一種旋轉(zhuǎn)測試系統(tǒng)的控制與采集裝置的制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及到一種旋轉(zhuǎn)測試系統(tǒng)的控制與采集裝置，所述的旋轉(zhuǎn)測試系統(tǒng)的控制與采集裝置包括有模數(shù)轉(zhuǎn)換電路、編碼器輸入電路、電機(jī)控制電路、可編程器件，模數(shù)轉(zhuǎn)換電路、編碼器輸入電路、電機(jī)控制電路與可編程器件相連，所述可編程器件設(shè)有采集控制模塊、電機(jī)控制模塊、編碼器解碼模塊、位置與速度比較模塊。本實(shí)用新型與現(xiàn)有旋轉(zhuǎn)測試系統(tǒng)的控制與采集裝置相比，大大提升了性能與可靠性，顯著縮小了體積，并降低了成本。
【專利說明】
一種旋轉(zhuǎn)測試系統(tǒng)的控制與采集裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型涉及到測試設(shè)備領(lǐng)域，具體地說，是涉及到一種旋轉(zhuǎn)測試系統(tǒng)的控制與采集裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]很多產(chǎn)品的性能檢測需要通過旋轉(zhuǎn)測試系統(tǒng)完成，通過檢測產(chǎn)品在不同轉(zhuǎn)速下的振動(dòng)信號(hào)特性來評(píng)估產(chǎn)品的質(zhì)量，現(xiàn)有的旋轉(zhuǎn)測試系統(tǒng)的控制與采集裝置主要通過計(jì)算機(jī)以及數(shù)據(jù)采集卡搭建，振動(dòng)信號(hào)采集，以及位置與速度比較功能均通過計(jì)算機(jī)Windows操作系統(tǒng)內(nèi)的應(yīng)用軟件完成，但由于計(jì)算機(jī)體積大、成本高、故障率高、測試精度差的原因，使得旋轉(zhuǎn)測試系統(tǒng)的應(yīng)用和推廣受到了很大的制約。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本實(shí)用新型的目的是提供一種旋轉(zhuǎn)測試系統(tǒng)的控制與采集裝置，可大大提升了性能與可靠性，顯著縮小了體積，并降低了成本。
[0004]為了達(dá)到上述實(shí)用新型目的，本實(shí)用新型提供的技術(shù)方案如下:
[0005]一種旋轉(zhuǎn)測試系統(tǒng)的控制與采集裝置，所述的旋轉(zhuǎn)測試系統(tǒng)的控制與采集裝置包括有模數(shù)轉(zhuǎn)換電路、電機(jī)控制電路、編碼器輸入電路、可編程器件，模數(shù)轉(zhuǎn)換電路分別與振動(dòng)傳感器和可編程器件連接，電機(jī)控制電路分別與電機(jī)驅(qū)動(dòng)器和可編程器件連接、編碼器輸入電路分別與正交編碼器和可編程器件連接。
[0006]優(yōu)選的，所述的可編程器件包括采集控制模塊、電機(jī)控制模塊、編碼器解碼模塊、位置與速度比較模塊，采集控制模塊分別與模數(shù)轉(zhuǎn)換電路、位置與速度比較模塊和存儲(chǔ)模塊連接，電機(jī)控制模塊分別與電機(jī)控制電路和位置與速度比較模塊連接，編碼器解碼模塊分別與編碼器輸入電路和位置與速度比較模塊相連，位置與速度比較模塊分別與采集控制模塊、電機(jī)控制模塊、編碼器解碼模塊和存儲(chǔ)模塊連接。
[0007]優(yōu)選的，所述的可編程器件為CPLD、FPGA或S0C。
[0008]基于上述技術(shù)方案，本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡單、實(shí)時(shí)性高，大大提升了性能與可靠性，顯著縮小了體積，并降低了成本。
【附圖說明】
[0009]圖1為本實(shí)用新型的原理方框圖。
【具體實(shí)施方式】
[0010]為了使本實(shí)用新型的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本實(shí)用新型，并不用于限定本實(shí)用新型。
[0011]現(xiàn)有的旋轉(zhuǎn)測試系統(tǒng)的控制與采集裝置主要通過計(jì)算機(jī)以及數(shù)據(jù)采集卡搭建，振動(dòng)信號(hào)采集，以及位置與速度比較功能通過計(jì)算機(jī)Windows操作系統(tǒng)內(nèi)的應(yīng)用軟件完成，由于計(jì)算機(jī)設(shè)備復(fù)雜，成本高，體積大，對(duì)散熱、粉塵、濕度等環(huán)境要求苛刻，長時(shí)間工作易發(fā)生故障，Windows操作系統(tǒng)實(shí)時(shí)性差，影響了旋轉(zhuǎn)位置和速度的比較結(jié)果的執(zhí)行時(shí)間，制約對(duì)旋轉(zhuǎn)測試系統(tǒng)的測試精度，使得旋轉(zhuǎn)測試系統(tǒng)的應(yīng)用和推廣受到了很大的制約。
