CN104656015B - 电磁阀性能参数台式测试设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电磁阀台式测试设备，其包括机箱，用于提供承载；电磁阀性能参数测试电路，安装于所述机箱内；和控制面板，设置于所属机箱的侧面上，分别与所述电磁阀性能参数测试电路和电磁阀连接；电磁阀性能参数测试电路具有供电单元，用于提供电源；测控计算单元，用于提供控制信号；以及信号调理单元，与所述测控计算单元连接。该设备采用有线连接的方式对电磁阀各种特征参数，例如电流、电压、动态电阻进行监测并传输存储到上位机数据库中，同时具备对加热器、热敏电阻通断电控制的功能，本发明通过上述技术方案使得电磁阀台式测试设备具有测量精度高，检测快速，体积小，搬运便携，且具备对电磁阀加热功能等特点。

Description

电磁阀性能参数台式测试设备

技术领域

本发明涉及测试技术领域，尤其涉及一种电磁阀性能参数台式测试设备。

背景技术

电磁阀是用电磁控制的工业设备，是实现机器自动化，减少人力，提高工作效率的重要器件，电磁阀的响应快慢是直接影响电气液控制系统精度的一个重要因素，电磁阀的寿命和可靠性直接影响系统的可靠性和寿命。为了保证电磁阀在生产中的使用顺利进行，确保电磁阀整体稳定性和使用的安全，需通过电磁阀测试设备对电磁阀的性能参数进行测试以确认电磁阀是否符合指标要求。

现有技术中的电磁阀测试设备体积庞大，不适合携带。

发明内容

为了解决现有技术的问题，本发明实施例提供了一种电磁阀台式测试设备，其包括：机箱，用于提供承载；电磁阀性能参数测试电路，安装于所述机箱内，用于对待测试的电磁阀进行性能参数测试；和控制面板，设置于所述机箱的侧面上，分别与所述电磁阀性能参数测试电路和所述电磁阀连接，用于控制所述电磁阀性能参数测试电路对所述电磁阀进行性能参数测试；其中，所述电磁阀性能参数测试电路具有：供电单元，用于提供电源；测控计算单元，用于提供控制信号；和信号调理单元，与所述测控计算单元连接，用于为所述待测试的电磁阀提供驱动以在所述控制信号的控制下给所述待测试的电磁阀提供测试环境，从而使所述待测试的电磁阀正常工作，并提取所述待测试的电磁阀的性能参数的测量信号。

根据如上所述的电磁阀台式测试设备，优选，信号调理单元包括：依次连接的脉冲信号放大电路、MOS管驱动线圈电路和第一电流采集电路，所述脉冲信号放大电路用于放大脉冲控制信号幅值以控制所述MOS管驱动线圈电路的栅源电压，从而使所述MOS管驱动线圈电路工作在饱和状态为所述电磁阀的阀门线圈提供电流通道，所述MOS管驱动线圈电路与所述电磁阀连接；依次连接的恒流源发生电路和第二电流采集电路，所述恒流源发生电路用于在模拟电压控制信号的控制下，产生固定电流以测试电磁阀在恒流状态下性能，所述恒流源发生电路与所述电磁阀连接；电源监控电路，用于监控所述供电单元的电压和电流信号，并在电源控制信号的控制下使所述供电单元供电或断电；以及放大和衰减电路，与所述第一电流采集电路、所述第二电流采集电路、所述电源监控电路连接，用于将所述第一电流采集电路采集的电流信号、所述第二电流采集电路采集的电流信号和所述电源监控电路采集的电压和电流信号转换成电流信号，并进行放大和衰减以利于信号的传输和计算；其中所述控制信号包括：所述脉冲控制信号、所述模拟电压控制信号和所述电源控制信号。

