CN103048125A

CN103048125A - 一种高频制动实验台的控制系统

Info

Publication number: CN103048125A
Application number: CN2012105308077A
Authority: CN
Inventors: 刘宇澄; 洪灵; 徐爱群; 贾相武; 宋小文; 王耘; 胡树根
Original assignee: Zhejiang University ZJU
Current assignee: Zhejiang University ZJU
Priority date: 2012-12-11
Filing date: 2012-12-11
Publication date: 2013-04-17
Anticipated expiration: 2032-12-11
Also published as: CN103048125B

Abstract

本发明涉及一种制动实验台控制系统,尤其是涉及一种基于超磁致伸缩材料的高频制动实验台控制系统。一种精密数控圆锥滚子轴承内圈凸度成形磨床的控制系统，其特征在于，包括高频制动实验台控制器、计算机、数据采集卡、变频器、减速电机、电磁离合器、制动盘、接触传感器、脉冲编码器、驱动器、伺服电机、滚珠丝杠滑台、限位器、继电器、冷却液泵、冷却液站、液位传感器、电磁阀、PWM风扇、非接触电流传感器、温度传感器、信号发生器、线性功率放大器、数字示波器、激励线圈、超磁致伸缩驱动器、压力传感器、位移传感器等；该系统实现了对超磁致伸缩材料的性能测试以及高频制动的实验控制，且具有可调节性好、安全性高等特点。

Description

一种高频制动实验台的控制系统

技术领域

本发明涉及实验台的控制系统，尤其涉及一种高频制动实验台的控制系统。

背景技术

随着科学的进步，高速加工作为先进的机械制造手段，在发达国家引起了广泛的关注并得到迅速发展。对于高速机械加工来讲，快速定位是非常重要的技术。随着加工速度和精度的提高，系统定位精度也需要相应的提高。同时为了提高工作效率，还要求定位系统响应迅速，加速、制动迅速以便实现快速定位。但是常规的制动技术很难实现高速度高精度的定位要求，因此亟需探索高频制动机理，并开发高频制动实验台控制系统来满足高频制动实验的控制与测试的需求。

超磁致伸缩材料是一种新兴的智能材料，其尺寸伸缩可随外加磁场成比例变化，且磁致伸缩系数远大于传统的磁致伸缩材料，更具有响应快速、输出力强、应变大、功率密度高以及可靠性好等特点。截止到目前，国内外均有针对GMM在不同领域的应用开展的研究，应用面涉及航空航天、国防军工、电子、机械、石油、纺织、农业等诸多领域，大大促进了相关产业的技术进步。由于超磁致伸缩材料具有以上优点，因此非常适合用于作为高频制动实验台的驱动原件。

目前，国际上已有实验采用压电陶瓷材料来构建高频制动实验台；但是压电陶瓷应变系数低、输出力小、机电耦合系数小、耐热性差，因此相对于超磁致伸缩材料，在应用于高频制动方面中具有较大的局限性。而目前尚未有将超磁致伸缩材料应用于制动系统的先例，也未有任何相关的控制系统对基于超磁致伸缩材料的高频制动实验台提供控制支持。现在人们渴望一种基于超磁致伸缩材料的高频制动实验台控制系统来解决现实中的问题。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的是提供一种高频制动实验台的控制系统。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：高频制动实验台的控制系统，包括高频制动实验台控制器、计算机、数据采集卡、变频器、减速电机、电磁离合器、制动盘、接触传感器、脉冲编码器、驱动器、伺服电机、滚珠丝杠滑台、限位器、继电器、冷却液泵、冷却液站、液位传感器、电磁阀、PWM风扇、非接触电流传感器、温度传感器、信号发生器、线性功率放大器、数字示波器、激励线圈、超磁致伸缩驱动器、压力传感器、位移传感器、电流过大指示灯、温度过高指示灯、接触指示灯、冷却液开闭指示灯、手摇脉冲发生器，高频制动实验台控制器分别与PWM风扇、电磁阀、电磁离合器、手摇脉冲发生器、冷却液开闭指示灯、接触指示灯、温度过高指示灯、电流过大指示灯连接，高频制动实验台控制器与变频器、减速电机、电磁离合器、制动盘、脉冲编码器顺次连接并构成回路，高频制动实验台控制器与变频器、减速电机、电磁离合器、制动盘、脉冲编码器、数据采集卡、计算机顺次连接，高频制动实验台控制器与变频器、减速电机、电磁离合器、制动盘、接触传感器顺次连接并构成回路，高频制动实验台控制器与驱动器、伺服电机、滚珠丝杠滑台、限位器顺次连接并构成回路，高频制动实验台控制器与驱动器、伺服电机、滚珠丝杠滑台、超磁致伸缩驱动器顺次连接，高频制动实验台控制器与继电器、冷却液泵、冷却液站、液位传感器顺次连接并构成回路，高频制动实验台控制器与继电器、冷却液泵、冷却液站、电磁阀顺次连接，计算机与信号发生器、线性功率放大器、数字示波器顺次连接并构成回路，计算机与信号发生器、线性功率放大器、激励线圈、非接触电流传感器、高频制动实验台控制器顺次连接，计算机与信号发生器、线性功率放大器、激励线圈、温度传感器、高频制动实验台控制器顺次连接，计算机与信号发生器、线性功率放大器、激励线圈、超磁致伸缩驱动器、接触传感器、高频制动实验台控制器顺次连接，计算机与信号发生器、线性功率放大器、激励线圈、超磁致伸缩驱动器、压力传感器、数据采集卡顺次连接并构成回路，计算机与信号发生器、线性功率放大器、激励线圈、超磁致伸缩驱动器、位移传感器、数据采集卡顺次连接并构成回路。

