標(biāo)準(zhǔn)裝置，其特征在于，所述輸出轉(zhuǎn)軸的輸出轉(zhuǎn)速范圍為3000?120000r/min。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的轉(zhuǎn)速標(biāo)準(zhǔn)裝置，其特征在于，所述輸入輸出單元包括用戶(hù)交互界面。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的轉(zhuǎn)速標(biāo)準(zhǔn)裝置，其特征在于，所述用戶(hù)交互界面為觸摸顯示屏。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的轉(zhuǎn)速標(biāo)準(zhǔn)裝置，其特征在于，所述電機(jī)升降機(jī)構(gòu)通過(guò)機(jī)械旋鈕進(jìn)行控制。9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的轉(zhuǎn)速標(biāo)準(zhǔn)裝置，其特征在于，所述電機(jī)單元、控制單元、電源單元和輸入輸出單元集成在同一機(jī)箱。10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的轉(zhuǎn)速標(biāo)準(zhǔn)裝置，其特征在于，所述機(jī)箱的后面板上設(shè)有電源插座、開(kāi)關(guān)和USB輸出接口。
【文檔編號(hào)】G01P21/02GK205643388SQ201620473050
【公開(kāi)日】2016年10月12日
【申請(qǐng)日】2016年5月23日
【發(fā)明人】孫橋, 夏祖國(guó), 楊兆順, 白杰, 杜磊, 胡紅波
【申請(qǐng)人】中國(guó)計(jì)量科學(xué)研究院