CN105353334A - 通过伺服电机控制模拟热电阻的输出模型及其操作方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种通过伺服电机控制模拟热电阻的输出模型及其操作方法，所述模型中伺服电机驱动电路连接于单片机与伺服电机之间，伺服电机通过联轴器与精密电位器相连；反馈电路的一端与精密电位器的输出端连接，另一端连接于单片机与采样电阻之间；所述方法包括步骤1：将精密电位器与采样电阻串联连接；步骤2：计算输出模型的实际输出电阻R_out；步骤3：向伺服电机驱动电路输出脉冲信号，驱动伺服电机转动。与现有技术相比，本发明提供的一种通过伺服电机控制模拟热电阻的输出模型及其操作方法，克服了现有电阻输出模型存在的输出电阻不连续、输出精度差，输出电阻非线性变化、抗干扰能力差的缺陷，满足依据电阻输出模型校验智能组件的要求。

Description

通过伺服电机控制模拟热电阻的输出模型及其操作方法

技术领域

本发明涉及检测技术领域，具体涉及一种通过伺服电机控制模拟热电阻的输出模型及其操作方法。

背景技术

智能变压器是计算机技术、电力电子技术和通信技术和变压器技术不断融合的结果，主要由变压器基本部件和智能组件组成。其中，智能组件是智能变压器的核心部分。

变压器的油面温度和环境温度等信号是变压器智能组件监控的重要内容。目前，还没有针对智能组件测温功能进行校验的电阻输出模型。可以模拟智能组件测温原理的现有电阻输出模型大致可以归纳为两类：一是电阻网络模型，二是JFET可变电阻模型，但这两种模型都有较大缺陷：

①：电阻网络模型

智能组件的测量电阻测量范围为80-190欧姆，误差要求小于0.3欧姆。按照这个要求，该模型需要的最少电阻个数为个，需要元器件数过多，实用性较差。

②：JFET可变电阻模型

由于可变电阻的电压差很小，导致电压动态范围狭窄。该模型与智能组件连接后，从连接端口引入一个比较大的电压信号，可能会使该模型失效或电压动态范围进一步缩小，达不到校验智能组件的要求。