本发明的有益效果是，实现了砂轮的定期修整，从而保证了工件被加工面的质量，同时杜绝了润滑油的浪费，及由润滑油排放所带来的环境污染。

附图说明

图1是高频制动实验台的控制系统的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图详细本发明的实施方式：

在图1中，高频制动实验台的控制系统包括高频制动实验台控制器、计算机、数据采集卡、变频器、减速电机、电磁离合器、制动盘、接触传感器、脉冲编码器、驱动器、伺服电机、滚珠丝杠滑台、限位器、继电器、冷却液泵、冷却液站、液位传感器、电磁阀、PWM风扇、非接触电流传感器、温度传感器、信号发生器、线性功率放大器、数字示波器、激励线圈、超磁致伸缩驱动器、压力传感器、位移传感器、电流过大指示灯、温度过高指示灯、接触指示灯、冷却液开闭指示灯、手摇脉冲发生器，高频制动实验台控制器分别与PWM风扇、电磁阀、电磁离合器、手摇脉冲发生器、冷却液开闭指示灯、接触指示灯、温度过高指示灯、电流过大指示灯连接，高频制动实验台控制器与变频器、减速电机、电磁离合器、制动盘、脉冲编码器顺次连接并构成回路，高频制动实验台控制器与变频器、减速电机、电磁离合器、制动盘、脉冲编码器、数据采集卡、计算机顺次连接，高频制动实验台控制器与变频器、减速电机、电磁离合器、制动盘、接触传感器顺次连接并构成回路，高频制动实验台控制器与驱动器、伺服电机、滚珠丝杠滑台、限位器顺次连接并构成回路，高频制动实验台控制器与驱动器、伺服电机、滚珠丝杠滑台、超磁致伸缩驱动器顺次连接，高频制动实验台控制器与继电器、冷却液泵、冷却液站、液位传感器顺次连接并构成回路，高频制动实验台控制器与继电器、冷却液泵、冷却液站、电磁阀顺次连接，计算机与信号发生器、线性功率放大器、数字示波器顺次连接并构成回路，计算机与信号发生器、线性功率放大器、激励线圈、非接触电流传感器、高频制动实验台控制器顺次连接，计算机与信号发生器、线性功率放大器、激励线圈、温度传感器、高频制动实验台控制器顺次连接，计算机与信号发生器、线性功率放大器、激励线圈、超磁致伸缩驱动器、接触传感器、高频制动实验台控制器顺次连接，计算机与信号发生器、线性功率放大器、激励线圈、超磁致伸缩驱动器、压力传感器、数据采集卡顺次连接并构成回路，计算机与信号发生器、线性功率放大器、激励线圈、超磁致伸缩驱动器、位移传感器、数据采集卡顺次连接并构成回路。

用作测试位移输出量用途时，超磁致伸缩驱动器经由滚珠丝杠滑台、伺服电机、驱动器，受高频制动实验台控制器控制，移动到距离制动盘垂直距离5cm以上的位置；超磁致伸缩驱动器经由信号发生器、线性功率放大器、激励线圈，受计算机控制，实现位移的输出；位移经由位移传感器、数据采集卡，由计算机记录；同时线性功率放大器输出的线圈输入信号经由数字示波器实时显示，并由计算机记录；冷却液经由电磁阀、冷却液站、冷却液泵、继电器，受高频制动实验台控制器的控制，实现对激励线圈的冷却；PWM风扇受高频制动控制器控制，对冷却液进行冷却；液位传感器对冷却液站的液位进行监控，防止冷却液用尽；非接触电流传感器对激励线圈上的电流进行监控，防止电流过大损坏设备；温度传感器对激励线圈的温度进行监控，并将温度反馈回高频制动实验台控制系统，实现对PWM风扇转速进行控制，并避免线圈过热损坏；限位器对滚珠丝杠滑台位置进行监控，防止滚珠丝杠滑台移动超程。

