CN101701879A - 比例电磁铁性能测试系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种比例电磁铁性能测试系统，它包括计算机、打印机、多功能数据采集卡、机械驱动装置、伺服控制器、力传感器、位移传感器、信号转换与放大单元。本发明的比例电磁铁性能测试系统是依据比例电磁铁的机械结构、性能特点及测试项目，制定出合理的测试方案，并将传感器测试技术、计算机控制技术、虚拟仪器技术以及ACCESS数据库技术有机结合设计而得，该测试系统测试精准、功能齐全、自动化程度高、可靠性好。
Description
技术领域
本发明涉及一种自动化测试系统，尤其涉及一种比例电磁铁性能测试系统。
背景技术
比例技术的飞速发展带动了比例电磁铁的广泛应用，作为各个比例控制系统的关键部件之一，其特性及工作的可靠性，对整个控制系统和其它相关元件都具有十分重要的影响，而通过合理的测试方法和完善的测试系统对比例电磁铁进行精确测试检验，不但对保证整个电液比例控制系统综合性能具有关键的作用，也是进一步优化设计高性能比例电磁铁的重要前提。
目前比例电磁铁的应用已深入到众多工程自动化领域，国内外众多学者已在寻求自动化程度高，准确、可靠的测试策略方面进行了大量的研究和实践，提出了一些具有建设性的新思路，并取得了一些具有实用性意义的成果，使得比例电磁铁的性能测试方案也逐步由传统的“传感器+函数纪录仪”模式发展为基于计算机技术的半自动化测试系统。
而文献资料表明，随着被测对象种类的不断复杂和测试要求的不断提高，现有的测试策略仍然存在许多有待解决的问题。例如由于测试方案或硬件单元设计不合理造成系统功能过于简单，自动化程度不高或者系统结构复杂，测试精度却不够高。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种比例电磁铁性能测试系统。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种比例电磁铁性能测试系统，它包括计算机、打印机、多功能数据采集卡、机械驱动装置、伺服控制器、力传感器、位移传感器、信号转换与放大单元；计算机与打印机相连，多功能数据采集卡分别与计算机、伺服控制器、力传感器、位移传感器以及信号转换与放大单元相连接，伺服控制器与机械驱动装置相连，力传感器固定在机械驱动装置上。
进一步地，还包括一测试台架，所述机械驱动装置、伺服控制器和位移传感器均竖直固定于测试台架上，力传感器通过其支座与机械驱动装置的滑块固定连接。
本发明的有益效果是：本发明比例电磁铁性能测试系统是依据比例电磁铁的机械结构、性能特点及测试项目，制定出合理的测试方案，并将传感器测试技术、计算机控制技术、虚拟仪器技术以及ACCESS数据库技术有机结合设计而得，该测试系统测试精准、功能齐全、自动化程度高、可靠性好。
附图说明
图1是本发明比例电磁铁性能测试系统的组成框图；
图2是本发明比例电磁铁性能测试系统的操作软件的功能模块层次结构图；
图3是本发明比例电磁铁性能测试系统的工作流程图。
具体实施方式
本发明比例电磁铁性能测试系统包括计算机、打印机、多功能数据采集卡、机械驱动装置、伺服控制器、力传感器、位移传感器、信号转换与放大单元。此外，还可以包括测试台架及其他固定连接附件。计算机与打印机相连，多功能数据采集卡分别与计算机、伺服控制器、力传感器、位移传感器以及信号转换与放大单元相连接，伺服控制器与机械驱动装置相连，力传感器固定在机械驱动装置上。
多功能数据采集卡由各种即插即用的数据采集模块组成，具有多路输入输出功能，可通过其USB接线端子分别与计算机、力传感器、位移传感器以及信号转换与放大单元相连接，实现测试信号和控制信号的高速采集、转换和传输。该多功能数据采集卡可以采用研华公司的USB-4711数据采集卡。
机械驱动装置和伺服控制器可通过螺纹接口竖直固定于测试台架上，带动力传感器运动，进而间接控制与力传感器直接接触的待测比例电磁铁的衔铁位置。力传感器通过其支座与机械驱动装置的滑块固定连接，在测试中实时采集比例电磁铁的输出力。位移传感器的外壳通过其支架竖直固定于测试台架上。位移传感器驱动轴端部的测试头与所述力传感器的支座顶部在测试过程中始终保持接触，从而间接测得比例电磁铁衔铁的位置。信号转换与放大单元将多功能数据采集卡输出的电压信号(0～5V或0～10V)转换为合乎比例电磁铁的驱动电流范围的电流控制信号(根据常见比例电磁铁的驱动电流范围，一般输出0～2A的电流信号)，并输送给比例电磁铁。
计算机可以是普通的个人电脑(PC)，该计算机还配备有显示装置，用于将测试结果实时反馈给测试人员。打印机用于配合系统测试软件实现标准试验报表的打印功能，以备测试信息的后续管理工作。
作为整个系统的中心控制单元，计算机通过多功能数据采集卡输出两路电压模拟量信号(AO)，一路模拟信号经由信号转换与放大单元(电压电流转换电路)调理为足够大的电流控制信号，驱动被测比例电磁铁输出相应的力，另一路模拟信号经继电器放大为适当的电压控制信号后输入伺服控制器，实现机械驱动装置的滑块和力传感器的运动控制，进而间接控制比例电磁铁的衔铁位置。测试过程中，力传感器和位移传感器可以分别实时获得比例电磁铁的输出力和衔铁位置对应的模拟电压信号，经多功能数据采集卡将模拟量转变为数字量传给计算机，而后通过系统测试软件实现测试数据的实时接收、处理、保存，特性曲线的绘制以及报表的打印等功能。
