CN103018602B - 力矩限制器测试装置、系统和方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种力矩限制器测试装置、系统和方法。所述测试装置包括：接收器（11），用于采集各模拟工况下干扰后的传感器电压值；控制器（12），用于将干扰后的电压值与预先存储的同一工况下的干扰前的电压值进行比较，并根据比较结果对力矩限制器的工作状态进行判断。所述测试方法包括：利用接收器（11）采集各模拟工况下干扰后的传感器电压值；利用控制器（12）将干扰后的电压值与预先存储的同一工况下的干扰前的电压值进行比较，并根据比较结果对力矩限制器的工作状态进行判断。采用本发明提供的力矩限制器测试装置、系统和方法能够真实准确地获知力矩限制器受干扰的实际情况，为后续数据的分析和问题的解决提供了重要的参考依据。

Description

力矩限制器测试装置、系统和方法

技术领域

本发明涉及起重机力矩限制器电磁兼容抗扰度测试领域，具体地，涉及一种力矩限制器测试装置、一种力矩限制器测试系统和一种力矩限制器测试方法。

背景技术

力矩限制器作为起重机的关键电气设备，其作用是给起重机操作者提供有效的作业信息，使起重机在其设计参数范围内有效地被使用。当起重机的操作超出了允许的安全范围，力矩限制器将报警提醒操作者停止违规操作，同时发出自动锁死向危险方向运动的控制信号。随着起重机智能化控制技术的不断发展，电力电子器件的大量使用，力矩限制器受到传导干扰程度越来越严重，此外，由于起重机需在高压线路或电视发射塔附近等电磁干扰严重的环境中作业，力矩限制器将会受到严重的电磁干扰，因此，在进行力矩限制器的设计开发过程中，必须对其进行电磁兼容抗扰度性能测试，以为起重机操作者安全作业提供保障。

目前进行的抗扰度测试中，采用直接观察显示屏上的输入至力矩限制器的传感器电压值变化情况来判断力矩限制器受干扰的程度，由于显示屏刷新的频率远远低于数据采集的频率，且在数据处理的过程中可能会出现误差，因此只能对受扰程度做出定性的判断，无法真实准确地获知力矩限制器受干扰的实际情况，给后续数据的分析和问题的解决带来了困难。

发明内容

本发明的目的是提供一种能够真实准确地获知力矩限制器受干扰的实际情况的力矩限制器测试装置、力矩限制器测试系统和力矩限制器测试方法。

本发明提供的力矩限制器测试装置包括：接收器，用于采集各模拟工况下干扰后的传感器电压值；控制器，用于将干扰后的电压值与预先存储的同一工况下的干扰前的电压值进行比较，并根据比较结果对力矩限制器的工作状态进行判断。

本发明提供的力矩限制器测试方法包括：利用接收器采集各模拟工况下干扰后的传感器电压值；利用控制器将干扰后的电压值与预先存储的同一工况下的干扰前的电压值进行比较，并根据比较结果对力矩限制器的工作状态进行判断。

本发明提供的力矩限制器测试系统包括本发明提供的力矩限制器测试装置。

通过上述技术方案，力矩限制测试装置中的控制器预先存储有各模拟工况下干扰前的传感器电压值，通过将测试过程中实时采集的干扰后的电压值与同一工况下的干扰前的电压值进行比较，能够根据比较结果对力矩限制器的工作状态进行判断，由于该采集和比较的过程通过控制器执行，能够实时获取干扰后的传感器电压值的变化情况，并且判断过程排除了人为因素，由此能够真实准确地获知力矩限制器受干扰的实际情况，为后续数据的分析和问题的解决提供了重要的参考依据。

本发明的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1为本发明提供的力矩限制器测试装置的结构示意图；

