CN105841957A - 一种测试太阳帆板驱动机构的转矩输出的设备和试验台体 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种测试太阳帆板驱动机构转矩输出的设备，所述设备设置有制动器、程控电源、转矩传感器、转矩传感器二次仪表、编码器、工控机；其中，所述制动器模拟驱动机构的转矩负载；所述转矩传感器测试驱动机构的转矩输出；所述编码器测试驱动机构的转动角度和运转速度；本发明提供的测试驱动机构转矩输出的设备实现了在同一设备上模拟太阳帆板驱动机构的转矩负载、测试驱动机构的转矩输出以及测试驱动机构的转动角度和运转速度，具有测试方便、快捷，测试数据精确等优点。

Description

一种测试太阳帆板驱动机构的转矩输出的设备和试验台体

技术领域

本发明涉及空间装备测试领域，特别是涉及一种测试太阳帆板驱动机构的转矩输出的设备和试验台体。

背景技术

太阳帆板驱动机构是驱动太阳帆板的主动机构，是卫星、飞船、空间站等空间装备的重要组成部分，在能源系统和姿态控制系统中起着重要的作用。

太阳帆板驱动机构在卫星能源系统中的作用主要是带动太阳帆板矩阵转动，能够让太阳帆板矩阵始终正对着太阳，其法线方向与太阳光束的方向一致，从而能最大程度的获得太阳能，为卫星的运行提供更多的能量。

在太空的真空环境中，太阳辐射压力，并且电池阵机构变形、敏感器装调误差等会影响卫星的运动状态。此时，可以通过太阳帆板的转动力矩来抵消干扰力矩。

太阳帆板驱动装置是空间装备的关键设备，所以对其转矩负载、转矩、角度和转速的测试尤为重要。

发明内容

针对上述问题，第一方面，本发明实施例提供了一种测试驱动机构转矩输出的设备，设置有制动器、转矩传感器、编码器；其中，制动器模拟驱动机构的转矩负载，转矩传感器测试驱动机构的转矩输出，编码器测试驱动机构的转动角度和运转速度。

优选地，所述设备还包括程控电源和工控机；所述工控机通过RS232串行接口与程控电源连接；所述程控电源通过2芯电缆接头与所述制动器连接；其中，所述工控机控制所述程控电源输出驱动电流，所述程控电源向所述制动器提供所述驱动电流。更优选地，所述程控电源可以脱离所述工控机的控制，通过手动控制所述程控电源输出所述驱动电流。

优选地，所述设备还包括转矩传感器二次仪表；所述工控机通过RS232串行接口与所述转矩传感器二次仪表连接，所述转矩传感器二次仪表通过5芯航空插头与所述转矩传感器连接；其中，所述转矩传感器二次仪表为所述转矩传感器供电，并接收和显示所述转矩传感器发送的测试数据，以及将所述测试数据发送至所述工控机。

优选地，所述编码器与所述工控机通过RS485接口连接，并将测试数据发送至所述工控机。

优选地，所述驱动机构、所述制动器、所述转矩传感器和所述编码器同轴连接。

优选地，所述制动器为磁粉制动器，所述编码器为光电编码器。

优选地，所述工控机包括工业触控屏。

第二方面，本发明实施例提供了一种安装上述设备的试验台体，所述试验台体包括安装台面、试验台前面板、试验台体上空间、试验台体下空间。其中，所述驱动机构、所述制动器、所述转矩传感器和所述编码器设置在安装台面上。

优选地，所述转矩传感器二次仪、所述程控电源和所述工控机设置在所述试验台体上空间内。

本发明实施例提供的测试驱动机构转矩输出的设备能够同时模拟驱动机构的转矩负载、测试驱动机构的转矩输出

本发明实施例提供的测试驱动机构转矩输出的设备实现了在同一设备上模拟太阳帆板驱动机构的转矩负载、测试驱动机构的转矩输出以及测试驱动机构的转动角度和运转速度，具有测试方便、快捷，测试数据精确等优点。本发明实施例另一方面提供的安装上述设备的试验台体的一体化设计方便试验测试的进行，便于移动、固定、调整，设备固定稳固，不受电缆连接约束，可以有效提高工作效率、保证测试质量。