[0012]為了降低旋轉(zhuǎn)測試系統(tǒng)的控制與采集裝置的成本，提高可靠性，減小體積，建議構(gòu)建簡單高效的小型旋轉(zhuǎn)測試系統(tǒng)的控制與采集裝置。其技術(shù)方案如下:
[0013]系統(tǒng)整機(jī)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，如圖1所示:一種旋轉(zhuǎn)測試系統(tǒng)的控制與采集裝置，所述的旋轉(zhuǎn)測試系統(tǒng)的控制與采集裝置包括有模數(shù)轉(zhuǎn)換電路、電機(jī)控制電路、編碼器輸入電路、可編程器件，模數(shù)轉(zhuǎn)換電路分別與振動(dòng)傳感器和可編程器件連接，電機(jī)控制電路分別與電機(jī)驅(qū)動(dòng)器和可編程器件連接、編碼器輸入電路分別與正交編碼器和可編程器件連接。
[0014]優(yōu)選的，所述的可編程器件包括采集控制模塊、電機(jī)控制模塊、編碼器解碼模塊、位置與速度比較模塊，采集控制模塊分別與模數(shù)轉(zhuǎn)換電路、位置與速度比較模塊和存儲(chǔ)模塊連接，電機(jī)控制模塊分別與電機(jī)控制電路和位置與速度比較模塊連接，編碼器解碼模塊分別與編碼器輸入電路和位置與速度比較模塊相連，位置與速度比較模塊分別與采集控制模塊、電機(jī)控制模塊、編碼器解碼模塊和存儲(chǔ)模塊連接。
[0015]優(yōu)選的，所述的可編程器件為CPLD、FPGA或S0C。
[0016]編碼器輸入電路
[0017]一般正交編碼器輸出三路差分方波數(shù)字信號(hào)(A、B、Z)，通過A、B信號(hào)的相位差判斷電機(jī)正轉(zhuǎn)還是反轉(zhuǎn)，通過A、B信號(hào)的脈沖個(gè)數(shù)判讀電機(jī)旋轉(zhuǎn)的角度，通過Z信號(hào)判讀電機(jī)的零點(diǎn)位置。由于正交編碼器安裝位置與電機(jī)非常近，信號(hào)容易串入強(qiáng)電干擾和電磁干擾，另外可編程器件只能接收單端數(shù)字信號(hào)，因此需要編碼器輸入電路實(shí)現(xiàn)光電隔離以及將差分?jǐn)?shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換成單端數(shù)字信號(hào)，以便可編程器件內(nèi)的編碼器解碼模塊能夠正確的檢測到該信號(hào)。
[0018]電機(jī)控制電路
[0019]電機(jī)控制電路主要向電機(jī)驅(qū)動(dòng)器輸出方向信號(hào)、轉(zhuǎn)速信號(hào)、以及剎車信號(hào)，電機(jī)控制電路對(duì)于方向信號(hào)和轉(zhuǎn)速信號(hào)的處理包括光電隔離和單端轉(zhuǎn)差分轉(zhuǎn)速信號(hào)，對(duì)于剎車信號(hào)的處理包括光電隔離和驅(qū)動(dòng)放大。
[0020]模數(shù)轉(zhuǎn)換電路
[0021]模數(shù)轉(zhuǎn)換電路包括低通濾波電路和模數(shù)轉(zhuǎn)換器，低通濾波電路和模數(shù)轉(zhuǎn)換器相連。模擬信號(hào)的傳輸過程中，難免會(huì)引入如白噪聲這樣的高頻干擾，另外，根據(jù)奈奎斯特定律得知，當(dāng)輸入信號(hào)的頻率超過模數(shù)轉(zhuǎn)換器采樣頻率的二倍以上時(shí)，會(huì)發(fā)生頻率混疊現(xiàn)象而產(chǎn)生假頻率、假信號(hào)嚴(yán)重影響測量結(jié)果，通過低通濾波電路，可以有效消除這類干擾信號(hào)，從而大大提高采樣信號(hào)的抗干擾能力。模數(shù)轉(zhuǎn)換器用于將經(jīng)過低通濾波電路濾波后的振動(dòng)信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)。
[0022]可編程器件
[0023]可編程器件包括采集控制模塊、電機(jī)控制模塊、編碼器解析模塊和位置與速度比較模塊。
[0024]采集控制模塊
[0025]采集控制模塊用于控制外部模數(shù)轉(zhuǎn)換電路的啟動(dòng)、停止和數(shù)據(jù)讀取時(shí)序、以及外部存儲(chǔ)模塊的寫入時(shí)序，采樣控制電路的使能受位置與速度比較模塊控制。
[0026]電機(jī)控制模塊
[0027]電機(jī)控制模塊用于生成電機(jī)轉(zhuǎn)速和電機(jī)方向的PWM方波信號(hào)，以及生成電機(jī)剎車信號(hào)，電機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)和電機(jī)方向的PWM方波頻率受位置與速度比較模塊控制，電機(jī)剎車信號(hào)受位置與速度比較模塊控制。
[0028]編碼器解碼模塊
