CN201984115U - 一种比例电磁铁测试系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种比例电磁铁测试系统，包括电源系统、信号源、电控单元、位移传感器、力传感器、比例电磁铁、测试系统台架和数据采集卡；所述比例电磁铁设置在测试系统台架上；所述电源系统分别与电控单元、力传感器和位移传感器连接，在电源系统和电控单元之间设置有信号源；所述电控单元、比例电磁铁、力传感器和位移传感器依次顺序连接；所述力传感器和位移传感器上并联有数据采集卡。本实用新型的比例电磁铁性能测试系统，方案合理、功能齐全、自动化程度高、测试结果精准、通用性好，适用于常见比例电磁铁的系列化测试，而且它为比例电磁铁的优化设计提供了重要依据，经过一定的功能扩展还可应用于工程上类似的性能测试项目。
Description
技术领域：
本实用新型属于比例电磁铁测试技术领域，涉及一种电磁铁测试系统，尤其是一种比例电磁铁测试系统。
背景技术：
随着现代汽车工业的发展，将原有的机械式控制油门方式改为电控油门已经成为现代汽车工业发展的趋势。电控油门可以提高发动机的动力性、经济性和排放性。比例电磁铁是电控油门系统中的关键比例电磁铁件。作为一个动力元件，比例电磁铁的静、动态性能直接影响到由它所构成的元件及装置的整体性能，通过对电磁铁静、动态特性的分析，可以预示比例电磁铁的“力-位移”水平特性、工作行程等重要特性，对电磁铁的设计制造和实际应用具有一定的参考价值。目前，比例电磁铁的应用已深入到众多工程自动化领域，对其性能的测试方案也逐步由传统的“传感器+数据记录”模式发展为基于计算机技术的半自动化测试系统，但由于测试方案或硬件单元设计不合理，造成系统功能过于简单、自动化程度不高或者系统结构复杂、测试精度不够高等问题。
实用新型内容：
本实用新型结合现有的测试技术与软件技术等，我们提出一种软硬件结合、测试精准、功能齐全、自动化程度高的比例电磁铁性能测试系统。
本实用新型的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种比例电磁铁测试系统，包括电源系统、信号源、电控单元、位移传感器、力传感器、比例电磁铁、测试系统台架和数据采集卡；所述比例电磁铁设置在测试系统台架上；所述电源系统分别与电控单元、力传感器和位移传感器连接，在电源系统和电控单元之间设置有信号源；所述电控单元、比例电磁铁、力传感器和位移传感器依次顺序连接；所述力传感器和位移传感器上并联有数据采集卡。
所述数据采集卡与计算机连接，在计算机上连接有打印机。
所述测试系统台架一侧设置有滚动导轨副，另一侧设置有位移传感器，在滚动导轨副和位移传感器之间设置有力传感器；所述力传感器上连接有弹簧，该弹簧末端通过开合螺母与比例电磁铁连接。
所述比例电磁铁与测试系统台架之间设置有垫铁。
所述测试系统台架上还设置有上桥架和下桥架。
所述比例电磁铁的输出端螺纹与安装在桥架上的开合螺母的螺纹相啮合，合拢上桥架与下桥架将比例电磁铁固定在测试系统台架上。
所述位移传感器与滚动导轨副与桥架刚性连接，力传感器与桥架使用弹簧弹性连接。
本实用新型的比例电磁铁性能测试系统，方案合理、功能齐全、自动化程度高、测试结果精准、通用性好，适用于常见比例电磁铁的系列化测试，而且它为比例电磁铁的优化设计提供了重要依据，经过一定的功能扩展还可应用于工程上类似的性能测试项目。
附图说明：
图1为本实用新型的测试系统原理图；
图2为本实用新型的测试软件的主流程图；
图3为本实用新型的系统测试实物图；
图4为本实用新型的开合螺母结构示意图；
其中：1为测试系统台架；2为位移传感器；3为力传感器；4为滚动导轨副；5为上桥架；6为下桥架；7为比例电磁铁；8为弹簧；9为开合螺母；10为垫铁；11为内攻螺纹。
具体实施方式：
下面结合附图对本实用新型做进一步详细描述：