根据如上所述的电磁阀台式测试设备，优选，所述测控计算单元包括：脉冲发生卡，与所述脉冲信号放大电路连接，用于提供脉冲控制信号；DA输出卡，与所述恒流源发生电路连接，用于提供模拟电压控制信号；AD采集卡，与所述电压放大和衰减电路连接，用于接收所述电压放大和衰减电路传送过来的电磁阀的性能参数的测量信号；以及电源信号生成卡，与所述电源监控电路连接，用于根据所述供电单元的电压和电流生成电源控制信号。

根据如上所述的电磁阀台式测试设备，优选，所述机箱呈长方体状，与设置有所述控制面板的机箱的侧面相邻的侧面的上部设置有提手，所述机箱的侧面的下部设置有通风口。

根据如上所述的电磁阀台式测试设备，优选，所述电磁阀的性能参数包括：启动电流、启动电压、启动时间、释放电流时间、释放电压时间、稳态工作电压、电流贮备系数、线圈阻值。

根据如上所述的电磁阀台式测试设备，优选，所述电磁阀台式测量设备还具有16路加热及16路测温功能、可对加热器进行通断电控制。

根据如上所述的电磁阀台式测试设备，优选，所述控制面板包括具有显示屏、键盘、打印机的人机界面接口。

本发明实施例带来的有益效果如下：

(1)需要监测的特征参数如下：启动电流/电压/时间、释放电流/电压/时间，稳态工作电/电压、电流贮备系数、加热器阻值、热敏电阻(或热电偶)阻值、线圈阻值等。

(2)可同时完成两个电磁阀电性能的测试(两阀门共用同一驱动电路)，也可单独完成一个阀门电性能的测试。

(3)可同时完成多个/单个阀门的加热与测温；具备16路加热及16路测温功能。

可以设置加热控制(加热器通断，加热时间)，并采集加热过程中的热敏电阻阻值采集，通过软件将热敏电阻阻值转化为温度值，输出阻值或温度与加热时间的列表和曲线。各路加热与测温之间不相互干扰。

(4)上位机软件系统可实时实现测试数据的存储与显示。

为实现上述目的，本发明提出采用有线连接的方式对电磁阀电性能各种特征参数及加热器、热敏电阻通断电控制、动态电阻进行监测并传输存储到上位机中的数据库中。在上位机中采用VC编程构成快速响应电磁阀电性能特征参数采集系统，实现对网络采集的数据统一管理和分析。

附图说明

图1为本发明实施例提供的电磁阀台式测试设备的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的一种供电控制电路的结构示意图；

图3为本发明实施例提供的一种阀门驱动调理电路的结构示意图；

图4为本发明实施例提供的一种加热器、热敏电阻调理电路的结构示意图；

图5为本发明实施例提供的一种机箱的结构示意图；

图6为本发明实施例提供的一种电磁阀台式测试设备的控制面板示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。

参见图1-6，本发明实施例提供了一种电磁阀台式测试设备，其包括：机箱1、电磁阀性能参数测试电路和控制面板。

机箱1用于提供承载，其呈长方体状，与设置有控制面板的机箱的侧面相邻的侧面10的上部设置有提手11以利于机箱便携，机箱的侧面的下部设置有通风口12。应用时机箱主要功能是承载整个设备的硬件，使其成为一个系统，便于用户应用操作。同时，机柜应结构紧凑、便于运输，具有必要的强度。根据系统的设计要求，将整个测试设备的硬件系统安装到一台定制机箱中。

电磁阀性能参数测试电路安装于所述机箱内，用于对待测试的电磁阀进行性能参数测试，其包括：供电单元，测控计算单元和信号调理单元。

供电单元用于提供电源。供电单元包括：用于为电磁阀供电的阀门供电电源。电磁阀供电可以选用高性能高品质的固纬程控线性电源PSM-6003(0～60V，0～3.3A)。