用作测试阻断力用途时，超磁致伸缩驱动器经由滚珠丝杠滑台、伺服电机、驱动器，受高频制动实验台控制器控制，移动到与制动盘接触的位置；超磁致伸缩驱动器经由信号发生器、线性功率放大器、激励线圈，受计算机控制，实现压力的输出；压力经由压力传感器、数据采集卡，由计算机记录；同时线性功率放大器输出的线圈输入信号经由数字示波器实时显示，并由计算机记录；冷却液经由电磁阀、冷却液站、冷却液泵、继电器，受高频制动实验台控制器的控制，实现激励线圈的冷却；PWM风扇受高频制动控制器控制，对冷却液进行冷却；液位传感器对冷却液站的液位进行监控，防止冷却液用尽；非接触电流传感器对激励线圈上的电流进行监控，防止电流过大损坏设备；温度传感器对激励线圈的温度进行监控，并将温度反馈回高频制动实验台控制系统，实现对PWM风扇转速进行控制，并避免线圈过热损坏；限位器对滚珠丝杠滑台位置进行监控，防止滚珠丝杠滑台移动超程。

用于高频制动实验时，超磁致伸缩驱动器经由滚珠丝杠滑台、伺服电机、驱动器，受高频制动实验台控制器控制，移动到距制动盘指定距离处；制动盘经由电磁离合器、减速电机、变频器，受高频制动实验台控制器控制转动；脉冲编码器实现对制动盘转速的测量并反馈回高频制动实验台控制器实现对实验转速的闭环控制；实验开始时，电磁离合器受高频制动实验台控制器控制，使制动盘与减速电机分离；同时超磁致伸缩驱动器经由激励线圈、线性功率放大器、信号发生器，受计算机控制进行动作，与制动盘摩擦；脉冲编码器实现对制动盘转速的实时测量，并经由数据采集卡，将数据上传至计算机；冷却液经由电磁阀、冷却液站、冷却液泵、继电器，受高频制动实验台控制器的控制，实现激励线圈的冷却；PWM风扇受高频制动控制器控制，对冷却液进行冷却；液位传感器对冷却液站的液位进行监控，防止冷却液用尽；非接触电流传感器对激励线圈上的电流进行监控，防止电流过大损坏设备；温度传感器对激励线圈的温度进行监控，并将温度反馈回高频制动实验台控制系统，实现对PWM风扇转速进行控制，并避免线圈过热损坏；限位器对滚珠丝杠滑台位置进行监控，防止滚珠丝杠滑台移动超程。

Claims

1.一种高频制动实验台的控制系统，其特征在于包括高频制动实验台控制器、计算机、数据采集卡、变频器、减速电机、电磁离合器、制动盘、接触传感器、脉冲编码器、驱动器、伺服电机、滚珠丝杠滑台、限位器、继电器、冷却液泵、冷却液站、液位传感器、电磁阀、PWM风扇、非接触电流传感器、温度传感器、信号发生器、线性功率放大器、数字示波器、激励线圈、超磁致伸缩驱动器、压力传感器、位移传感器、电流过大指示灯、温度过高指示灯、接触指示灯、冷却液开闭指示灯、手摇脉冲发生器；高频制动实验台控制器分别与PWM风扇、电磁阀、电磁离合器、手摇脉冲发生器、冷却液开闭指示灯、接触指示灯、温度过高指示灯、电流过大指示灯连接，高频制动实验台控制器与变频器、减速电机、电磁离合器、制动盘、脉冲编码器顺次连接并构成回路，高频制动实验台控制器与变频器、减速电机、电磁离合器、制动盘、脉冲编码器、数据采集卡、计算机顺次连接，高频制动实验台控制器与变频器、减速电机、电磁离合器、制动盘、接触传感器顺次连接并构成回路，高频制动实验台控制器与驱动器、伺服电机、滚珠丝杠滑台、限位器顺次连接并构成回路，高频制动实验台控制器与驱动器、伺服电机、滚珠丝杠滑台、超磁致伸缩驱动器顺次连接，高频制动实验台控制器与继电器、冷却液泵、冷却液站、液位传感器顺次连接并构成回路，高频制动实验台控制器与继电器、冷却液泵、冷却液站、电磁阀顺次连接，计算机与信号发生器、线性功率放大器、数字示波器顺次连接并构成回路，计算机与信号发生器、线性功率放大器、激励线圈、非接触电流传感器、高频制动实验台控制器顺次连接，计算机与信号发生器、线性功率放大器、激励线圈、温度传感器、高频制动实验台控制器顺次连接，计算机与信号发生器、线性功率放大器、激励线圈、超磁致伸缩驱动器、接触传感器、高频制动实验台控制器顺次连接，计算机与信号发生器、线性功率放大器、激励线圈、超磁致伸缩驱动器、压力传感器、数据采集卡顺次连接并构成回路，计算机与信号发生器、线性功率放大器、激励线圈、超磁致伸缩驱动器、位移传感器、数据采集卡顺次连接并构成回路。