图2为一种实施方式的本发明提供的模拟传感器的内部电路结构示意图；

图3为一种实施方式的本发明提供的模拟传感器的内部电路结构示意图；

图4为本发明提供的模拟传感器的结构示意图；

图5为本发明提供的力矩限制器测试装置与示波器的连接方式示意图；

图6为本发明提供的上位机对控制信号的校验流程示意图；

图7为本发明提供的力矩限制器测试装置与上位机的连接方式示意图；

图8为本发明提供的力矩限制器测试方法的流程图。

附图标记说明

1外壳                   2连接端子

3调节旋钮               4电源端子

11接收器                12控制器

13模拟传感器            14示波器

21长度模拟传感器        22角度模拟传感器

23压力模拟传感器

具体实施方式

以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。

如图1所示，本发明提供了一种力矩限制器测试装置，该测试装置包括：接收器11，用于采集各模拟工况下干扰后的传感器电压值；控制器12，用于将干扰后的电压值与预先存储的同一工况下的干扰前的电压值进行比较，并根据比较结果对力矩限制器的工作状态进行判断。

力矩限制器在抗扰度测试时，为了真实模拟力矩限制器的实际工况，需要给力矩限制器连接多个传感器，通过传感器将所要反映的起重机工作的物理量用电压值来描述以输出到力矩限制器中。

根据本发明的技术方案，在力矩限制器抗扰度测试之前，可以将无干扰状态下的各个模拟工况下的传感器电压值预先存储在控制器12中，在抗扰度测试时，对力矩限制器测试装置施加电磁干扰，由接收器11实时采集各模拟工况下干扰后的传感器电压值，并输出到控制器12进行存储，干扰停止后，控制器12根据预先设置的程序，将干扰后的电压值与预先存储的同一工况下的干扰前的电压值进行比较，根据比较结果来对力矩限制器的工作状态进行判断。如果两者出现差异，则说明所施加的干扰影响了力矩限制器的正常工作。如果差异较大，则说明力矩限制器在干扰下出现故障。

具体地，可以对控制器12的程序进行设置，以使得所述控制器12：

在比较结果为干扰后的电压值与干扰前的电压值的差值大于第二阈值时，判断力矩限制器在干扰下出现故障；

在比较结果为干扰后的电压值与干扰前的电压值的差值在第一阈值与第二阈值之间时，判断所述力矩限制器在干扰下工作异常，其中所述第一阈值小于第二阈值；

在比较结果为干扰后的电压值与干扰前的电压值的差值小于或等于第一阈值时，判断所述力矩限制器在干扰下工作正常。

所述第一阈值和第二阈值可以根据实际操作的需要进行设定，本发明不对其进行限定。

优选地，所述力矩限制器测试装置还包括显示装置（未示出），该显示装置与控制器12连接，用于对判断结果进行显示（例如数据显示、判断符号显示、预警提示等等）。

目前的力矩限制器抗扰度测试中，所采集的传感器电压值来自与力矩限制器连接的多个传感器。有些传感器体积大重量大，不利于远距离携带，给测试带来很大的麻烦。同时，在测试或搬运的过程中有可能会造成传感器的损坏，造成不必要的经济损失。

为了方便测试，降低成本，优选情况下，本发明提供的力矩限制器测试装置还包括模拟传感器13，该模拟传感器13与所述接收器11连接，用于输出与物理量对应的模拟电压值作为所述传感器电压值到所述接收器11，如图1示。

在起重机作业中，力矩限制器是通过传感器来获取起重机的工作参数，传感器的原理是将所要反映的实际长度、角度、压力等物理量用电压值来描述。根据本发明的技术方案，利用模拟传感器13来模拟与各个物理量对应的传感器输出电压值。

图2为一种实施方式的本发明提供的模拟传感器的内部电路结构示意图。如图2所示，以24V蓄电池作为供电电源，用两个10K的电阻将输入电压降为12V的直流电压，设置传感器的输出电压为0～5V，可以采用电源转换芯片7805将12V电压降为5V稳定的直流电压输出。在电源转换芯片7805的5V端并接一个10K的可调旋钮电阻，通过改变旋钮电阻的电阻值，可实现对输出电压U0的调节，调节范围为0～5V，此电压信号即可模拟实际传感器输出的电压值。

图3为一种实施方式的本发明提供的模拟传感器的内部电路结构示意图。如图3所示，以24V蓄电池作为供电电源，通过调节5K的调节电阻，实现电压U0的调节范围为0～5V。

