CN102253339A - 一种基于fpga的仪表电机磨合老化测试装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公布了一种基于FPGA的仪表电机磨合老化测试装置及方法，该装置由核心控制单元、键盘及显示单元、FPGA配置存储器单元、FPGA扩展存储器单元、十个电机驱动单元和十个测试接插板构成；所述方法如下：核心控制单元产生驱动仪表电机转动的驱动信号，经过电机驱动单元对信号进行功率放大后，通过电机测试接插板驱动仪表电机。本发明具有对一千只仪表电机进行磨合老化测试的能力，同时具备成本低，结构简单，维修简便等优点。

Description

一种基于FPGA的仪表电机磨合老化测试装置及方法
技术领域
本发明为一种老化测试装置及测试方法，具体是针对仪表电机的磨合老化检测装置。
背景技术
仪表电机是为汽车仪表盘和其他指示设备而开发设计的。电机直接受信号驱动带动指针来实现任何参数的显示。不需要模数转换即能准确地以模拟的方式准确地表现数值。这种仪表电机内部有一套1:180的减速齿轮系统，该减速齿轮系统，因为材料表面粗糙度和加工精度等因素引起齿轮间咬合不平顺，导致在使用初期，电机运转不灵活，输出扭矩偏低。因此需要专门的设备对电机在出厂前进行磨合老化。原有的磨合老化测试设备，采用微控制器带专用仪表驱动芯片驱动仪表电机，进行磨合老化。由于专用驱动芯片价格高，且一个驱动芯片只能驱动4个电机，且各部分电路之间的连接线很多，不利于使用和维护。同时目前未发现相关专利存在。
设计一个结构简单，稳定可靠的仪表电机磨合老化测试设备是本发明的目标。
发明内容
本发明的主要目的是提供一种基于FPGA的仪表电机磨合老化测试装置及方法，利用FPGA为控制单元的核心器件，产生电机运转必需的各种驱动信号，这些驱动信号经过电机驱动单元完成功率放大，最终实现对千只仪表电机的磨合老化。该装置实现模块化结构，便于维护，方便扩展，以满足更多数量仪表电机的磨合老化的需求。
本发明的发明目的通过一下方案实现：
本发明一种基于FPGA的仪表电机磨合老化测试装置，由核心控制单元、FPGA配置存储器单元、十个电机驱动单元和十个电机测试接插板、FPGA扩展存储器单元和键盘及显示单元构成；FPGA配置存储器单元、十个电机驱动单元、FPGA扩展存储器单元和键盘及显示单元分别与核心控制单元相连接；电机测试接插板与电机驱动单元相连接；待磨合老化的电机通过插座连接在电机测试接插板上；一个电机驱动单元和一个电机测试接插板组成一个测试分组。
核心控制单元由FPGA可编程逻辑器件实现，由NIOS软核CPU和电机运转驱动信号产生电路构成；NIOS软核CPU与电机运转驱动信号产生电路相连接。
电机驱动单元由2组H桥型电机驱动电路构成，每组H桥型电机驱动电路驱动仪表电机的一相线圈绕组。
电机测试接插板采用仪表电机专用插座按照六边形蜂窝状排列；每个电机测试接插板可以插接多个仪表电机；所述多个电机同相线圈绕组以并联形式连接；电机驱动单元与电机测试接插板之间的通过4芯导线连接。
一种基于FPGA的仪表电机磨合老化测试装置的测试方法如下：
核心控制单元产生驱动仪表电机转动的驱动信号，经过电机驱动单元对信号进行功率放大后，通过电机测试接插板驱动仪表电机。
所述核心控制单元由NIOS软核CPU和电机运转驱动信号产生电路构成：NIOS软核CPU根据用户设定的参数控制电机运转驱动信号产生电路产生2路PWM信号和电机转动方向控制信号；FPGA内部设有十个电机运转驱动信号产生电路，输出10组电机驱动信号，送给电机驱动单元，实现十个测试分组测试；该十个测试分组可以设定不同的测试参数同时步测试。
根据本发明，FPGA配置存储器单元、FPGA扩展存储器单元为FPGA器件提供配置信息和软件程序的存储空间。
根据本发明，其中电机驱动单元从核心控制单元获取电机驱动信号，经过2组H桥型电机驱动电路，将驱动信号进行功率放大。最终驱动电流送到电机测试接插板。H桥型电机驱动电路具有过压、欠压、过流、过热和输出短路保护功能
根据本发明，其中电机测试接插板上以六边形蜂窝状排列了100个仪表电机插座，电机通过这些插座接入磨合老化测试装置；在电机驱动单元的驱动下电机旋转进行磨合老化。
根据本发明，核心控制单元可以对各组电机的磨合老化时间和电机转速进行设定；各组电机可独立设置参数并独立控制。
附图说明
图1 本发明仪表电机磨合老化测试装置结构框图；
图2 本发明仪表电机磨合老化测试装置控制核心单元内部结构框图；
图中：1．核心控制单元，2.FPGA配置存储器单元，3．电机驱动单元4．电机测试接插板, 5.仪表电机，6.基于FPGA的仪表电机磨合老化测试装置，7.FPGA扩展存储器单元，8. 和键盘及显示单元，9.NIOS软核CPU，10. 电机运转驱动信号产生电路。 
具体实施方式
如图1所示，该基于FPGA的仪表电机磨合老化测试装置以驱动一千个仪表电机进行磨合老化测试为例，依据相同的原理及应用，使用者根据需求可以自行设计和调整实际驱动仪表电机的数目。
如图1所示，本发明的一种基于FPGA的仪表电机磨合老化测试装置6由核心控制单元1、FPGA配置存储器单元2、FPGA扩展存储器单元7、十个电机驱动单元3、十个测试接插板4和键盘及显示单元8构成，FPGA配置存储器单元2、FPGA扩展存储器单元7、十个电机驱动单元3和键盘及显示单元8分别与核心控制单元1相连接。一个电机驱动单元3与一个电机测试接插板4相连接构成一个测试分组，需要磨合老化的电机5插在电机测试接插板4上；每个测试分组可对一百只仪表电机5进行磨合老化；各测试分组可以独立测试，共计可以对一千只仪表电机5进行磨合老化，用户通过键盘及显示单元8设定老化参数，观察磨合老化的状态。
如图2所示，其中的核心控制单元1由FPGA实现，核心控制单元1在FPGA内部由NIOS软核CPU 9和电机运转驱动信号产生电路10；NIOS软核CPU 9与电机运转驱动信号产生电路10相连接， NIOS软核CPU  9根据用户设定的参数控制电机运转驱动信号产生电路10产生2路PWM信号和电机转动方向控制信号；核心单元设有十个电机运转驱动信号产生电路10，以满足外部十个测试分组的需求。
如图1所示，电机驱动单元3从核心控制单元获取电机驱动信号，经过2组H桥型电机驱动电路，将驱动信号进行功率放大；功率放大后的驱动信号被送到电机测试接插板。H桥型电机驱动电路具有过压、欠压、过流、过热和输出短路保护公功能
如图1所示，电机测试接插板4 主要用来被测试仪表电机的接入，电机测试接插板4上以六边形蜂窝状排列了100个仪表电机插座，电机通过这些插座接入磨合老化测试装置。仪表电机5在电机驱动信号驱动下旋转进行磨合老化。

