CN104344935A - 气动回路测试系统 - Google Patents

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廖跃华
尚昆
崔海坡
李哲龙
沈力行
周勋
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Abstract

一种气动回路测试系统，包括上位机、数据采集模块、信号调理电路、步进电机、气缸、位移传感器、气体压力传感器、电磁阀、电源电路、气源、第一三通接头、单向阀、第二三通接头和安全阀。本发明以上位机为系统控制和测试核心，上位机内设有用户操作测试系统软件，上位机发出控制信号，通过数据采集模块和信号调理电路驱动步进电机，并将气缸末端压力信号反馈回上位机，测试系统软件根据反馈信号，判断气动回路的气密性，并计算压力值。该系统结构简单，制造成本低，操作方便，性能稳定，智能化程度高。

Description

气动回路测试系统
技术领域
本发明涉及一种电子仪器，特别涉及一种气动回路测试系统。
背景技术
气动回路是由各种气动元件组成的，它的气密性良好直接影响到其系统的件能好坏，所以检测气动回路的性能是系统稳定的保障。
步进电机是一种感应电机，它的工作原理是利用电子电路，将直流电变成分时供电的多相时序控制电流，用这种电流为步进电机供电，步进电机才能正常工作，驱动器就是为步进电机分时供电的多相时序控制器。气缸是气压传动中将压缩气体的压力能转换为机械能的气动执行元件。
步进电机配以气缸的组合方式可以有效地检测气动回路的气密性，步进电机可以推动气缸到达相应的容积位置，通过对气缸充气、保压、排气等操作根据相应的标准判断气路系统性能。
发明内容
本发明的目的，就在于解决上述问题，提供一种气动回路测试系统。
本发明的目的是这样实现的：一种气动回路测试系统，其包括：
上位机，内设用户操作测试系统软件，测试时向系统发出控制信号，并根据反馈信号判断气动回路的气密性；
数据采集模块，其与上位机电信相连，将上位机的控制信号传输至步进电机，并将气体压力传感器的压力反馈信号传输至上位机；
信号调理电路，其与数据采集模块电信相连；
步进电机，其与信号调理电路电信相连；
气缸，与步进电机传动相连，由步进电机带动其动作；
位移传感器，安装在气缸上用于检测气缸活塞的位移，并与信号调理电路电信相连将检测到的位移数据传输给信号调理电路；
气体压力传感器，其与信号调理电路电信相连并将检测到的压力数据传输给信号调理电路；
电磁阀，通过气路与气体压力传感器相连；
气动回路，通过气路分别与气缸、电磁阀相连；
电源电路，通过电线分别与步进电机、数据采集模块、信号调理电路、位移传感器、气体压力传感器、电磁阀相连向它们提供工作电源。
所述气动回路包括顺序相连的气源、第一三通接头、单向阀和第二三通接头，第一三通接头的另一接口连接有安全阀；所述气缸和电磁阀分别与第二三通接头的另两个接口相连。
所述上位机与数据采集模块之间采用串口连接、USB总线连接或PCI总线连接。
所述数据采集模块具有模拟量输入AD、模拟量输出DA、数字量输入DI、数字量输出DO功能。
所述电源电路向步进电机提供220V或110V交流电压，并分别向数据采集模块、信号调理电路、位移传感器、气体压力传感器、电磁阀提供24V、12V或5V直流电压。
所述电磁阀采用两位三通、两位四通或两位五通电磁阀。
所述电磁阀为两位三通电磁阀，电磁阀的进气口连接气体压力传感器，常开出口与大气相通，常闭出口通过第二三通接头与气缸相连。
本发明具有结构简单、经济，操作方便，测试结果准确的特点，适用于气动回路性能的测试，可为系统设计、零部件选型、产品检测提供依据。
附图说明
图1是本发明测试系统的结构示意图。
具体实施方式
参见图1，本发明的气动回路测试系统，包括上位机1、数据采集模块2、信号调理电路3、步进电机4、气缸5、位移传感器6、气体压力传感器7、电磁阀8、电源电路9和气动回路，气动回路包括顺序相连的气源10、第一三通接头11、单向阀12和第二三通接头13，第一三通接头11的另一接口连接有安全阀14。
上位机1内设用户操作测试系统软件，上位机通过数据采集模块2向外发送控制信号，经过信号调理电路3控制步进电机4动作，步进电机4根据位移传感器6的反馈信号推动气缸5到达相应的位置，产生一定的容积，气体压力传感器7同时发出压力反馈信号，又通过信号调理电路3、数据采集系模块2反馈至上位机1，上位机1对接收到的信号进行处理，从而判断气动回路的气密性，计算压力值，将结果通过人机界面与操作者交互，并将数据保存。
数据采集模块2与上位机1电信相连，可将上位机1的控制信号通过数字D0口输出至步进电机4，控制它的通断，也可将气体压力传感器7的压力反馈信号通过AD转换输入至上位机1。
信号调理电路3与数据采集模块2电信相连，信号调理电路3具有信号隔离、滤波的功能。
步进电机4与信号调理电路3电信相连，并且与气缸5传动相连。当上位机1发出驱动信号，步进电机4开始工作，根据位移传感器6反馈的信号，推动气缸5到指定位置，产生一定的容积。
位移传感器6是直线位移传感器，其安装在气缸5上用于检测气缸活塞的位移，并与信号调理电路电信相连将检测到的位移数据传输给信号调理电路。
气体压力传感器7与信号调理电路3电信相连并将检测到的压力数据传输给信号调理电路。
电磁阀8通过气路与气体压力传感器7相连。本发明中的电磁阀可以采用两位三通、两位四通或两位五通电磁阀。当采用两位三通电磁阀时，电磁阀的进气口连接气体压力传感器，常开出口与大气相通，常闭出口通过第二三通接头与气缸相连。当上位机1未发出驱动信号，电磁阀8不动作，则气体压力传感器7与大气相通，反馈至上位机1的压力为大气压，当上位机1发出驱动信号，电磁阀8动作，则气体压力传感器7与气缸5相通，反馈至上位机1的压力为气缸5的内部压力。
电源电路9的输入电源为工频交流电220V 50Hz，通过变压和整流，向步进电机提供220V或110V交流电压，并分别向数据采集模块、信号调理电路、位移传感器、气体压力传感器、电磁阀提供24V、12V或5V直流电压。
本发明中的气动回路包括顺序相连的气源10、第一三通接头11、单向阀12和第二三通接头13，第一三通接头11的另一接口连接有安全阀14；气缸5和电磁阀8分别与第二三通接头的另两个接口相连。单向阀12用于气源10单向输出气体，防止气体倒流入，避免漏气，以及损伤气源。安全阀14用于气源10输出管路异常高压的情况下进行泄压，防止压力过高对系统造成损坏，异常高压可能发生于管路堵塞、气源故障、单向阀故障等情况。
本发明中的上位机与数据采集模块之间采用串口连接、USB总线连接或PCI总线连接。
本发明中的数据采集模块具有模拟量输入AD、模拟量输出DA、数字量输入DI、数字量输出DO功能。
本发明的工作过程原理是，启动系统后，设置充气容积，电动机推动气缸到达相应的容积位置，选择压力测量范围，设置允许误差和气压保持时间T，启动气泵向气缸充气，记录时间t1，气压传感器实时检测气缸压力，并通过上位机的气压时间图表显示，到达设定压力值时，记录时间t2，气泵停止，进入保压阶段，当充气周期到达以后，电磁阀动作，气缸内气体排出，当压力降为大气压力或达到规定排气时间时，测试结束停止记录，测试系统计算充气时间t＝t2-t1，保压阶段的气压下降量，以及排气时间，并根据相应的标准判断气路系统性能。