优选地，如图1所示，所述模拟传感器13包括长度模拟传感器21、角度模拟传感器22和压力模拟传感器23，用于分别输出与长度物理量对应的模拟电压值、与角度物理量对应的模拟电压值和与压力物理量对应的模拟电压值。

可以根据模拟传感器输出电压与实际反映的物理参数之间的对应关系，建立每路模拟传感器电路的输出电压与实际传感器所反映的物理参数之间的关系。以长度模拟传感器21为例进行说明：设置长度模拟传感器21的输出电压为0～5V，其所模拟的实际长度传感器的长度范围为0～50m。根据输出电压与长度物理量之间的线性关系，即输出电压0V对应长度模拟传感器21长度物理量0m，输出电压5V对应长度模拟传感器21长度物理量50m，其余0～5V内的电压值与长度0～50m内的值一一线性对应。因此，通过调节电阻器的阻值，改变长度模拟传感器21电路的输出电压，即可实现长度模拟传感器21物理参数的调整，模拟不同的工况。

同理，根据长度物理参数值与电压值之间的转换关系，可以依此推出角度模拟传感器22、压力模拟传感器23等其它传感器所反映的物理量与模拟传感器输出电压之间的关系，在此不再赘述。

优选地，控制器12中预先存储的干扰前的传感器电压值来自所述模拟传感器13。在力矩限制器抗扰度测试之前，可以通过模拟传感器13模拟无干扰状态下所需的各种工况，输出干扰前的传感器电压值并通过接收器11发送到控制器12进行存储。

图4为本发明提供的模拟传感器的结构示意图。如图4所示，所述模拟传感器13具有外壳1、安装在外壳1上的连接端子2、调节旋钮3和电源端子4，所述长度模拟传感器21、角度模拟传感器22和压力模拟传感器23设置在所述外壳1内部，其信号输出端分别通过所述连接端子2连接至接收器11，所述调节旋钮3与所述长度模拟传感器21、角度模拟传感器22和压力模拟传感器23的信号输出端分别连接，用于对所述长度模拟传感器21、角度模拟传感器22和压力模拟传感器23输出的长度模拟电压值、角度模拟电压值和压力模拟电压值的大小进行调节，以模拟不同的工况。

在测试过程中，判断所述力矩限制器在干扰下工作正常并不能确定力矩限制器完全未受到影响，这是因为力矩限制器是根据接收到的传感器电压值输出相应的控制信号来进行预警提醒或锁死控制，然而，力矩限制器输出的控制信号也有可能受到干扰影响，而导致控制不准确。

因此，优选情况下，本发明提供的力矩限制器测试装置还包括示波器14，所述控制器12通过CAN总线与该示波器14连接，所述控制器12还用于根据干扰后的电压值输出相应的控制信号到所述示波器14，如图1所示。

所述示波器14是用于将电信号变换成肉眼可见的波形曲线显示在屏幕上，以便于研究各种电现象的变化过程的电子测量仪器，其原理和工作方式为本领域技术人员所公知。利用示波器14可以对电压信号进行监控以便于操作人员的直观判断。

根据本发明的技术方案，采用示波器14监控CAN总线电平的变化情况，该电平的可接受变化范围可以根据实际操作的需要进行设置，当通过示波器14显示的电平超出了设置的可接受范围，则可以判断力矩限制器在干扰情况下工作异常。

由于CAN总线采用屏蔽线缆，示波器14探头不能直接与CAN总线接触，如果破坏CAN总线屏蔽层物理结构，可能引入测试施加的干扰信号，对CAN总线产生影响，使得CAN总线电平的监控失去意义。因此优选地，如图5所示，通过一个三端口分接头来将示波器14连入CAN总线，该接头的一端为CAN总线的进线端口，另一端为CAN总线的出线端口，还有一端为引出CAN总线信号线与示波器14连接的端口，通过该三端口分接头能够较好地保护CAN总线的物理结构。

为了更好地对控制器12的输出信号进行监控，优选情况下，本发明提供的力矩限制器测试装置还包括上位机（未示出），所述控制器12通过CAN总线与所述上位机连接；所述控制器12还用于根据干扰后的电压值输出相应的控制信号到所述上位机；所述上位机还用于对固定时间段内接收到的控制信号进行校验，并根据校验结果确定力矩限制器的受干扰程度。