附图说明

图1为本发明实施例提供的测试驱动机构转矩输出的设备连接原理框图；

图2为本发明实施例提供的安装测试驱动机构转矩输出的设备的试验台体示意图。

具体实施方式

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。应理解为该实施例仅仅是用于更详细具体地说明，但并不意于限制本发明的保护范围。

本实施例提供了一种测试太阳帆板驱动机构的测试设备。

如图1所示，该设备的转矩输出装置包括磁粉制动器和程控电源。磁粉制动器以磁粉为工作介质，以激磁电流为控制手段，达到控制制动转矩或传递转矩的目的；其输出转矩与激磁电流呈良好的线性关系，而与转速或滑差无关，并具有响应速度快、结构简单等优点；其最大特点为转矩与转速无关，保持定值，静力矩和动力矩没有差别，方便进行转矩的恒定模拟。

本发明实施例采用航天机电自动控制有限公司生产的CZ-2型磁粉制动器和其配套的WLK型程控加载控制器。该磁粉制动器的转矩输出范围为0～20Nm。该加载控制器可以手动加载也可以接受工控机RS232信号控制其输出给磁粉制动器的激励电流，从而达到控制制动器加载转矩的作用。本发明实施例采用的程控电源前面板上有电流显示值，程控、手动切换按钮，电流输出大小调节旋钮以及电源开关。该程控电源后面板有220VAC电源接口，RS232接口以及电流输出接线端子。

本发明实施例的转矩输出装置的模拟转矩输出范围是0～20Nm。

如图1所示，在本发明实施例中，转矩测试装置包括转矩传感器和转矩传感器二次仪表。选用北京中航科电测控技术有限公司生产的ZH7-20B型转矩转速传感器。该转矩传感器适合用于各类旋转体的转矩转速数据的测试和监视，具备转矩测试、能源及信号非接触传递、输出信号数字化、实时转矩测试、精确测试旋转或静止时转矩信号等功能。该转矩传感器传递信号时与是否旋转，转速和转向无关、体积小，重量轻，响应快，不需反复调零即可连续传递正反转转矩信号，抗干扰性强。

该转矩传感器的技术指标如下：

1.量程范围：0～20Nm；

2.精度:0.5％F.S；

3.环境温度：-20℃～+50℃；

4.频率响应：1ms；

5.输出信号：5～15kHz方波脉冲信号，零点为:10kHZ。

转矩传感器二次仪表选用与该传感器配套的ZHK-D型数字式测试仪表。该测试仪表能同时显示转矩、转速以及功率，由于传感器输出信号为频率信号，故而该测试仪表还同时将传感器输出频率信号通过接线端子外送，供计数器等频率测试设备使用，该信号与传感器输出信号完全同步。该测试仪表由220VAC供电，并由测试仪表提供该传感器的电源，接收该传感器输出信号进行显示。该测试仪表给该传感器供电并从该传感器获取该传感器频率信号，经过测试仪表处理后，数据通过RS232串行接口与工控机通信，将数据实时传输给工控机和工业触控屏进行记录与显示。

在本发明实施例转矩测试装置的量程范围为0～20Nm，测试精度为0.5％F.S。

如图1所示，本发明实施例的角度和速度的测试装置为光电编码器，具体为长春博辰光电技术有限公司生产的BCE206型光电编码器。该编码器的基本参数如表1所示。

表1

测角范围	0～360°	位数	21位
				分辨率	0.6″	精度	≤±3″

该编码器通过联轴器以及安装支架与转矩传感器以及驱动机构相连。编码器内圈轴套通过连接工装与系统其他设备同轴连接，传递转矩并旋转，编码器壳体通过安装支架固定于试验台体上。传动轴旋转带动内圈轴套旋转，编码器内部电路感受内圈轴套当前角度，经编码后数据通过RS485接口以广播模式发送。该数据由工控机的RS485接口获取并在程序中进行数据还原和处理。