测控计算单元用于提供控制信号。测控计算机是电磁阀台式测试设备的核心，主要完成电磁阀各项性能参数的测试，包括控制指令的生成、电压、电流、电阻及其它信号的采集，其具有用于输出脉冲控制信号的脉冲发生卡，用于提供模拟电压控制信号的DA输出卡；用于采集电磁阀的性能参数的测量信号的AD采集卡，以及用于生成电源控制信号的电源信号生产卡，电源控制信号用于控制供电单元的供电或断电。实际中，测试设备基于CPCI总线结构，因此具有坚固、可靠、易于扩展、高速等优点。从系统结构图1中可以看出测试设备结构呈模块化，并且具备了一定的扩展空间，如CPCI总线插槽，计算机接口等，选用凌华公司CPCI总线的机箱cPCIS-2501，具有6个CPCI总线插槽，除去1个控制器系统插槽、1块AD、DA功能卡、1块数字量输入输出卡、1块脉冲发生卡外，还剩下2个插槽可供将来硬件扩展。换句话说，测量设备通过利用信号调理单元为被测产品电磁阀提供测试环境，并提供信号采集、转换、驱动、传输的电路；脉冲发生卡、一次性指令卡、DA输出卡为信号调理单元提供控制信号，启动被测产品正常工作；AD采集卡接收信号调理单元传送过来的监测信号，通过CPCI总线传送入监控主机(或上位机)；监控主机负责存储和对数据的进一步处理；测控软件是采用VC开发的关于电磁阀电性能特征参数的数据米集终端。

信号调理单元与测控计算单元连接，用于为待测试的电磁阀提供驱动以在控制信号的控制下给待测试的电磁阀提供测试环境，从而使待测试的电磁阀正常工作，并提取待测试的电磁阀的性能参数的测量信号。

具体地，信号调理单元包括依次连接的脉冲信号放大电路、MOS管驱动线圈电路和第一电流采集电路，脉冲信号放大电路用于放大脉冲控制信号幅值以控制MOS管驱动线圈电路的栅源电压，从而使MOS管驱动线圈电路工作在饱和状态为电磁阀的阀门线圈提供电流通道；依次连接的恒流源发生电路和第二电流采集电路，恒流源发生电路用于在模拟电压控制信号的控制下，产生固定电流以测试电磁阀在恒流状态下性能；电源监控电路，用于监控供电单元的电压和电流信号，并在电源控制信号的控制下使供电单元供电或断电；以及放大和衰减电路，与第一电流采集电路、第二电流采集电路、电源监控电路连接，用于将第一电流采集电路、第二电流采集电路和电源监控电路采集的电流或电压信号转换成电压信号，并进行放大和衰减以利于所述信号的传输和计算。其中，控制信号包括：脉冲控制信号、模拟电压控制信号和电源控制信号。

换言之，信号调理单元(或称为阀门驱动调理电路)主要功能为：(1)放大脉冲信号幅值，用以控制MOS管栅源电压，从而使其工作在饱和状态，为阀门线圈提供电流通道；(2)继电器控制阀门供电电源，监控供电电源的电压、电流信号；(3)使用DA输出模拟电压信号控制恒流源发生电路，产生固定电流测试电磁阀在恒流状态下性能；(4)电流采集电路(即第一电流采集电路、第二电流采集电路)，配备信号放大、衰减电路供AD通道采集。阀门驱动调理电路主要包括脉冲信号放大电路、MOS管驱动线圈电路、线圈电流采集放大电路(即第一电流采集电路、第二电流采集电路)、恒流源发生电路、电源监控电路等组成，其结构框图如图3所示。也就是说：测量设备通过信号调理单元为被测产品提供驱动电路，利用特定的功能板卡产生必需的脉冲信号、数字TTL电平信号、模拟电压信号等，为驱动电路提供控制信号，从而使被测产品正常工作，提取便于测量的变量，通过信号调理后由AD通道采集、转换，从而得到所需数据，继而通过公式转换获取其他各种特征参数。