根据本发明的技术方案，可以通过将控制器12输出的控制信号上传到上位机来判断力矩限制器的工作情况，上位机中预先存储有控制信号的参考数据，可以通过对上位机的程序进行设置，使其对固定时间段内接收到的控制信号进行校验，将其与参考数据进行对比，根据校验结果来判断力矩限制器的受干扰程度。所述固定时间段可以根据实际操作的需要进行设定（例如可以设定为接收100组数据的时间段）。

如图6所示，上位机记录接收到的控制信号数据，并将其与存储的参考数据进行比对校验，在该两组数据不一致的情况下，记录为错误代码。在预定时间段内的多组数据校验完毕后，通过统计错误代码的数量来计算误码率，由此确定力矩限制器的受干扰程度。在误码率高于预定值的情况下，判断力矩限制器受干扰程度高，反之则判断力矩限制器受干扰程度低。

控制器12通过CAN总线与上位机的连接方式同样可以采用上述的三端口分接头，并采用CAN/USB转换器与上位机连接，如图7所示，以便更好地保护CAN总线的物理结构。优选地，可以在CAN总线信号线引出端口通过隔离模块与上位机连接，以保护上位机免受干扰的冲击。

本发明还提供了一种力矩限制器测试方法，该测试方法包括：利用接收器11采集各模拟工况下干扰后的传感器电压值；利用控制器12将干扰后的电压值与预先存储的同一工况下的干扰前的电压值进行比较，并根据比较结果对力矩限制器的工作状态进行判断。

具体地，在比较结果为干扰后的电压值与干扰前的电压值的差值大于第二阈值时，判断力矩限制器在干扰下出现故障；在比较结果为干扰后的电压值与干扰前的电压值的差值在第一阈值与第二阈值之间时，判断所述力矩限制器在干扰下工作异常，其中所述第一阈值小于第二阈值；在比较结果为干扰后的电压值与干扰前的电压值的差值小于或等于第一阈值时，判断所述力矩限制器在干扰下工作正常。

为了方便测试，降低成本，优选情况下，该测试方法还包括利用模拟传感器13输出与物理量对应的模拟电压值作为所述传感器电压值到所述接收器11。优选地，所述预先存储的干扰前的传感器电压值来自所述模拟传感器13。

所述与物理量对应的模拟电压值包括与长度物理量对应的模拟电压值、与角度物理量对应的模拟电压值和与压力物理量对应的模拟电压值。

在测试过程中，判断所述力矩限制器在干扰下工作正常并不能确定力矩限制器完全未受到影响，力矩限制器输出的控制信号也有可能受到干扰影响，而导致控制不准确。因此，优选地，所述测试方法还包括利用控制器12根据干扰后的电压值通过CAN总线输出相应的控制信号到示波器14。可以通过示波器14来观察力矩限制器输出的控制信号，判断力矩限制器在干扰下是否工作异常。

为了更好地对控制器12的输出信号进行监控，优选地，所述测试方法还包括利用控制器12根据干扰后的电压值通过CAN总线输出相应的控制信号到上位机。

本发明还提供了一种力矩限制器测试系统（未示出），该测试系统包括本发明提供的力矩限制器测试装置。

采用本发明提供的力矩限制器测试装置、系统和方法，能够实时获取干扰后的传感器电压值的变化情况，并且判断过程排除了人为因素，由此能够真实准确地获知力矩限制器受干扰的实际情况，为后续数据的分析和问题的解决提供了重要的参考依据。

以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。

Claims (13)

1.一种力矩限制器测试装置，其特征在于，该测试装置包括：

接收器(11)，用于采集各模拟工况下力矩限制器被干扰后的传感器电压值；

控制器(12)，用于将所述力矩限制器被干扰后的传感器电压值与预先存储的同一工况下的力矩限制器被干扰前的传感器电压值进行比较，并根据比较结果对力矩限制器的工作状态进行判断。

