CN202301286U - 一种多功能通用伺服阀静态测试仪 - Google Patents

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韩现会
王书铭
赵龙
肖林
袁田
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Beijing Tiangao Zhiji Technology Development Co Ltd
China Academy of Launch Vehicle Technology CALT
Beijing Research Institute of Precise Mechatronic Controls
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Beijing Tiangao Zhiji Technology Development Co Ltd
China Academy of Launch Vehicle Technology CALT
Beijing Research Institute of Precise Mechatronic Controls
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Abstract

本实用新型涉及一种本实用新型一种多功能通用伺服阀静态测试仪，包括XY记录仪、计算机、用来实现在测试不同测试项目时的电磁阀的切换的逻辑控制模块、用于采集电流、压力差和流量信号的信号采集模块、用于产生被测伺服阀需要的高精度超低频三角波的数字信号发生器模块；逻辑控制模块、信号采集模块、数字信号发生器模块彼此之间，以及XY记录仪、计算机与逻辑控制模块、信号采集模块，以及数字信号发生器模块之间，均通过MODBUS数据总线进行数据通讯。本实用新型通过模块化的设计可以适应多种类型的伺服阀测试的场合，同时，接口设计既可以接传统的XY记录仪也可以接计算机，既保证了测试效率，又避免了计算机测试判读带来的问题。