参见图1-4，一种比例电磁铁测试系统，包括电源系统、信号源、电控单元、位移传感器、力传感器、比例电磁铁、测试系统台架和数据采集卡；所述比例电磁铁设置在测试系统台架上；所述电源系统分别与电控单元、力传感器和位移传感器连接，在电源系统和电控单元之间设置有信号源；所述电控单元、比例电磁铁、力传感器和位移传感器依次顺序连接；所述力传感器和位移传感器上并联有数据采集卡。
所述数据采集卡与计算机连接，在计算机上连接有打印机。
所述测试系统台架一侧设置有滚动导轨副，另一侧设置有位移传感器，在滚动导轨副和位移传感器之间设置有力传感器；所述力传感器上连接有弹簧，该弹簧末端通过开合螺母与比例电磁铁连接。
所述比例电磁铁与测试系统台架之间设置有垫铁。
所述测试系统台架上还设置有上桥架和下桥架。
测试系统以电控单元为核心，通过Tektronix公司的AFG3022信号源输出幅值为±6.0Vpp频率为3.975±0.5KHz的正弦波信号，再通过电控单元将其调理为足够大的电流控制信号，驱动比例电磁铁输出相应的力及位移。测试过程中，WYDC型位移传感器(量程0-300mm，线性度高达0.075％，分辨率优于0.01mm)和MS-IB-10kg型力传感器(量程100N，非线性度±0.01％F·S，)可以分别实时获得比例电磁铁的行程位置和输出力对应的模拟电压信号，经多功能数据采集卡将模拟量转变为数字量后传送给计算机，而后通过系统测试软件实现测试数据的实时接收、处理、保存，特性曲线的绘制以及报表的打印等功能。
鉴于测试系统中装有力传感器，我们使用了环氧夹布胶木作为底座，因为环氧夹布胶木密度较大，又有一定的弹性，可以避免测试过程中比例电磁铁加载时因牵引杆位移产生颤动，影响检测精度。
为保证传感器与比例电磁铁同轴连接，避免由于侧向分力造成测量误差，将底座做成台阶型，将传感器轴线垫高。不同的比例电磁铁配用不同高度的V型垫铁，以保证传感器与比例电磁铁同轴连接。
为增强系统刚性用不锈钢板焊成支架，配合V型垫铁保证被测比例电磁铁的定位精度和测量时的稳定。
缓冲弹簧所受的拉力与拉伸变形在一定的范围内是线性关系，为保证缓冲弹簧在测试的全行程中都工作在弹簧工作曲线的线性段范围内并和比例电磁铁的输出拉力相匹配，设置了位置调节螺杆、螺杆支座及调节螺母，在测量时给缓冲弹簧适当的预紧力，提高整个测量行程范围内的测量精度。
因为力传感器与位移传感器是平行安装的，而力传感器必须与比例电磁铁同轴连接，为避免因位移传感器的侧向牵引而引起比例电磁铁的轴向偏移，设置了刚性较高的滚动导轨副，以桥架的形式将滚动滑块、比例电磁铁输出轴与位移传感器形成刚性连接，确保比例电磁铁的轴向移动精度。
为使被测比例电磁铁能快捷准确的与连接传感器的桥架实施同轴连接，设计制作了开合螺母机构。将桥架分为上桥架和下桥架，以铰链连接，将上、下开合螺母固定在上、下桥架上。使用时打开上桥架，将比例电磁铁输出轴的螺纹部分放于下开合螺母的半圆螺纹槽内，闭合上桥架，上、下开合螺母的内螺纹与比例电磁铁输出轴的外螺纹啮合，形成稳固的同轴连接。使用中完全达到了设计要求。影响测量精度的主要机构是滚动导轨副和开合螺母桥架。滚动导轨副由滚动滑块和导轨组成，由于运动过程中是滚动摩擦，摩擦力极小，其滑块与导轨之间的间隙可以做到零间隙甚至负间隙，所以由极高的运动精度和很好的系统刚性。开合螺母的设计制造比较难，工艺上由原来的将上下螺母固定在一起加工螺纹，改为加工成一个整体，再用线切割机床沿中线切开。由于螺纹角为60度角，比例电磁铁输出轴在产生轴向拉力时，会对开合螺母产生一径向分力，为保证开合螺母与比例电磁铁的稳固啮合，我们将上下桥架在平面磨床上一同磨出厚度。将两夹板固定在下桥架上，当上桥架插入时，形成零间隙固定，较大的摩擦力保证了开合螺母的稳固啮合。
本试实用新型实施实例为：将比例电磁铁7安放在测试台架1上，相应位置可以通过调节垫铁10的高度来实现。使比例电磁铁7的输出端螺纹与安装在桥架上的开合螺母9的螺纹相啮合，合拢上桥架5与下桥架6将比例电磁铁固定在测试台架1上。
位移传感器2与滚动导轨副4与桥架刚性连接，可以将比例电磁铁7的输出位移量精确的进行测量。力传感器3与桥架使用弹簧8弹性连接，可以将比例电测铁7的拉力通过弹簧传递给力传感器进行测量。