因此，需要提供一种电阻输出精度很高，抗干扰能力很强，满足智能组件校验要求的模拟热电阻的输出模型。

发明内容

为了满足现有技术的需要，本发明提供了一种通过伺服电机控制模拟热电阻的输出模型及其操作方法。

第一方面，本发明中通过伺服电机控制模拟热电阻的输出模型的技术方案是：

所述模型包括单片机、伺服电机、伺服电机驱动电路、精密电位器、采样电阻和反馈电路；

所述伺服电机驱动电路连接于单片机与伺服电机之间，所述伺服电机通过联轴器与精密电位器相连；

所述反馈电路的一端与精密电位器的输出端连接，另一端连接于单片机与采样电阻之间。

优选的，所述反馈电路包括继电器、第一端子、第二端子和第三端子；

所述继电器的输入端与所述单片机连接，输出端与第三端子连接；所述精密电位器的输出端也与第三端子连接；

所述第一端子与所述输出模型的输出端子排连接，第二端子连接于单片机与采样电阻之间；

优选的，所述第三端子与第一端子滑动连接，或者第三端子与第二端子滑动连接；

优选的，所述采样电阻依次通过A/D采样电路和A/D放大电路接入所述单片机；

优选的，所述伺服电机驱动电路通过光耦转换电路接入所述单片机。

第二方面，本发明中通过伺服电机控制模拟热电阻的输出模型的技术方案是：

所述方法包括：

步骤1：将反馈电路中的第三端子与第二端子连接，则精密电位器与采样电阻串联连接；

步骤2：单片机采集所述精密电位器和采样电阻组成的串联支路的电压V，以及采样电阻两端的电压V_s，依据电压V和电压V_s计算所述输出模型的实际输出电阻R_out；

步骤3：单片机依据所述实际输出电阻R_out和预置电阻R的阻值差ΔR，向伺服电机驱动电路输出脉冲信号；伺服电机驱动电路依据所述脉冲信号，驱动伺服电机转动。

优选的，所述步骤2中实际输出电阻R_out的计算公式为：

$R_{out}=\frac{r_s}{{\mathrm{VR}}_s}---\left(1\right)$

其中，R_s为采样电阻的阻值；

优选的，所述步骤3中单片机向伺服电机驱动电路输出脉冲信号，包括：

步骤31：比较所述阻值差ΔR和阈值电阻R_thres：

若|ΔR|＞R_thres，执行步骤32；若|ΔR|＜R_thres，执行步骤33；

步骤32：计算伺服电机的动作脉冲数N，其计算公式为：

$N=\frac{\mathrm{\Δ}R\×P0}{R0}---\left(2\right)$

若ΔR＞0则驱动伺服电机逆时针转动，并返回步骤2；若ΔR＜0则驱动伺服电机顺时针转动，并返回步骤2；

其中，ΔR＝R-R_out，R0为精密电位器的最大阻值，P0为伺服电机转动一圈的脉冲数；

步骤33：比较所述阻值差ΔR和电阻精度R_m：

若|ΔR|＞R_m，执行步骤34；若|ΔR|＜R_m，执行步骤35；

步骤34：若ΔR＞0则驱动伺服电机逆时针转动一定角度，并返回步骤33；若ΔR＜0则驱动伺服电机顺时针转动一定角度，并返回步骤33；其中，ΔR＝R-R_out；

步骤35：停止调整精密电位器，将反馈电路中的第三端子与第一端子连接。

与最接近的现有技术相比，本发明的优异效果是：

1、本发明提供的一种通过伺服电机控制模拟热电阻的输出模型，克服了现有电阻输出模型存在的输出电阻不连续、输出精度差，输出电阻非线性变化、抗干扰能力差的缺陷，满足依据电阻输出模型校验智能组件的要求；

2、本发明提供的一种通过伺服电机控制模拟热电阻的输出模型，结构简单、使用元件少、成本低，可以用于智能组件校验装置的研发。

附图说明

下面结合附图对本发明进一步说明。

图1：本发明实施例中一种通过伺服电机控制模拟热电阻的输出模型结构示意图；

图2：本发明实施例中通过伺服电机控制模拟热电阻的输出模型的操作方法流程示意图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

本发明中通过伺服电机控制模拟热电阻的输出模型的实施例如图1所示，具体为：

该输出模型包括单片机、伺服电机、伺服电机驱动电路、精密电位器、采样电阻、反馈电路和输出端子排。其中，

(1)伺服电机驱动电路连接于单片机与伺服电机之间，并通过光耦转换电路接入单片机。

(2)伺服电机通过联轴器与精密电位器相连；

(3)反馈电路的一端与精密电位器的输出端连接，另一端连接于单片机与采样电阻之间。

本实施例中反馈电路包括继电器、第一端子、第二端子和第三端子。

继电器的输入端与单片机连接，输出端与第三端子连接，精密电位器的输出端也与第三端子连接。第一端子与输出端子排连接。第二端子连接于单片机与采样电阻之间。

第三端子与第一端子滑动连接，或者第三端子与第二端子滑动连接。

(4)采样电阻依次通过A/D采样电路和A/D放大电路接入所述单片机。

本发明中通过伺服电机控制模拟热电阻的输出模型操作方法包括，首先在单片机中初始化输出模型的相关参数，输出模型校验开始后单片机向精密定位器和采样电阻输出恒流源，电流信号在二者两端产生压降，经过反馈电路采集器电压信号，并由A/D放大电路放大后发送到单片机，该输出模型的实施例如图2所示，具体步骤为：

1、将反馈电路中的第三端子与第二端子连接，则精密电位器与采样电阻串联连接。

2、在单片机中初始化输出模型的相关参数，包括：采用电阻的阻值R_s、精密定位器的电阻值R_p、预置电阻R、阈值电阻R_thres、电阻精度R_m和精密电位器的最大阻值R0。

3、单片机采集精密电位器和采样电阻组成的串联支路的电压V，以及采样电阻两端的电压V_s，依据电压V和电压V_s计算所述输出模型的实际输出电阻R_out＝R_p+R_s。

实际输出电阻R_out的计算公式为：

$R_{out}=\frac{V_s}{{\mathrm{VR}}_s}---\left(1\right)$

3、单片机依据实际输出电阻R_out和预置电阻R的阻值差ΔR，向伺服电机驱动电路输出脉冲信号，伺服电机驱动电路依据脉冲信号，驱动伺服电机转动；伺服电机通过联轴器调整精密电位器的位置：

