CN108120926A - 一种直流电机检测系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及电机检测技术领域，具体提供一种直流电机检测系统，包括可编程逻辑控制器、电机驱动电路、霍尔电流传感器、霍尔电压传感器、转矩传感器、转速传感器；可编程逻辑控制器还包括数据检测模块、数据处理和测试流程选定模块以及状态机控制模块；电机工作时，霍尔电流传感器、霍尔电压传感器、转矩传感器以及转速传感器分别将电机实时运行的电流、电压、转矩以及转速发送给所述数据检测模块；所述数据检测模块将接收到的数据进行模/数转换后，传输给所述数据处理和测试流程选定模块；所述数据处理和测试流程选定模块所接收到的数据进行处理，得到试验数据和拟合曲线。本发明的直流电机检测系统具有高可靠性、高精度、可长期监控的有益效果。

Description

一种直流电机检测系统及方法

技术领域

本发明涉及电机检测技术领域，特别涉及一种直流电机检测系统和方法。

背景技术

电机是重要的电磁装置，被应用于众多领域与场所，电机常工作于环境极为恶劣的场合，恶劣的应用环境使得电机更易损坏，尤其是过载、短路、缺相等故障出现的频率最高，因此对电机的检测十分重要。

目前，关于直流电机检测系统，现有技术一般都是单一指标测量或者简单的数据能测量，通过数据采集卡、测试平台、传感器等，在对电机进行检测时，将电机置于测试平台上，其中的速度传感器、扭矩传感器及电流传感器用于检测电机的速度、扭矩及电流，并将所检测的数据输出至数据采集卡，并通过数据记录分析模块进行处理，但其测量的可靠性较差。

发明内容

本发明旨在克服现有电机检测系统可靠性较差的技术缺陷，提供一种直流电机检测系统及方法。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

本发明提供一种直流电机检测系统，包括可编程逻辑控制器、电机驱动电路、霍尔电流传感器、霍尔电压传感器、转矩传感器、转速传感器；所述可编程逻辑控制器还包括数据检测模块、数据处理和测试流程选定模块以及状态机控制模块；电机工作时，所述霍尔电流传感器、所述霍尔电压传感器、所述转矩传感器以及所述转速传感器分别将电机实时运行的电流、电压、转矩以及转速发送给所述数据检测模块；所述数据检测模块将接收到的数据进行模/数转换后，传输给所述数据处理和测试流程选定模块；所述数据处理和测试流程选定模块所接收到的数据进行处理，得到试验数据和拟合曲线。

一些实施例中，所述直流电机检测系统还包括LCD驱动模块和显示屏，所述试验数据和拟合曲线通过所述LCD驱动模块传输到所述LCD显示器进行显示。

一些实施例中，所述数据处理和测试流程选定模块，按照对电机测试的试验要求，选定测试流程。

一些实施例中，所述状态机控制模块根据测试流程控制所述电机驱动电路，使电机按照测试流程进行工作。

一些实施例中，所述可编程逻辑控制器根据所述实验数据和拟合曲线，对电机进行调速控制。

此外，本发明还包括一种直流电机检测方法，采用上述直流电机检测系统进行检测，包括以下步骤：所述数据处理和测试流程选定模块，按照对电机测试的试验要求，选定测试流程；电机工作时，所述霍尔电流传感器、所述霍尔电压传感器、所述转矩传感器以及所述转速传感器分别将电机实时运行的电流、电压、转矩以及转速发送给所述数据检测模块；所述数据检测模块将接收到的数据进行模/数转换后，传输给所述数据处理和测试流程选定模块；所述数据处理和测试流程选定模块所接收到的数据进行处理，得到试验数据和拟合曲线。

一些实施例中，还包括以下步骤：所述状态机控制模块根据测试流程控制所述电机驱动电路，使电机按照测试流程进行工作。

本发明的有益效果在于：

本发明的通过电脑设置测试流程和参数，可以对电机进行长期老化试验和信赖性试验；且不单单测试电机的实时动态指标，也可以进行长期的可靠性测试，收集参数，对电机的品质可以进行更客观，更科学的测量和验证。

附图说明

图1为本发明直流电机检测系统一个具体实施例的原理方框图；

图2为本发明直流电机检测方法的流程图。

附图标记说明：

1 可编程逻辑控制器 2 电机驱动电路

3 霍尔电流传感器 4 霍尔电压传感器

5 转矩传感器 6 转速传感器

7 LCD显示器 8 电机

9 数据检测模块 10 数据处理和测试流程选定模块

11 状态机控制模块 12 LCD驱动模块

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都应当属于本发明保护的范围。

本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”“第四”等(如果存在)是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的实施例能够以除了在这里图示或描述的内容以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