Claims (7)

1.一种气动回路测试系统，其特征在于包括：
上位机，内设用户操作测试系统软件，测试时向系统发出控制信号，并根据反馈信号判断气动回路的气密性
数据采集模块，其与上位机电信相连，将上位机的控制信号传输至步进电机，并将气体压力传感器的压力反馈信号传输至上位机；
信号调理电路，其与数据采集模块电信相连；
步进电机，其与信号调理电路电信相连；
气缸，与步进电机传动相连，由步进电机带动其动作；
位移传感器，安装在气缸上用于检测气缸活塞的位移，并与信号调理电路电信相连将检测到的位移数据传输给信号调理电路；
气体压力传感器，其与信号调理电路电信相连并将检测到的压力数据传输给信号调理电路；
电磁阀，通过气路与气体压力传感器相连；
气动回路，通过气路分别与气缸、电磁阀相连；
电源电路，通过电线分别与步进电机、数据采集模块、信号调理电路、位移传感器、气体压力传感器、电磁阀相连向它们提供工作电源。
2.根据权利要求1所述的气动回路测试系统，其特征在于：所述气动回路包括顺序相连的气源、第一三通接头、单向阀和第二三通接头，第一三通接头的另一接口连接有安全阀；所述气缸和电磁阀分别与第二三通接头的另两个接口相连。
3.根据权利要求1所述的气动回路测试系统，其特征在于：所述上位机与数据采集模块之间采用串口连接、USB总线连接或PCI总线连接。
4.根据权利要求1所述的气动回路测试系统，其特征在于：所述数据采集模块具有模拟量输入AD、模拟量输出DA、数字量输入DI、数字量输出DO功能。
5.根据权利要求1所述的气动回路测试系统，其特征在于：所述电源电路向步进电机提供220V或110V交流电压，并分别向数据采集模块、信号调理电路、位移传感器、气体压力传感器、电磁阀提供24V、12V或5V直流电压。
6.根据权利要求1所述的气动回路测试系统，其特征在于：所述电磁阀采用两位三通、两位四通或两位五通电磁阀。
7.根据权利要求1所述的气动回路测试系统，其特征在于：所述电磁阀为两位三通电磁阀，电磁阀的进气口连接气体压力传感器，常开出口与大气相通，常闭出口通过第二三通接头与气缸相连。
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