由于在信号调理单元中需要对数字信号、模拟信号进行隔离、放大或衰减，需要用到多路独立的不同幅值的电源，主要有+5V/2A；±15V/1.0A，因此供电单元还包括辅助电源。为了保证信号采样的精度，避免电源噪声带来的干扰和误差，以及电源设备自检和校准的方便，信号挑理单元的电源尽量采用线性电源。选用朝阳电源模块可以满足要求。

在设定好功率电源和信号电源的输出值后，一般不会改变。为了便于测试工作方便、快速的进行，测试设备中增加了对被测产品电磁阀的电源监控电路(或称为供电控制电路)。在设定好被测参数启动测试程序时，系统自动对被测产品电磁阀供电，当测试完成后，系统自动完成对被测产品电磁阀的断电。电源监控电路包括：继电控制电路，电压、电流采集电路。该部分功能由继电控制电路实现。在供电之前首先要对电源进行监测，确定电源电压准确无误之后，再对被测对象进行上电操作。在整个测试过程中，必须保持对供电电源的监控，一旦供电电源出现异常，必须迅速断电。供电控制电路原理图如图2所示，其中L2为供电指示。

为了保存测试的数据利于对电磁阀进行分析，本发明实施例提供的电磁阀台式测试设备还通过以太网与上位机进行连接，上位机中的测控软件是采用VC开发的关于电磁阀电性能特征参数的数据采集终端。

上位机的功能如下：

1)电磁阀电性能特征参数监测系统实时监测电磁阀的各电性能特征参数，实时显示电磁阀各电性能特征参数的数值。当管理人员需要察看相应参数时，能随时响应，并能给出监测结果：对电磁阀电性能特征参数分别以数字、图形、表格以及曲线等形式进行显示。

2)进行数据管理，包括对管理人员的编号、用户名、口令、传感器节点的基本数据、检测数据等的管理。实现禁止非法用户的登陆，基本数据的完备、监测数据的及时更新，登陆用户的适时记载等功能。

3)根据情况需求，对传感器节点的电流、阻值、绝缘、温度超过预先设定的警界值进行报警，并在界面显示报警点的具体位置。

4)对系统硬件的一些参数，包括I/O接口、警界值等进行设制。警界值在不同时间、不同气候条件下是不同的，为了检测科学合理，必须及时变更警界值，保证报警准确。

5)对测量的电磁阀电性能特征参数记录进行存档、备份、删除，以备历史数据的查询、数据恢复；

6)查询功能：可以根据监测物理量对实时数据、历史数据进行查询或进行走势曲线分析。

7)系统设置：为保证用户在任何情况下，都能良好地运行，允许用户对系统的测量时间间隔、电磁阀电性能特征参数上下限、保存时间间隔、登录用户名、口令等参数进行设置。

8)系统的打印一律可实行在线打印，即打印的同时不影响系统的其它操作。

可以对数据库中的数据进行统计、汇总及打印。数据打印包括以下的打印方式：监测参数值的表格打印、分布点打印、曲线打印等。a：自动打印：报警打印，报表打印。b：请求打印：历史趋势打印，实时趋势打印，屏幕拷贝。根据快速响应电磁阀台式测试设备的实际需求，并且为今后的产品使用提供科学依据，针对电磁阀电性能参数进行实时在线监测，开发电磁阀电性能参数台式测试设备与软件，以方便对所采数据进行了分析研究。

设置于机箱的侧面上，分别与电磁阀性能参数测试电路和电磁阀连接，用于控制电磁阀性能参数测试电路对电磁阀进行性能参数测试。控制面板设置有人机界面接口。为了便于操作人员识别电磁阀现在的性能参数测试状态，在控制面板上还设置有信显示单元，例如显示屏。