本发明的思路为：本发明的直流电机的自动测试系统，通过软硬件的设计，可以完成电机不同性能参数的测试，并且绘制特性曲线，包括输出扭矩、输出转速、电压、电流、效率、温度及电枢绕组等性能，从而判断产品质量和工作的稳定性。通过电脑设置测试流程和参数，可以对电机进行长期老化试验和信赖性试验。该系统采用了测试集成的设计思想，将传统的独立测试仪器与计算机软硬件资源融为一体，通过可编程逻辑控制器，完成数据处理和性能测试，以及重要曲线的拟合，使整个系统协调工作。

请参阅图1，为本发明直流电机检测系统一个实施例的原理方框图。本发明的直流电机测试系统主要包括：可编程逻辑控制器1，电机驱动电路2，霍尔电流传感器3、霍尔电压传感器4、转矩传感器5、转速传感器6、LCD显示器7和电机8。

在可编程逻辑控制器1中，还包括具体的功能模块，这些功能模块包括数据检测模块9，数据处理和测试流程选定模块10，状态机控制模块11，LCD驱动模块12。电机8工作时，霍尔电流传感器3、霍尔电压传感器4、转矩传感器5以及转速传感器6分别将电机实时运行的电流、电压、转矩以及转速发送给所述数据检测模块9。数据检测模块9将接收到的数据进行模/数转换后，传输给数据处理和测试流程选定模块10。数据处理和测试流程选定模块10所接收到的数据进行处理，得到试验数据和拟合曲线。

其中，试验数据包括转速、力矩、电流、输出功率、效率等等。首先由转矩传感器5以及转速传感器6得到相关的转矩、力矩、电流、电压，然后通过公式得到相关的拟合曲线。拟合曲线主要包括四条：1)转速-力矩，该拟合曲线为一条直接；2)电流-力矩，该拟合曲线也为一条直线；3)输出功率-力矩，该拟合曲线为一条抛物线；4)效率-力矩，该拟合线为一条不规则曲线。

根据测试试验，进行的测试流程主要包括：1)电机空载转速及电流测试，该测试要求在额定电压，无负载时进行；2)负载转速及电流测试，该测试要求在额定电压下，额定的负载时；3)堵转力矩和堵转电流测试，该测试要求使电机正好停止转动时的负载力矩即为堵转力矩；4)K特性测试，该测试要求是指电机在不通电的状态下，转子在电机中慢慢转动一周所需要的最大的力；5)EC值测试，该测试要求是用外力驱动电机轴以每分钟3000转时，在电机的端子上感应到的电压值。

具体地，数据处理和测试流程选定模块10，按照对电机测试的试验要求，选定测试流程，状态机控制模块11根据测试流程控制电机驱动电路2，使电机8按照测试流程进行工作。根据提前人为设计的工作流程，可以进行工作-停止-工作-停止的往复，来验证电机8的可靠性。也可以让电机8正转-反转-正转-反转来验证内部转子的寿命试验。

对于电压、电流、扭矩及转速的检测，在本发明的电机检测系统中，采用电压和电流同时采样，由可编程逻辑控制器1对电压和电流采样电路同时启动电压和电流模/数转换器，通过霍尔电压传感器4和霍尔电流传感器3，实时准确的将直流电机工作的瞬态电压和电流采集过来。该系统采用动态扭矩传感器5，可以同时测得转矩和转速信号。动态扭矩传感器5采用一组环形变压器非接触电源，用微功耗信号耦合器非接触传递信号，可以传递静态扭矩信号，旋转扭矩信号输出相应的电流和电压，通过调理电路进行模/数转换，送给可编程逻辑控制器，从而测得转矩和转速。

优选的，本发明的电机检测系统的可编程逻辑控制器1根据实验数据和拟合曲线对电机8进行调速控制。可编程逻辑控制器1实现转子位置检测电路、驱动电路，同电流检测电路相结合。在控制驱动直流电机8工作时，整个系统响应速度快，超调小，稳态误差小，可靠性高，灵活性强。可编程逻辑控制器1利用传感器检测电机电流和电机转子位置，按照人为设定的电机初始速度来发出相应的加，减速和电机正，反转命令并执行。

优选的，本发明的直流电机检测系统还包括LCD驱动模块12和LCD显示屏7，试验数据和拟合曲线通过所述LCD驱动模块传输到所述LCD显示器进行显示。

为了使本发明的直流电机检测系统能安全稳定的对直流电机进行检测，本发明的直流电机检测系统有各种异常信息(过压，过流等)保护措施，在异常情况下，可编程逻辑控制器1控制电机驱动电路2停止驱动，保护电机。