(1)比较阻值差ΔR和阈值电阻R_thres：

若|ΔR|＞R_thres，执行步骤(2)；若|ΔR|＜R_thres，执行步骤(3)；

(2)|ΔR|＞R_thres时，实际输出电阻R_out偏离预置电阻R较大，需要伺服电机以较高的转速转动，因此计算伺服电机的动作脉冲数N为：

$N=\frac{\mathrm{\Δ}R\×P0}{R0}---\left(2\right)$

单片机以较快的速度发出所有的动作脉冲数N，若ΔR＞0则驱动伺服电机逆时针转动，并返回步骤2；若ΔR＜0则驱动伺服电机顺时针转动，并返回步骤2；

其中，ΔR＝R-R_out，R0为精密电位器的最大阻值，P0为伺服电机转动一圈的脉冲数；

(3)|ΔR|＜R_thres时，实际输出电阻R_out接近预置电阻R较大，比较阻值差ΔR和电阻精度R_m：若|ΔR|＞R_m，执行步骤(4)；若|ΔR|＜R_m，执行步骤(5)；

(4)若ΔR＞0则驱动伺服电机逆时针转动一定角度，重新计算实际输出电阻R_out和阻值差ΔR，并返回步骤(3)；若ΔR＜0则驱动伺服电机顺时针转动一定角度，重新计算实际输出电阻R_out和阻值差ΔR，并返回步骤(3)；其中，ΔR＝R-R_out；

(5)停止调整精密电位器，将反馈电路中的第三端子与第一端子连接。

最后应当说明的是：所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

Claims (8)

1.一种通过伺服电机控制模拟热电阻的输出模型，其特征在于，所述模型包括单片机、伺服电机、伺服电机驱动电路、精密电位器、采样电阻和反馈电路；

所述伺服电机驱动电路连接于单片机与伺服电机之间，所述伺服电机通过联轴器与精密电位器相连；

所述反馈电路的一端与精密电位器的输出端连接，另一端连接于单片机与采样电阻之间。

2.如权利要求1所述的输出模型，其特征在于，所述反馈电路包括继电器、第一端子、第二端子和第三端子；

所述继电器的输入端与所述单片机连接，输出端与第三端子连接；所述精密电位器的输出端也与第三端子连接；

所述第一端子与所述输出模型的输出端子排连接，第二端子连接于单片机与采样电阻之间。

3.如权利要求2所述的输出模型，其特征在于，所述第三端子与第一端子滑动连接，或者第三端子与第二端子滑动连接。

4.如权利要求1所述的输出模型，其特征在于，所述采样电阻依次通过A/D采样电路和A/D放大电路接入所述单片机。

5.如权利要求1所述的输出模型，其特征在于，所述伺服电机驱动电路通过光耦转换电路接入所述单片机。

6.一种如权利要求1-5所述的输出模型的操作方法，其特征在于，所述方法包括：

步骤1：将反馈电路中的第三端子与第二端子连接，则精密电位器与采样电阻串联连接；

步骤2：单片机采集所述精密电位器和采样电阻组成的串联支路的电压V，以及采样电阻两端的电压V_s，依据电压V和电压V_s计算所述输出模型的实际输出电阻R_out；

步骤3：单片机依据所述实际输出电阻R_out和预置电阻R的阻值差ΔR，向伺服电机驱动电路输出脉冲信号；伺服电机驱动电路依据所述脉冲信号，驱动伺服电机转动。

7.如权利要求6所述的操作方法，其特征在于，所述步骤2中实际输出电阻R_out的计算公式为：

$R_{out}=\frac{V_s}{{\mathrm{VR}}_s}---\left(1\right)$

其中，R_s为采样电阻的阻值。

8.如权利要求6所述的操作方法，其特征在于，所述步骤3中单片机向伺服电机驱动电路输出脉冲信号，包括：

步骤31：比较所述阻值差ΔR和阈值电阻R_thres：

若|ΔR|＞R_thres，执行步骤32；若|ΔR|＜R_thres，执行步骤33；

步骤32：计算伺服电机的动作脉冲数N，其计算公式为：

$N=\frac{\mathrm{\Δ}R\×P0}{R0}---\left(2\right)$

若ΔR＞0则驱动伺服电机逆时针转动，并返回步骤2；若ΔR＜0则驱动伺服电机顺时针转动，并返回步骤2；

其中，ΔR＝R-R_out，R0为精密电位器的最大阻值，P0为伺服电机转动一圈的脉冲数；

步骤33：比较所述阻值差ΔR和电阻精度R_m：

若|ΔR|＞R_m，执行步骤34；若|ΔR|＜R_m，执行步骤35；

步骤34：若ΔR＞0则驱动伺服电机逆时针转动一定角度，并返回步骤33；若ΔR＜0则驱动伺服电机顺时针转动一定角度，并返回步骤33；其中，ΔR＝R-R_out；

步骤35：停止调整精密电位器，将反馈电路中的第三端子与第一端子连接。