2.根据权利要求1所述的测试装置，其特征在于，所述控制器(12)：

在比较结果为所述力矩限制器被干扰后的传感器电压值与所述力矩限制器被干扰前的传感器电压值的差值大于第二阈值时，判断力矩限制器在干扰下出现故障；

在比较结果为所述力矩限制器被干扰后的传感器电压值与所述力矩限制器被干扰前的传感器电压值的差值在第一阈值与第二阈值之间时，判断所述力矩限制器在干扰下工作异常，其中所述第一阈值小于第二阈值；

在比较结果为所述力矩限制器被干扰后的传感器电压值与所述力矩限制器被干扰前的传感器电压值的差值小于或等于第一阈值时，判断所述力矩限制器在干扰下工作正常。

3.根据权利要求1所述的测试装置，其特征在于，该测试装置还包括模拟传感器(13)，该模拟传感器(13)与所述接收器(11)连接，用于输出与物理量对应的模拟电压值作为所述传感器电压值到所述接收器(11)。

4.根据权利要求3所述的测试装置，其特征在于，所述模拟传感器(13)包括长度模拟传感器(21)、角度模拟传感器(22)和压力模拟传感器(23)，用于分别输出与长度物理量对应的模拟电压值、与角度物理量对应的模拟电压值和与压力物理量对应的模拟电压值。

5.根据权利要求1所述的测试装置，其特征在于，所述测试装置还包括示波器(14)，所述控制器(12)通过CAN总线与该示波器(14)连接,所述控制器(12)还用于根据所述力矩限制器被干扰后的传感器电压值输出相应的控制信号到所述示波器(14)。

6.根据权利要求1所述的测试装置，其特征在于，所述测试装置还包括上位机，所述控制器(12)通过CAN总线与所述上位机连接；

所述控制器(12)还用于根据所述力矩限制器被干扰后的传感器电压值输出相应的控制信号到所述上位机；

所述上位机还用于对固定时间段内接收到的控制信号进行校验，并根据校验结果确定所述力矩限制器的受干扰程度。

7.一种力矩限制器测试方法，其特征在于，该测试方法包括：

利用接收器(11)采集各模拟工况下力矩限制器被干扰后的传感器电压值；

利用控制器(12)将所述力矩限制器被干扰后的传感器电压值与预先存储的同一工况下的力矩限制器被干扰前的传感器电压值进行比较，并根据比较结果对力矩限制器的工作状态进行判断。

8.根据权利要求7所述的测试方法，其特征在于，

在比较结果为所述力矩限制器被干扰后的传感器电压值与所述力矩限制器被干扰前的传感器电压值的差值大于第二阈值时，判断力矩限制器在干扰下出现故障；

在比较结果为所述力矩限制器被干扰后的传感器电压值与所述力矩限制器被干扰前的传感器电压值的差值在第一阈值与第二阈值之间时，判断所述力矩限制器在干扰下工作异常，其中所述第一阈值小于第二阈值；

在比较结果为所述力矩限制器被干扰后的传感器电压值与所述力矩限制器被干扰前的传感器电压值的差值小于或等于第一阈值时，判断所述力矩限制器在干扰下工作正常。

9.根据权利要求7所述的测试方法，其特征在于，该测试方法还包括利用模拟传感器(13)输出与物理量对应的模拟电压值作为所述传感器电压值到所述接收器(11)。

10.根据权利要求9所述的测试方法，其特征在于，所述与物理量对应的模拟电压值包括与长度物理量对应的模拟电压值、与角度物理量对应的模拟电压值和与压力物理量对应的模拟电压值。

11.根据权利要求7所述的测试方法，其特征在于，所述测试方法还包括利用控制器(12)根据所述力矩限制器被干扰后的传感器电压值通过CAN总线输出相应的控制信号到示波器(14)。

12.根据权利要求7所述的测试方法，其特征在于，所述测试方法还包括利用控制器(12)根据所述力矩限制器被干扰后的传感器电压值通过CAN总线输出相应的控制信号到上位机。

13.一种力矩限制器测试系统，其特征在于，该测试系统包括权利要求1-6中任一项权利要求所述的力矩限制器测试装置。