CN109211467B - 一种舵面负载扭矩加载与舵偏角测量扭矩标校装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种舵面负载扭矩加载与舵偏角测量扭矩标校装置，包括：舵夹负载(1)、轴承支架B(2)、静扭矩传感器(3)、轴承支架D(4)、步进电机(5)、电机驱动及编码器(6)、上位机(7)、信号处理电路(8)、电源供电(12)。其中信号处理电路由运放(9)、AD转换电路(10)和DSP(11)。本发明结构小巧、经济实用、操作方便，解决了由杆簧对舵机加载负载扭矩与舵偏角线性度测量及标校问题。

Description

一种舵面负载扭矩加载与舵偏角测量扭矩标校装置
技术领域
本发明涉及一种扭矩标校装置，特别是一种舵面负载扭矩加载与舵偏角测量扭矩标校装置。
背景技术
由于弹旋支架转速较高并且体积有限，采用杆簧对舵机加载负载扭矩，由于杆簧提供的扭矩与转动角度成正比，符合负载扭矩加载特性，并且通过调节杆簧固定点位置，改变杆簧长度实现扭矩与转角的比例关系。在杆簧扭矩器使用一段时间后需人为进行标校，考虑由杆簧组成的舵面负载扭矩装置体积小，不便采用转台及扭矩扳手的方式进行标校，也不便采用激光笔及扭矩扳手的方式进行标校。根据由杆簧组成的舵面负载扭矩特性，故设计一种舵面负载扭矩加载与舵偏角测量扭矩标校装置，此装置能有效测量产品的扭矩角度比及线性度。
发明内容
本发明目的是在于提供一种舵面负载扭矩加载与舵偏角测量扭矩标校装置，解决了由杆簧对舵机加载负载扭矩与舵偏角线性度测量及标校问题。
一种舵面负载扭矩加载与舵偏角测量扭矩标校装置，包括：舵夹负载、轴承支架、静扭矩传感器、轴承支架、步进电机、电机驱动及编码器、上位机、信号处理电路和供电电源。其中信号处理电路又包括：运放、AD转换电路和DSP。
所述舵夹负载和静扭矩传感器通过轴承支架进行同轴连接，所述静扭矩传感器和步进电机通过轴承支架进行同轴连接，舵夹负载偏角随步进电机步进角的变化相应变化。
舵夹负载由紧固螺钉固定于轴承支架内嵌的轴承一端，轴承支架内嵌的轴承另一端通过键鞘配合的方式与静扭矩传感器一侧的转轴进行固定连接，静扭矩传感器转轴另一侧与步进电机轴内嵌的轴承通过键鞘配合的方式进行固定连接并且由轴承支架支撑，静扭矩传感器输出信号端与信号处理电路中的运放双向连接，电机驱动及编码器的控制信号端口与信号处理电路中的DSP双向连接，电机驱动及编码器的输出端与步进电机的输入端相连，上位机通过串口与信号处理电路中的DSP进行双向连接，通过上位机设置角度指令对信号处理电路中DSP进行操作，并且将DSP采集的偏转角以及与偏转角相对应的静扭矩传感器输出扭矩进行显示保存，并根据采集的数据计算得到被测产品的扭矩转角比及其线性度。所述供电电源与信号处理电路的输入端相连，在信号处理电路内部，运放的输出端与AD转换电路的输入端相连，AD转换电路的输出端与DSP的另一输入端相连。
进一步的，舵面负载扭矩加载与舵偏角测量扭矩标校装置的工作过程为：将被测杆簧舵面负载扭矩加载单元安装在舵面负载扭矩加载与舵偏测量扭矩标校装置上，按照上述连接方式将整个装置连接好后，借助上位机以串口发送方式将控制指令通过DSP发送给电机驱动及编码器，从而控制步进电机转动，电机驱动及编码器实现电机转角驱动及转动角度测量，通过轴的转动，此时静扭矩传感器会输出与角度相对应的扭矩电压信号，静扭矩传感器输出的模拟量电压信号需通过信号处理电路中的运放进行有效放大，然后经过AD转换电路转换为数字量电压信号、再经DSP处理，同时DSP采集电机驱动及编码器反馈的电机转动角度即舵偏角，同时将静扭矩传感器输出的模拟量对应扭矩与相应的舵偏角Ф输出到上位机显示并保存，其中扭矩单位为N·m。统计舵偏角范围内对应的输出扭矩并进行拟合计算，从而得到被测产品的扭矩转角比及其线性度。
进一步的，所述舵偏角统计范围包括：1°～20°和-1°～-20°。
本发明结构小巧、经济实用、操作方便，解决了由杆簧对舵机加载负载扭矩与舵偏角线性度测量及标校问题。
附图说明
图1一种舵面负载扭矩加载与舵偏角测量扭矩标校装置结构示意图。
1.舵夹负载 2.轴承支架 3.静扭矩传感器 4.轴承支架 5.步进电机 6.电机驱动及编码器 7.上位机 8.信号处理电路 9.运放 10.AD转换电路 11.DSP 12.供电电源
具体实施方式
一种舵面负载扭矩加载与舵偏角测量扭矩标校装置，包括：舵夹负载1、轴承支架2、静扭矩传感器3、轴承支架4、步进电机5、电机驱动及编码器6、上位机7、信号处理电路8、供电电源12；其中信号处理电路包括运放9、AD转换电路10和DSP 11。
舵夹负载1、静扭矩传感器3及步进电机5通过轴承支架2和轴承支架4进行同轴连接，舵夹负载偏角随步进电机步进角的变化相应变化。
舵夹负载1由紧固螺钉固定于轴承支架2内嵌的轴承一端，轴承支架2内嵌的轴承另一端通过键鞘配合的方式与静扭矩传感器3一侧的转轴进行固定连接，静扭矩传感器3转轴另一侧与步进电机5轴通过键鞘配合的方式进行固定连接并由轴承支架4内嵌的轴承提供支撑，静扭矩传感器3输出信号及电机驱动及编码器6控制信号与信号处理电路8相连，步进电机5与电机驱动及编码器6相连，上位机7通过串口与信号处理电路8中的DSP11进行连接，通过上位机7软件设置角度指令对信号处理电路8中DSP11进行操作，同时将DSP11采集的静扭矩传感器3输出的扭矩电压值进行显示储存，并根据采集的数据计算得到被测产品扭矩转角比及其线性度。
工作原理：将被测杆簧舵面负载扭矩加载单元安装在舵面负载扭矩加载与舵偏测量扭矩标校装置上，按照上述连接方式将整个装置连接好后，借助上位机7接口将控制指令通过DSP11发送给电机驱动及编码器6，从而控制步进电机5转动，电机驱动及编码器6具有驱动作用与角度测量作用，通过轴的转动，此时静扭矩传感器3会输出与角度相对应的扭矩电压信号，由于静扭矩传感器3输出模拟量信号幅值较小，需通过信号处理电路8的运放9进行有效放大、AD转换电路10转换为数字量、再经DSP11处理，同时DSP11采集电机驱动及编码器6发送反馈的步进电机5转动角度即舵偏角，同时将静扭矩传感器3输出模拟量对应扭矩与相应的舵偏角Ф输出到上位机7显示并保存。统计1°～20°和-1°～-20°舵偏角对应的输出扭矩并进行拟合计算，从而实现测量被测产品的扭矩转角比及线性度。