Description

一种多功能通用伺服阀静态测试仪
技术领域
本实用新型涉及一种多功能通用伺服阀静态测试仪，特别是涉及一种可以应用于各种类型的电液伺服阀测试的多功能通用伺服阀静态测试仪。 
背景技术
电液伺服阀是电液伺服系统的关键器件，它的性能关系到整个液压伺服控制系统的精度和响应速度。根据伺服阀的测试标准，伺服阀的静态性能测试需要测量的曲线包括空载流量曲线，小信号分辨率曲线，静耗量、压力增益曲线等，需要判读的指标包括流量增益、滞环宽度等，传统上这些曲线是通过XY记录仪进行绘制、性能指标通过人工进行判读。 
近年来随着计算机测控技术的发展，出现了基于计算机数据采集和数字控制系统的计算机采集方法，提高了伺服阀测试的效率，但计算机测试存在着性能指标的判读过于机械化问题，在故障伺服阀的测试过程中判读的指标会引起误解。为解决上述问题，亟需提供一种新型的多功能通用伺服阀静态测试仪。 
发明内容
本实用新型要解决的技术问题是提供一种提高测试效率，降低人工判读误差的多功能通用伺服阀静态测试仪。 
为解决上述技术问题，本实用新型一种多功能通用伺服阀静态测试仪，包括XY记录仪、计算机、用来实现在测试不同测试项目时的电磁阀的切换的逻辑控制模块、用于采集电流、压力差和流量信号的信号采集模块、用于产生被测伺服阀需要的高精度超低频三角波的数字信号发生器模块；逻辑控制 模块、信号采集模块、数字信号发生器模块彼此之间，以及XY记录仪、计算机与逻辑控制模块、信号采集模块，以及数字信号发生器模块之间，均通过MODBUS数据总线进行数据通讯。 
逻辑控制模块包括键盘、显示器、第一数字信号控制器DSPIC30F3013、电磁阀的驱动电路、以及MAX485通讯芯片；用户通过键盘进行输入，第一数字信号控制器DSPIC30F3013首先根据用户的输入，通过电磁阀的驱动电路驱动相应的电磁阀将其油路切换到QI状态并通过显示器进行显示，然后通过自身的UART口给MAX485芯片信号；MAX485芯片通过MODBUS数据总线给数字信号发生器模块和信号采集模块发送指令。 
数字信号发生器模块包括MAX485通讯芯片，第二数字信号控制器DSPIC30F6014A，12位的串行DA芯片TLV5616，运放OP07，和功率运放芯片OP547；MAX485通讯芯片在接收到逻辑控制模块的指令后，将指令通过第二数字信号控制器DSPIC30F6014A的UART口传递给第二数字信号控制器DSPIC30F6014A；第二数字信号控制器DSPIC30F6014A根据指令来发生测试仪需要的数字信号，并通过自身的SPI口传递给TLV5616芯片；TLV5616芯片产生0-5v的模拟信号，运放OP07将0-5v的模拟信号变换为正负10v的电压信号，功率运放芯片OPA547将正负10v的电压信号转换为被测伺服阀的压控恒流源信号。 
信号采集模块包括MAX485芯片，第三数字信号控制器DSPIC30F3013，第一功放，第二功放，第三功放；第一功放将流量计输出的流量信号变换为第三数字信号控制器DSPIC30F3013能够采集的0-5v电压信号，第二功放将压力传感器信号变换为第三数字信号控制器DSPIC30F3013能够采集的0-5v电压信号，第三运放将被测伺服阀的电流信号变换为第三数字信号控制器DSPIC30F3013能够采集的0-5v的电压信号；第三数字信号控制器DSPIC30F3013将电压信号转换为数字信号，并通过自身的UART口将数字 信号传送给MAX485芯片，MAX485芯片再通过MODBUS数据总线将数字信号传递给逻辑控制模块。 
电磁阀的驱动电路包括光偶隔离器件，达林顿管驱动芯片ULN2003，中间继电器；第一数字信号控制器DSPIC30F3013的IO口根据用户的输入，在相应的IO口产生逻辑高低电平，通过光偶隔离器件后驱动达林顿管驱动芯片ULN2003，进而驱动中间继电器，从而驱动电磁阀。 
本实用新型通过模块化的设计可以适应多种类型的伺服阀测试的场合，同时，接口设计既可以接传统的XY记录仪也可以接计算机，既保证了测试效率，又避免了计算机测试判读带来的问题。 
附图说明
图1为本实用新型所提供的多功能通用伺服阀静态测试仪整体示意图。 
图中：1为逻辑控制模块，2为信号采集模块，3为数字信号发生器模块，4为电磁阀，5为待采集设备，6为被测伺服阀，7为MODBUS数据总线，8为计算机，9为XY记录仪。 
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步详细的说明。 
本实用新型包括XY记录仪9、计算机8、用来实现在测试不同测试项目时的电磁阀4的切换的逻辑控制模块1、与待采集设备5连接的信号采集模块2、用于产生被测伺服阀6需要的高精度超低频三角波的数字信号发生器模块3；逻辑控制模块1、信号采集模块2、数字信号发生器模块3彼此之间，以及XY记录仪9、计算机8与逻辑控制模块1、信号采集模块2，以及数字信号发生器模块3之间，均通过MODBUS数据总线7进行数据通讯。 
具体来说，逻辑控制模块1包括键盘、显示器、第一数字信号控制器 DSPIC30F3013、电磁阀的驱动电路、以及MAX485通讯芯片；电磁阀的驱动电路包括光偶隔离器件，达林顿管驱动芯片ULN2003，中间继电器；用户通过键盘进行输入，第一数字信号控制器DSPIC30F3013的IO口根据用户的输入，在相应的IO口产生逻辑高低电平，通过光偶隔离器件后驱动达林顿管驱动芯片ULN2003，进而驱动中间继电器，从而驱动相应的电磁阀将其油路切换到QI状态并通过显示器进行显示；然后第一数字信号控制器DSPIC30F3013通过自身的UART口给MAX485芯片信号；MAX485芯片通过MODBUS数据总线给数字信号发生器模块和信号采集模块发送指令。 
数字信号发生器模块3包括MAX485通讯芯片，第二数字信号控制器DSPIC30F6014A，12位的串行DA芯片TLV5616，运放OP07，和功率运放芯片OP547；MAX485通讯芯片在接收到逻辑控制模块的指令后，将指令通过第二数字信号控制器DSPIC30F6014A的UART口传递给第二数字信号控制器DSPIC30F6014A；第二数字信号控制器DSPIC30F6014A根据指令来发生测试仪需要的数字信号，并通过自身的SPI口传递给TLV5616芯片；TLV5616芯片产生0-5v的模拟信号，运放OP07将0-5v的模拟信号变换为正负10v的电压信号，功率运放芯片OPA547将正负10v的电压信号转换为被测伺服阀的压控恒流源信号。 
信号采集模块2包括MAX485芯片，第三数字信号控制器DSPIC30F3013，第一功放，第二功放，第三功放；第一功放将流量计输出的流量信号变换为第三数字信号控制器DSPIC30F3013能够采集的0-5v电压信号，第二功放将压力传感器信号变换为第三数字信号控制器DSPIC30F3013能够采集的0-5v电压信号，第三运放将被测伺服阀的电流信号变换为第三数字信号控制器DSPIC30F3013能够采集的0-5v的电压信号；第三数字信号控制器DSPIC30F3013将电压信号转换为数字信号，并通过自身的UART口将数字信号传送给MAX485芯片，MAX485芯片再通过MODBUS数据总线将数 字信号传递给逻辑控制模块。 
逻辑控制模块1主要负责液压电磁阀的切换，由于电液伺服阀的静态性能指标的试验项目较多，例如空载流量测试、压力增益测试、静耗量测试、小信号分辨率测试等，不同的用户也需要对功能进行裁减，在不同的测试项目中需要切换不同的油路，传统上是采用手动换向阀来切换，本实用新型通过逻辑功能模块结合电磁换向阀来进行油路的切换，使得操作非常方便，同时也非常灵活。 
数字信号发生器模块3主要负责产生伺服阀需要的高精度超低频三角波信号，传统上超低频的信号发生器是采用模拟的方式实现，容易出现信号的频率不稳定的问题，本实用新型采用了采用高性能的数字信号控制器给一个12位的DA芯片周期性发送信号的方法来实现，使得信号的频率和波形可以任意的设计，也达到了伺服阀测试精度的要求。同时将数字信号发生器设计成独立的模块，可以使用更多类型接口的伺服阀的测试。例如，对于接口为电流信号或者电压信号的伺服阀，只需要切换该模块既可。 
信号采集模块2主要采集实际的电流信号、压力传感器信号和流量传感器信号，由于压力传感器和流量传感器的二次仪表有多种，因此将信号采集模块进行单独的设计使得静态测试仪非常灵活，可以满足更多的用户需求。 
模块与模块之间采用成熟的modbus数据总线7的方式进行通讯。通讯可靠，同时使得静态测试仪本身也可以作为一个总线的节点，方便了调试和远程控制的实现。 