本发明实施例提供的电磁阀台式测试设备还具有16路加热器通断电控制；16路热敏电阻温度采集以及测试流程的控制。

在控制面板上还设置有加热接线端子。加热器供电选用固纬可编程开关电源PSH-3610(0～36V，0～10A)，可以满足16路加热器的电压电流需求。温度测试中，热敏电阻的供电电源采用+5V供电，选用朝阳线性电源。

加热器及热敏电阻调理电路主要包括TTL电平信号放大电路、MOS管驱动加热器电路、加热器电阻采集电路、热敏电阻驱动电路、热敏电阻阻值采集电路、信号放大、衰减电路、电源监控电路等组成，其结构框图如图4所示。该加热器及热敏电阻调理电路主要功能为：(1)放大TTL电平信号，用以控制MOS管栅源电压，从而使其工作在饱和状态，为加热器提供电流通道；(2)继电器控制热敏电阻测试电路通断，实现16路独立控制；(3)电流采集电路，转换成电压信号，配备信号放大、衰减电路供AD通道采集；(4)继电器控制加热器、热敏电阻供电电源通断，监测电源电压。

本发明公开了一种电磁阀台式测试设备，采用有线连接的方式对电磁阀各种特征参数(电流、电压、动态电阻等)进行监测并传输存储到上位机数据库中，同时具备对加热器、热敏电阻通断电控制的功能，包括测控计算机单元、信号调理单元、供电单元和若干信号显示单元等。系统通过信号调理单元为被测产品提供驱动电路，利用特定的功能板卡产生必需的脉冲信号、数字TTL电平信号、模拟电压信号等，为驱动电路提供控制信号，从而使被测产品正常工作，提取便于测量的变量，通过信号调理后由AD通道采集、转换，从而得到所需数据，继而通过公式转换获取其他各种特征参数。其中，信号调理单元负责为被测产品提供测试环境，并提供信号采集、转换、驱动、传输的电路；脉冲发生卡、一次性指令卡(例如TTL数字信号发生卡)、DA输出卡为信号调理单元提供控制信号，启动被测产品正常工作；AD采集卡接收信号调理单元传送过来的监测信号，通过CPCI总线传送入监控主机；监控主机负责存储和对数据的进一步处理；测控软件是采用VC开发的关于电磁阀电性能特征参数的数据采集终端。该设备具有测量精度高，检测快速，体积小，搬运便携，且具备对电磁阀加热功能等特点。

需要监测的特征参数如下：启动电流/电压/时间、释放电流/电压/时间，稳态工作电/电压、电流贮备系数、加热器阻值、热敏电阻(或热电偶)阻值、线圈阻值等。此测试设备针对传统的电磁阀测试设备体积庞大，不适合随身携带等缺点，设计一种便于检测电磁阀性能指标的、图形化人机界面、使用简单、测试精度高、安全可靠的电磁阀响应特性及电性能参数的台式测试仪器。该台式电磁阀测试设备通过前向采样通道、数据输出模块、人机交互模块，严格按照测试规范对电磁阀自动进行检测，完成测试数据的自动记录与处理，为判断产品的工作性能，提供直观、准确、可靠的数据，提高测试工作的方便程度，数据的准确度，保证了产品的质量。

综上所述，本发明实施例带来的有益效果如下：

(1)可同时完成两个电磁阀电性能的测试(两阀门共用同一驱动电路)，也可单独完成一个阀门电性能的测试。

(2)可同时完成多个/单个阀门的加热与测温；具备16路加热及16路测温功能。

可以设置加热控制(加热器通断，加热时间)，并采集加热过程中的热敏电阻阻值采集，通过软件将热敏电阻阻值转化为温度值，输出阻值或温度与加热时间的列表和曲线。各路加热与测温之间不相互干扰。

(3)上位机软件系统可实时实现测试数据的存储与显示。通过采用有线连接的方式对电磁阀电性能各种特征参数及加热器、热敏电阻通断电控制、动态电阻进行监测并传输存储到上位机中的数据库中。在上位机中采用VC编程构成快速响应电磁阀电性能特征参数采集系统，实现对网络采集的数据统一管理和分析。