[0029]由于正交編碼器的信號(hào)容易受到電機(jī)、及其他設(shè)備的電磁干擾，可編程器件內(nèi)的正交編碼器解碼模塊，設(shè)置有針對(duì)性的數(shù)字濾波算法，增加了系統(tǒng)的抗干擾能力;設(shè)置有正交編碼器的上升沿信號(hào)和下降沿信號(hào)檢測算法，能夠提高編碼器輸出的位置精度，這對(duì)旋轉(zhuǎn)測試系統(tǒng)的檢測精度有直接好處。
[0030]位置與速度比較模塊
[0031]旋轉(zhuǎn)測試系統(tǒng)的一般測試流程，需要先啟動(dòng)電機(jī)、當(dāng)轉(zhuǎn)速達(dá)到指定轉(zhuǎn)速后，在電機(jī)轉(zhuǎn)到設(shè)定角度時(shí)開始加速度信號(hào)采集。現(xiàn)行的控制與采集裝置是通過Windows的中斷或者輪詢方式來判斷電機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)以及位置是否滿足要求，這種方式容易受到Windows任務(wù)調(diào)度以及計(jì)算機(jī)性能的影響，實(shí)時(shí)性很差，從而影響旋轉(zhuǎn)測試系統(tǒng)的測量精度，本實(shí)用新型是通過可編程器件內(nèi)的位置與速度比較模塊讀取存儲(chǔ)器內(nèi)保存的電機(jī)目標(biāo)轉(zhuǎn)速與電機(jī)目標(biāo)角度，并實(shí)時(shí)與編碼器解碼模塊輸出的電機(jī)角度和速度進(jìn)行比較并給出結(jié)果，采集控制模塊根據(jù)這一結(jié)果決定是否開始或停止模數(shù)轉(zhuǎn)換器，因?yàn)榭删幊唐骷膶?shí)時(shí)性和確定性非常高，所以可以保證旋轉(zhuǎn)測試系統(tǒng)的加速度傳感器信號(hào)采集啟動(dòng)時(shí)刻非常準(zhǔn)確，從而保證旋轉(zhuǎn)測試系統(tǒng)的測量精度。當(dāng)旋轉(zhuǎn)測試系統(tǒng)測試結(jié)束后，需要控制電機(jī)停在指定角度，現(xiàn)行的控制與采集裝置是通過Windows的中斷或者輪詢來查詢電機(jī)的轉(zhuǎn)速和角度來確定是否需要停止電機(jī)，這種方式容易受到Windows任務(wù)調(diào)度以及計(jì)算機(jī)性能的影響，實(shí)時(shí)性很差，從而影響旋轉(zhuǎn)測試系統(tǒng)控制電機(jī)停止角度的精度，本實(shí)用新型是通過可編程器件內(nèi)的位置與速度比較模塊讀取存儲(chǔ)器內(nèi)保存的電機(jī)目標(biāo)轉(zhuǎn)速和電機(jī)目標(biāo)角度，并實(shí)時(shí)與編碼器解碼模塊輸出的電機(jī)位置和速度進(jìn)行比較并給出結(jié)果，電機(jī)控制模塊根據(jù)這一結(jié)果決定是否停止電機(jī)，因?yàn)榭删幊唐骷膶?shí)時(shí)性和確定性非常高，所以可以保證旋轉(zhuǎn)測試系統(tǒng)的電機(jī)位置控制非常準(zhǔn)確，從而保證旋轉(zhuǎn)測試系統(tǒng)的測量精度。
[0032]以上所述僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本實(shí)用新型，凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種旋轉(zhuǎn)測試系統(tǒng)的控制與采集裝置，所述的旋轉(zhuǎn)測試系統(tǒng)的控制與采集裝置包括有模數(shù)轉(zhuǎn)換電路、電機(jī)控制電路、編碼器輸入電路、可編程器件，模數(shù)轉(zhuǎn)換電路分別與外接的振動(dòng)傳感器和可編程器件連接，電機(jī)控制電路分別與外接的電機(jī)驅(qū)動(dòng)器和可編程器件連接，編碼器輸入電路分別與外接的正交編碼器和可編程器件連接，且可編程器件與外接的存儲(chǔ)模塊相連。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種旋轉(zhuǎn)測試系統(tǒng)的控制與采集裝置，其特征在于，所述的可編程器件包括采集控制模塊、電機(jī)控制模塊、編碼器解碼模塊、位置與速度比較模塊，采集控制模塊分別與模數(shù)轉(zhuǎn)換電路、位置與速度比較模塊和外接的存儲(chǔ)模塊連接，電機(jī)控制模塊分別與電機(jī)控制電路和位置與速度比較模塊連接，編碼器解碼模塊分別與編碼器輸入電路和位置與速度比較模塊相連，位置與速度比較模塊分別與采集控制模塊、電機(jī)控制模塊、編碼器解碼模塊和外接的存儲(chǔ)模塊連接。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種旋轉(zhuǎn)測試系統(tǒng)的控制與采集裝置，其特征在于，所述的可編程器件為CPLD、FPGA或SOC。
【文檔編號(hào)】G05B19/042GK205563194SQ201620327222
【公開日】2016年9月7日
【申請(qǐng)日】2016年4月19日
【發(fā)明人】何其偉
【申請(qǐng)人】上海山里智能科技有限公司