Claims (3)

1.一种舵面负载扭矩加载装置的扭矩-舵偏角标校装置，其特征在于包括：舵夹负载(1)、轴承支架(2)、静扭矩传感器(3)、轴承支架(4)、步进电机(5)、电机驱动及编码器(6)、上位机(7)、信号处理电路(8)和供电电源(12)；其中信号处理电路(8)又包括：运放(9)、AD转换电路(10)和DSP(11)；
所述舵夹负载(1)和静扭矩传感器(3)通过轴承支架(2)进行同轴连接，所述静扭矩传感器(3)和步进电机(5)通过轴承支架(4)进行同轴连接，舵夹负载(1)舵偏角随步进电机(5)步进角的变化相应变化；舵夹负载(1)用于安装杆簧扭矩器；
舵夹负载(1)由紧固螺钉固定于轴承支架(2)内嵌的轴承一端，轴承支架(2)内嵌的轴承另一端通过键销配合的方式与静扭矩传感器(3)一侧的转轴进行固定连接，静扭矩传感器(3)转轴另一侧与步进电机(5)轴内嵌的轴承通过键销配合的方式进行固定连接并且由轴承支架(4)支撑，静扭矩传感器(3)输出信号端与信号处理电路(8)中的运放(9)双向连接，电机驱动及编码器(6)的控制信号端口与信号处理电路(8)中的DSP(11)双向连接，电机驱动及编码器(6)的输出端与步进电机(5)的输入端相连，上位机(7)通过串口与信号处理电路(8)中的DSP(11)进行双向连接，通过上位机(7)设置角度指令对信号处理电路(8)中DSP(11)进行操作，并且将DSP(11)采集的舵偏角以及与舵偏角相对应的静扭矩传感器(3)输出扭矩进行显示保存，并根据采集的数据计算得到杆簧扭矩器的扭矩转角比及其线性度；所述DSP(11)采集电机驱动及编码器(6)发送反馈的步进电机(5)转动角度即舵偏角；所述供电电源(12)与信号处理电路(8)的输入端相连，在信号处理电路(8)内部，运放(9)的输出端与AD转换电路(10)的输入端相连，AD转换电路(10)的输出端与DSP(11)的另一输入端相连。
2.根据权利要求1所述的一种舵面负载扭矩加载装置的扭矩-舵偏角标校装置，其特征在于，舵面负载扭矩加载装置的扭矩-舵偏角标校装置的工作过程为：将被测杆簧扭矩器安装在舵面负载扭矩加载装置的扭矩-舵偏角标校装置上，按照上述连接方式将整个装置连接好后，借助上位机(7)以串口发送方式将控制指令通过DSP(11)发送给电机驱动及编码器(6)，从而控制步进电机(5)转动，电机驱动及编码器(6)实现电机转角驱动及转动角度测量，通过轴的转动，此时静扭矩传感器(3)会输出与角度相对应的扭矩电压信号，静扭矩传感器(3)输出的模拟量电压信号需通过信号处理电路(8)中的运放(9)进行有效放大，然后经过AD转换电路(10)转换为数字量电压信号、再经DSP(11)处理，同时DSP(11)采集电机驱动及编码器(6)反馈的电机转动角度即舵偏角，同时将静扭矩传感器(3)输出的模拟量对应扭矩与相应的舵偏角Ф输出到上位机(7)显示并保存，其中扭矩单位为N·m；统计舵偏角范围内对应的输出扭矩并进行拟合计算，从而得到被测产品的扭矩转角比及其线性度。
3.根据权利要求2所述的一种舵面负载扭矩加载与舵偏角测量扭矩标校装置，其特征在于，所述舵偏角统计范围包括：1°～20°和-1°～-20°。
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