比例电磁铁性能测试包括：力-电流特性测试和力-行程特性测试。
本发明比例电磁铁性能测试系统的测试方法包括以下步骤：
1、多功能数据采集卡将采集到的多路模拟信号转换为数字信号，传送给计算机，同时接收由计算机传送来的指令信号：两路模拟量信号和一路数字量信号，其中，一路模拟信号作为比例电磁铁的电流控制信号，驱动其输出相应的力，另一路模拟信号作为速度控制信号输送给伺服控制器，从而实现对机械驱动装置的运动控制，一路数字量信号为机械驱动装置的使能信号；
2、录入待测比例电磁铁的测试基本资料，设定待测比例电磁铁的测试参数后进行各项性能测试，并通过各个状态指示灯实时反馈测试状态；
3、通过多功能数据采集卡发出控制信号的同时采集多路模拟信号；实时处理和显示采集信号，并将所有采集信号储存于指定数据库中，以备后续数据管理所用；
4、最终获得被测比例电磁铁的特性曲线。
图2为本发明比例电磁铁性能测试系统的测试软件层次结构图。它是以LabVIEW作为开发环境，将传感器技术、计算机技术、虚拟仪器技术以及ACCESS数据库技术有机结合，配合测试原理以及硬件平台的具体设计而编写的，不但实现了数据的实时采集、显示、自动存储，数据的处理和特性曲线的显示等基本功能，而且借助LabSQL工具包强大的数据库访问功能，实现了历史记录的查询、删除等数据管理工作。软件程序采用层次化、模块化的思想编写将测试系统主要分为特性测试模块(分别为力-电流特性测试和力-行程特性测试)和数据管理模块，而每个主模块往下又分为若干子功能模块。具体设计过程采用参差递进结构：先确定软件的基本框架，而后再向下逐步细分其子模块的具体任务，如有需要，一些子模块还需要进一步再向下细化，使得整个程序不但流程清晰、关系明确，易于阅读和调试，而且在减少程序维护时间，实现了程序重用性的最大化。其中性能测试模块主要针对实时测试中所涉及到的程序，具体向下又包括：参数设置模块，用于录入被测比例电磁铁的基本资料和测试参数；输出控制模块，用于配合多功能数据采集卡输出模拟量和数字量的控制信号；数据采集模块，用于配合多功能数据采集卡采集多通道模拟信号；数据处理模块，用于对所采集的原始信号进行滤波和标定处理；实时显示模块，用于将采集信号实时反馈给测试人员；特性曲线生成模块，用于在测试结束后利用处理后的测试参数生成相应的比例电磁铁特性曲线。其中的数据管理模块主要是针对测试人员对于历史记录的分析管理工作，具体包括：数据查询和显示模块、历史曲线显示模块、数据删除和修改模块、打印报表模块。
如图3所示，本发明比例电磁铁性能测试系统的测试流程如下：首先，系统运行初始化模块，完成系统的一些基本的初始化工作，包括所有按键复位，指示灯熄灭，曲线、数据以及错误显示区的历史记录清零等；然后选择主功能模块，而后进入不同的功能模块中；如果用户处于F-S特性(力-行程特性)测试模块或F-I特性(力-电流特性)测试模块，测试系统可以完成多通道模拟控制信号输出、多通道模拟信号采集、数据和图像的实时显示、数据处理、特性曲线的生成以及数据的自动存储等功能，如果用户处于数据管理模块，系统借助LabSQL工具包强大的数据库访问功能，对存储测试记录的数据库进行访问、操作，实现查询历史记录、特性曲线的同步显示、删除历史记录，打印报表以及错误信息的显示等功能。
Claims (2)
1.一种比例电磁铁性能测试系统，其特征在于，它包括计算机、打印机、多功能数据采集卡、机械驱动装置、伺服控制器、力传感器、位移传感器、信号转换与放大单元。所述计算机与打印机相连，多功能数据采集卡分别与计算机、伺服控制器、力传感器、位移传感器以及信号转换与放大单元相连接，伺服控制器与机械驱动装置相连，力传感器固定在机械驱动装置上。
2.根据权利要求1所述比例电磁铁性能测试系统，其特征在于，还包括一测试台架，所述机械驱动装置和伺服控制器可通过螺纹接口竖直固定于测试台架上，力传感器通过其支座与机械驱动装置的滑块固定连接。位移传感器通过其支架竖直固定于测试台架上。
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|---|---|---|---|---|
| CN104501871A (zh) * | 2014-12-26 | 2015-04-08 | 湘潭大学 | 一种基于opc的电磁铁性能测试系统 |
| US20150192480A1 (en) * | 2012-07-24 | 2015-07-09 | Commissariat à I'énergie atomique et aux énergies alternatives | Self-calibrating calorimeter using electrical substitution |
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2009
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