直流电机整体性能检测，需要长时间的在不同工作模式下工作，才能充分的检测出该直流电机的整体性能，才能客观的，数据化的对该直流电机产品做出评价。本发明的直流电机检测系统正是符合上述的测试要求，具有良好动态和静态性能，可以实现参数的自动设定，性能的自动测试，并且能快速的对数据进行采集和处理，能够达到对直流电机高精度，高速自动测试。

本发明还包括一种直流电机检测方法，采用上述直流电机检测系统。请参阅图2，为本发明直流电机检测方法的流程图。数据处理和测试流程选定模块10，按照对电机测试的试验要求，选定测试流程。电机8工作时，霍尔电流传感器3、霍尔电压传感器4、转矩传感器5以及转速传感器6分别将电机实时运行的电流、电压、转矩以及转速发送给数据检测模块9。数据检测模块9将接收到的数据进行模/数转换后，传输给数据处理和测试流程选定模块10。数据处理和测试流程选定模块10所接收到的数据进行处理，得到试验数据和拟合曲线。其中，状态机控制模块11根据测试流程控制所述电机驱动电路，使电机按照测试流程进行工作。

具体地通过以下步骤实现：首先通过数据处理和测试流程选定模块10按照对电机测试的试验要求，选定测试流程。状态机控制模块11就会根据测试流程去控制电机驱动电路2，从而让电机8按照测试流程进行工作。在电机8工作的时候，霍尔电流传感器3、霍尔电压传感器4、转矩传感器5、转速传感器6会将电机实时运行的电流，电压，转矩，转速传输给数据检测模块9。数据检测模块将这些数据通过模/数转换后传输给数据处理和测试流程选定模块10。数据处理和测试流程选定模块10将这些数据进行处理，得到重要的试验数据和拟合曲线等通过LCD驱动模块12传输到LCD显示器7显示出来。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统，装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统，装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。

本领域普通技术人员可以理解上述实施例的各种方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，该程序可以存储于一计算机可读存储介质中，存储介质可以包括：只读存储器(ROM，Read Only Memory)、随机存取存储器(RAM，RandomAccess Memory)、磁盘或光盘等。

以上对本发明所提供的一种直流电机检测系统进行了详细介绍，对于本领域的一般技术人员，依据本发明实施例的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (7)

1.一种直流电机检测系统，其特征在于，包括可编程逻辑控制器、电机驱动电路、霍尔电流传感器、霍尔电压传感器、转矩传感器、转速传感器；

所述可编程逻辑控制器还包括数据检测模块、数据处理和测试流程选定模块以及状态机控制模块；

电机工作时，所述霍尔电流传感器、所述霍尔电压传感器、所述转矩传感器以及所述转速传感器分别将电机实时运行的电流、电压、转矩以及转速发送给所述数据检测模块；

所述数据检测模块将接收到的数据进行模/数转换后，传输给所述数据处理和测试流程选定模块；

所述数据处理和测试流程选定模块所接收到的数据进行处理，得到试验数据和拟合曲线。

2.如权利要求1所述的直流电机检测系统，其特征在于，所述直流电机检测系统还包括LCD驱动模块和显示屏，所述试验数据和拟合曲线通过所述LCD驱动模块传输到所述LCD显示器进行显示。

3.如权利要求1所述的直流电机检测系统，其特征在于，所述数据处理和测试流程选定模块，按照对电机测试的试验要求，选定测试流程。

4.如权利要求1所述的直流电机检测系统，其特征在于，所述状态机控制模块根据测试流程控制所述电机驱动电路，使电机按照测试流程进行工作。

5.如权利要求1所述的直流电机检测系统，其特征在于，所述可编程逻辑控制器根据所述实验数据和拟合曲线，对电机进行调速控制。

6.如权利要求1所述的直流电机检测方法，其特征在于，采用如权利要求1-5任意一项权利要求所述的直流电机检测系统进行检测，包括以下步骤：

所述数据处理和测试流程选定模块，按照对电机测试的试验要求，选定测试流程；

电机工作时，所述霍尔电流传感器、所述霍尔电压传感器、所述转矩传感器以及所述转速传感器分别将电机实时运行的电流、电压、转矩以及转速发送给所述数据检测模块；

所述数据检测模块将接收到的数据进行模/数转换后，传输给所述数据处理和测试流程选定模块；

所述数据处理和测试流程选定模块所接收到的数据进行处理，得到试验数据和拟合曲线。

7.如权利要求1所述的直流电机检测方法，其特征在于，还包括以下步骤：

所述状态机控制模块根据测试流程控制所述电机驱动电路，使电机按照测试流程进行工作。