本发明实施例的角度和速度的测试装置通过获取单位时间内角位移的偏移量可以精确的测试出驱动机构的实际运转速度，与此同时，还能实时得到驱动机构当前相对于零点的角度位置。

如图1所示，本发明实施例的转矩调整和显示装置包括工控机和工业触控屏。工控机选用研华科技生产的高性能高稳定性工业无风扇嵌入式工控机，该工控机采用无风扇、无连线设计，最大程度的保证了其高可靠性和高稳定性。工业触控屏选用17寸SXGA分辨率，八线电阻触控屏。

本发明实施例提供的测试驱动机构转矩输出的设备实现了在同一设备上模拟太阳帆板驱动机构的转矩负载、测试驱动机构的转矩输出以及测试驱动机构的转动角度和运转速度，具有测试方便、快捷，测试数据精确等优点。

本发明实施例另一方面提供了一种安装上述设备的试验台体。

如图2所示，该试验台体包括安装台面、试验台体上空间、试验台体下空间。被测试的太阳帆板驱动机构、磁粉制动器、转矩传感器、光电编码器通过安装支架、联轴器安装于安装台面上。试验台体上空间设置有试验台前面板，程控电源、转矩传感器二次仪表操作面板嵌入试验台前面板。工控机、插线板、设备电源、开关电源以及其他内部连线均安装固定于试验台体上空间中。工业触控屏则用安装盒安装于试验台前面板横梁上，使用时可支撑平行于地面。此外，转矩输出装置能够实现脱离工控机手动进行试验的能力，手动进行试验时需要人工进行数据记录。

试验台体的一体化设计方便试验测试的进行，便于移动、固定、调整，设备固定稳固，不受电缆连接约束，可以有效提高工作效率、保证测试质量。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种测试太阳帆板驱动机构转矩输出的设备，其特征在于，所述设备设置有制动器、转矩传感器、编码器；

其中，所述制动器模拟驱动机构的转矩负载；

所述转矩传感器测试驱动机构的转矩输出；

所述编码器测试驱动机构的转动角度和运转速度。

2.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述设备还包括程控电源和工控机；所述工控机通过RS232串行接口与所述程控电源连接；所述程控电源通过2芯电缆接头与所述制动器连接；

其中，所述工控机控制所述程控电源输出驱动电流，所述程控电源向所述制动器提供所述驱动电流。

3.根据权利要求2所述的设备，其特征在于，所述程控电源脱离所述工控机的控制，通过手动控制输出所述驱动电流。

4.根据权利要求2所述的设备，其特征在于，所述设备还包括转矩传感器二次仪表；所述工控机通过RS232串行接口与所述转矩传感器二次仪表连接，所述转矩传感器二次仪表通过5芯航空插头与所述转矩传感器连接；

其中，所述转矩传感器二次仪表为所述转矩传感器供电，并接收和显示所述转矩传感器发送的测试数据，以及将所述测试数据发送至所述工控机。

5.根据权利要求4所述的设备，其特征在于，所述编码器与所述工控机通过RS485接口连接，并将测试数据发送至所述工控机。

6.根据权利要求5所述的设备，其特征在于，所述驱动机构、所述制动器、所述转矩传感器和所述编码器同轴连接。

7.根据权利要求6所述的设备，其特征在于，所述制动器为磁粉制动器，所述编码器为光电编码器。

8.根据权利要求6所述的设备，其特征在于，所述工控机包括工业触控屏。

9.一种安装权利要求7或8所述的设备的试验台体，其特征在于，所述试验台体包括安装台面、试验台前面板、试验台体上空间、试验台体下空间；

其中，所述驱动机构、所述制动器、所述转矩传感器和所述编码器设置在安装台面上。

10.根据权利要求9所述的试验台体，其特征在于，所述转矩传感器二次仪表、所述程控电源和所述工控机设置在所述试验台体上空间内。