本发明未详细说明部分属本领域技术人员公知常识。

Claims (7)

1.一种电磁阀台式测试设备，其特征在于，所述电磁阀台式测试设备包括：

机箱，用于提供承载；

电磁阀性能参数测试电路，安装于所述机箱内，用于对待测试的电磁阀进行性能参数测试；以及

控制面板，设置于所述机箱的侧面上，分别与所述电磁阀性能参数测试电路和所述电磁阀连接，用于控制所述电磁阀性能参数测试电路对所述电磁阀进行性能参数测试；

其中，所述电磁阀性能参数测试电路具有：

供电单元，用于提供电源；

测控计算单元，用于提供控制信号；以及

信号调理单元，与所述测控计算单元连接，用于为所述待测试的电磁阀提供驱动以在所述控制信号的控制下给所述待测试的电磁阀提供测试环境，从而使所述待测试的电磁阀正常工作，并提取所述待测试的电磁阀的性能参数的测量信号，

其中所述信号调理单元包括依次连接的脉冲信号放大电路、MOS管驱动线圈电路和第一电流采集电路；依次连接的恒流源发生电路和第二电流采集电路；电源监控电路；电压放大和衰减电路。

2.根据权利要求1所述的电磁阀台式测试设备，其特征在于：

在信号调理单元中，

所述脉冲信号放大电路用于放大脉冲控制信号幅值以控制所述MOS管驱动线圈电路的栅源电压，从而使所述MOS管驱动线圈电路工作在饱和状态为所述电磁阀的阀门线圈提供电流通道，所述MOS管驱动线圈电路与所述电磁阀连接；

所述恒流源发生电路用于在模拟电压控制信号的控制下，产生固定电流以测试电磁阀在恒流状态下性能，所述恒流源发生电路与所述电磁阀连接；

所述电源监控电路用于监控所述供电单元的电压和电流信号，并在电源控制信号的控制下使所述供电单元供电或断电；

所述电压放大和衰减电路与所述第一电流采集电路、所述第二电流采集电路、所述电源监控电路连接，用于将所述第一电流采集电路采集的电流信号、所述第二电流采集电路采集的电流信号和所述电源监控电路采集的电压和电流信号转换成电流信号，并进行放大和衰减以利于信号的传输和计算；

其中所述控制信号包括：所述脉冲控制信号、所述模拟电压控制信号和所述电源控制信号。

3.根据权利要求2所述的电磁阀台式测试设备，其特征在于，所述测控计算单元包括：

脉冲发生卡，与所述脉冲信号放大电路连接，用于提供脉冲控制信号；

DA输出卡，与所述恒流源发生电路连接，用于提供模拟电压控制信号；

AD采集卡，与所述电压放大和衰减电路连接，用于接收所述电压放大和衰减电路传送过来的电磁阀的性能参数的测量信号；以及

电源信号生成卡，与所述电源监控电路连接，用于根据所述供电单元的电压和电流生成电源控制信号。

4.根据权利要求1所述的电磁阀台式测试设备，其特征在于，所述机箱呈长方体状，与设置有所述控制面板的机箱的侧面相邻的侧面的上部设置有提手，所述机箱的侧面的下部设置有通风口。

5.根据权利要求1所述的电磁阀台式测试设备，其特征在于，所述电磁阀的性能参数包括：启动电流、启动电压、启动时间、释放电流时间、释放电压时间、稳态工作电压、电流贮备系数、线圈阻值。

6.根据权利要求1所述的电磁阀台式测试设备，其特征在于，所述电磁阀台式测试设备还具有16路加热及16路测温功能、可对加热器进行通断电控制。

7.根据权利要求1所述的电磁阀台式测试设备，其特征在于，所述控制面板包括具有显示屏、键盘、鼠标和打印机设备的人机界面接口。