Claims (6)

1.一种基于FPGA的仪表电机磨合老化测试装置，其特征在于该装置由核心控制单元（1）、FPGA配置存储器单元（2）、十个电机驱动单元（3）和十个电机测试接插板（4）、FPGA扩展存储器单元（7）和键盘及显示单元（8）构成；FPGA配置存储器单元（2）、十个电机驱动单元（3）、FPGA扩展存储器单元（7）和键盘及显示单元（8）分别与核心控制单元（1）相连接；电机测试接插板（4）与电机驱动单元（3）相连接；待磨合老化的电机（5）通过插座连接在电机测试接插板（4）上；一个电机驱动单元（3）和一个电机测试接插板（4）组成一个测试分组。
2.根据权利要求1所述的一种基于FPGA的仪表电机磨合老化测试装置，其特征在于核心控制单元（1）由FPGA可编程逻辑器件实现，由NIOS软核CPU（9）和电机运转驱动信号产生电路（10）构成；NIOS软核CPU（9）与电机运转驱动信号产生电路（10）相连接。
3.根据权利要求1所述的一种基于FPGA的仪表电机磨合老化测试装置其特征在于所述电机驱动单元（3）由2组H桥型电机驱动电路构成，每组H桥型电机驱动电路驱动仪表电机的一相线圈绕组。
4.根据权利要求1所述的一种基于FPGA的仪表电机磨合老化测试装置其特征在于所述电机测试接插板（4）采用仪表电机专用插座按照六边形蜂窝状排列；每个电机测试接插板（4）可以插接多个仪表电机；所述多个仪表电机同相线圈绕组以并联形式连接；电机驱动单元（3）与电机测试接插板（4）之间的通过4芯导线连接。
5.一种如权利要求1所述的一种基于FPGA的仪表电机磨合老化测试装置的测试方法，其特征在于所述方法如下：
核心控制单元（1）产生驱动仪表电机转动的驱动信号，经过电机驱动单元（3）对信号进行功率放大后，通过电机测试接插板（4）驱动仪表电机。
6.根据权利要求1所述的一种基于FPGA的仪表电机磨合老化测试装置的测试方法，其特征在于所述核心控制单元（1）由NIOS软核CPU（9）和电机运转驱动信号产生电路（10）构成：NIOS软核CPU（9）根据用户设定的参数控制电机运转驱动信号产生电路（10）产生2路PWM信号和电机转动方向控制信号；FPGA内部设有十个电机运转驱动信号产生电路（10），输出10组电机驱动信号，送给电机驱动单元，实现十个测试分组测试；该十个测试分组可以设定不同的测试参数同时步测试。
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GR01 Patent grant
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Application publication date: 20111123

Assignee: Zhenjiang Tailifeng Electronics Co.,Ltd.

Assignor: Jiangsu University of Science and Technology

Contract record no.: 2013320000587

Denomination of invention: Device and method for testing running-in and aging of motor for instrument based on field programmable gate array (FPGA)

Granted publication date: 20130515

License type: Exclusive License

Record date: 20130620

LICC Enforcement, change and cancellation of record of contracts on the licence for exploitation of a patent or utility model
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20130515

Termination date: 20160621

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