Claims (5)

1.一种多功能通用伺服阀静态测试仪，其特征在于：包括XY记录仪、计算机、用来实现在测试不同测试项目时的电磁阀的切换的逻辑控制模块、用于采集电流、压力差和流量信号的信号采集模块、用于产生被测伺服阀需要的高精度超低频三角波的数字信号发生器模块；所述逻辑控制模块、信号采集模块、数字信号发生器模块彼此之间，以及XY记录仪、计算机与所述逻辑控制模块、信号采集模块，以及数字信号发生器模块之间，均通过MODBUS数据总线进行数据通讯。
2.根据权利要求1所述的一种多功能通用伺服阀静态测试仪，其特征在于：所述逻辑控制模块包括键盘、显示器、第一数字信号控制器DSPIC30F3013、电磁阀的驱动电路、以及MAX485通讯芯片；用户通过键盘进行输入，第一数字信号控制器DSPIC30F3013首先根据用户的输入，通过电磁阀的驱动电路驱动相应的电磁阀将其油路切换到QI状态并通过显示器进行显示，然后通过自身的UART口给MAX485芯片信号；MAX485芯片通过MODBUS数据总线给数字信号发生器模块和信号采集模块发送指令。
3.根据权利要求2所述的一种多功能通用伺服阀静态测试仪，其特征在于：所述数字信号发生器模块包括MAX485通讯芯片，第二数字信号控制器DSPIC30F6014A，12位的串行DA芯片TLV5616，运放OP07，和功率运放芯片OP547；MAX485通讯芯片在接收到逻辑控制模块的指令后，将指令通过第二数字信号控制器DSPIC30F6014A的UART口传递给第二数字信号控制器DSPIC30F6014A；第二数字信号控制器DSPIC30F6014A根据指令来发生测试仪需要的数字信号，并通过自身的SPI口传递给TLV5616芯片；TLV5616芯片产生0-5v的模拟信号，运放OP07将0-5v的模拟信号变换为正负10v的电压信号，功率运放芯片OPA547将正负10v的电压信号转换为被测伺服阀的压控恒流源信号。
4.根据权利要求2所述的一种多功能通用伺服阀静态测试仪，其特征在于：所述信号采集模块包括MAX485芯片，第三数字信号控制器DSPIC30F3013，第一功放，第二功放，第三功放；第一功放将流量计输出的流量信号变换为第三数字信号控制器DSPIC30F3013能够采集的0-5v电压信号，第二功放将压力传感器信号变换为第三数字信号控制器DSPIC30F3013能够采集的0-5v电压信号，第三运放将被测伺服阀的电流信号变换为第三数字信号控制器DSPIC30F3013能够采集的0-5v的电压信号；第三数字信号控制器DSPIC30F3013将所述电压信号转换为数字信号，并通过自身的UART口将所述数字信号传送给MAX485芯片，MAX485芯片再通过MODBUS数据总线将所述数字信号传递给逻辑控制模块。
5.根据权利要求2所述的一种多功能通用伺服阀静态测试仪，其特征在于：所述电磁阀的驱动电路包括光偶隔离器件，达林顿管驱动芯片ULN2003，中间继电器；所述第一数字信号控制器DSPIC30F3013的IO口根据用户的输入，在相应的IO口产生逻辑高低电平，通过光偶隔离器件后驱动达林顿管驱动芯片ULN2003，进而驱动中间继电器，从而驱动电磁阀。
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