此测试系统上电工作时，通过力传感器3和位移传感器2同步测出不同驱动电流下比例电磁铁7的输出拉力及位移量。并通过计算机数据采集系统及上位机软件测出相应的特性参数。进而可以分析出所测比例电磁铁7的性能特性。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施方式仅限于此，对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单的推演或替换，都应当视为属于本发明由所提交的权利要求书确定专利保护范围。
Claims (7)
1.一种比例电磁铁测试系统，其特征在于：包括电源系统、信号源、电控单元、位移传感器、力传感器、比例电磁铁、测试系统台架和数据采集卡；所述比例电磁铁设置在测试系统台架上；所述电源系统分别与电控单元、力传感器和位移传感器连接，在电源系统和电控单元之间设置有信号源；所述电控单元、比例电磁铁、力传感器和位移传感器依次顺序连接；所述力传感器和位移传感器上并联有数据采集卡。
2.如权利要求1比例电磁铁测试系统，其特征在于：所述数据采集卡与计算机连接，在计算机上连接有打印机。
3.如权利要求1比例电磁铁测试系统，其特征在于：所述测试系统台架一侧设置有滚动导轨副，另一侧设置有位移传感器，在滚动导轨副和位移传感器之间设置有力传感器；所述力传感器上连接有弹簧，该弹簧末端通过开合螺母与比例电磁铁连接。
4.如权利要求1比例电磁铁测试系统，其特征在于：所述比例电磁铁与测试系统台架之间设置有垫铁。
5.如权利要求1比例电磁铁测试系统，其特征在于：所述测试系统台架上还设置有上桥架和下桥架。
6.如权利要求1比例电磁铁测试系统，其特征在于：所述比例电磁铁的输出端螺纹与安装在桥架上的开合螺母的螺纹相啮合，合拢上桥架与下桥架将比例电磁铁固定在测试系统台架上。
7.如权利要求1比例电磁铁测试系统，其特征在于：所述位移传感器与滚动导轨副与桥架刚性连接，力传感器与桥架使用弹簧弹性连接。
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| CN 201020657690 CN201984115U (zh) | 2010-12-14 | 2010-12-14 | 一种比例电磁铁测试系统 |
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Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103217246A (zh) * | 2013-04-02 | 2013-07-24 | 浙江大行科技有限公司 | 比例电磁铁静特性测试设备 |
| CN104049165A (zh) * | 2014-06-24 | 2014-09-17 | 湘潭大学 | 电磁铁电气性能测试装置 |
| CN104501871A (zh) * | 2014-12-26 | 2015-04-08 | 湘潭大学 | 一种基于opc的电磁铁性能测试系统 |
| CN112965016A (zh) * | 2021-02-03 | 2021-06-15 | 山东大学 | 一种用于测量比例电磁铁输出特性的测量装置及测量方法 |
| CN115166609A (zh) * | 2022-06-29 | 2022-10-11 | 北京航天动力研究所 | 一种螺管式电磁铁吸力指标自动测试装置及方法 |
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- 2010-12-14 CN CN 201020657690 patent/CN201984115U/zh not_active Expired - Fee Related
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