CN204374226U - 一种基于stm32的超声电机自动测控系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于STM32的超声电机自动测控系统，属于电机测试与控制领域。本实用新型的数据采集电路包括与超声电机连接的光电编码器和转矩转速传感器，主控芯片为STM32主控芯片，与光电编码器通过编码口连接，与转矩转速传感器、电机驱动电路通过I/O口连接，电机驱动电路与超声电机连接，STM32主控芯片通过I/O口与粉磁制动器连接，粉磁制动器通过转矩转速传感器与超声电机连接；电机驱动电路与信号调理电路连接，信号调理电路与STM32主控芯片的I/O口连接，上位机和下位机通过RS232串口相连。本实用新型可以同时采集较多参数，转速采集较为精确，且数据采集电路与电机驱动电路集成。

Description

一种基于STM32的超声电机自动测控系统

技术领域

本实用新型涉及超声电机测试与控制领域，更具体地说，涉及一种基于STM32的超声电机自动测控系统。

背景技术

电机测试技术的发展与电机本身的发展是密不可分的，良好的测试系统有助于对电机的进一步认识。传统电机测试方法是人工操作仪器，人工记录和计算数据，从而影响了电机测试的效率和准确度。随着现代科学技术的发展，微处理器性能的提高，测试手段的丰富，以及自动化测试系统在测试中的广泛应用，电机的测试技术有了迅猛的发展。

超声电机作为当前新型电机中较为成熟的一类电机，它具有低速大转矩、无需齿轮减速机构、响应快、断电自锁和分辨率高等优点，因而在航空航天、机器人和微型机械等高科技领域得到了应用。目前针对超声电机测试系统的研究相对较少，并没有专门的测试装置，国内外已经出现的超声电机测试研究中有很多不足，具体如下：1、超声电机的最重要的技术参数(电机转速)无法得到精确测量，并且多数超声电机测试装置之间相互独立，由于科研、生产及测试等部门的需要，以至于通常一两个参数的采集就用一套测试系统，浪费了大量的人力资源。2、现有的超声电机测试系统因为数据采集模块与电机驱动模块的相互独立，只能完成对电机参数的采集等简单功能，并不能做到上位机实时控制电机驱动信号改变的同时捕获相应的参数变化，也不能分析出不同参数之间的相互作用对超声电机性能的影响。因此，研制一种自动化程度高且将超声电机测试与驱动控制紧密结合的多参数多功能超声电机自动测控系统就迫在眉睫。

实用新型内容

1.实用新型要解决的技术问题

为解决上述的技术问题，本实用新型提出了一种基于STM32的超声电机自动测控系统，采用本实用新型的技术方案，系统内可以同时采集较多参数，转速采集较为精确，且上位机与下位机构成闭环回路，数据采集电路与电机驱动电路集成，使得电机的驱动信号的变化对电机转速的影响能够确定，上位机对电机的驱动信号进行实时控制。

2.技术方案

为达到上述目的，本实用新型提供的技术方案为：

本实用新型的一种基于STM32的超声电机自动测控系统，包括上位机和下位机，所述的下位机包括主控芯片、数据采集电路和电机驱动电路；所述的数据采集电路包括与超声电机连接的光电编码器和转矩转速传感器，所述的主控芯片为STM32主控芯片，所述的STM32主控芯片通过编码口与光电编码器连接，用于采集光电编码器将转速转换成的脉冲信号并还原为电机转速，所述的STM32主控芯片通过I/O口与转矩转速传感器连接，用于采集电机转矩；所述的STM32主控芯片通过I/O口连接电机驱动电路、用于传递控制信号，所述的电机驱动电路与超声电机连接，所述的STM32主控芯片通过I/O口与粉磁制动器连接，所述的粉磁制动器通过转矩转速传感器与超声电机连接；所述的电机驱动电路与信号调理电路连接，信号调理电路与STM32主控芯片的I/O口连接，用于反馈电压、电流等信号，所述的STM32主控芯片通过I/O口还与液晶显示屏连接，所述的上位机和下位机通过RS232串口相连。

作为本实用新型的进一步改进，所述的光电编码器为DGS34增量旋转编码器。

作为本实用新型的进一步改进，所述的驱动电路设有程控电压源，所述的程控电压源连接STM32主控芯片的I/O口以及粉磁制动器。

作为本实用新型的进一步改进，所述的粉磁制动器、转矩转速传感器与超声电机通过轴联器依次连接

3.有益效果

采用本实用新型提供的技术方案，与现有技术相比，具有如下显著效果：

(1)本实用新型的一种基于STM32的超声电机自动测控系统，测控系统的主控芯片为STM32，利用STM32独特的编码接口采集光电编码器发送回来的脉冲并进行处理，将脉冲还原为电机转速值，能够精确测得电机转速，且STM32独特的编码接口很容易将数据采集电路与电机驱动电路集成在一起，使得电机的驱动信号的变化对电机转速的影响能够确定，进一步使得电机转速的采集更为精确。

(2)本实用新型的一种基于STM32的超声电机自动测控系统，上位机与下位机的闭环回路的设置，使得主控芯片能够采集到超声电机的有关参数后直接由上位机控制电机驱动电路。

(3)本实用新型的一种基于STM32的超声电机自动测控系统，光电编码器使用DGS34增量旋转编码器，保证超声电机每转过一圈时旋转编码器产生的脉冲数足够多，便于对脉冲信号的收集与处理。

(4)本实用新型的一种基于STM32的超声电机自动测控系统，超声电机驱动电路中设有程控电压源，调节输入信号的参数输出信号参数做出相应改变，从而使得电机驱动电路可调。

(5)本实用新型的一种基于STM32的超声电机自动测控系统，主要采集参数为5个，经数据处理后能得到的电气参数约为11个，避免造成的人力物理的浪费。

(6)本实用新型的一种基于STM32的超声电机自动测控系统，原理简单、结构清晰、智能程度高，易于推广。

附图说明

图1为本实用新型一种基于STM32的超声电机自动测控系统的结构框图；

图2为本实用新型的程序实施软件流程图。

具体实施方式

为进一步了解本实用新型的内容，结合附图及实施例对本实用新型作详细描述。

实施例1

如图1所示，本实施例的一种基于STM32的超声电机自动测控系统，包括上位机和下位机，所述的下位机包括主控芯片、数据采集电路和电机驱动电路；所述的数据采集电路包括与超声电机连接的光电编码器和转矩转速传感器，所述的光电编码器选用分辨率达到16384线的德国sick公司推出的DGS34增量旋转编码器，保证电机没转过一圈时旋转编码器产生的脉冲数足够多；所述的主控芯片为STM32主控芯片，所述的STM32主控芯片通过编码口与光电编码器连接，用于采集光电编码器将转速转换成的脉冲信号并还原为电机转速，所述的STM32主控芯片通过I/O口与转矩转速传感器连接，用于采集电机转矩；所述的STM32主控芯片通过I/O口连接电机驱动电路、用于传递控制信号，所述的电机驱动电路与超声电机连接，所述的STM32主控芯片通过I/O口与粉磁制动器连接，所述的粉磁制动器通过转矩转速传感器与超声电机连接；由于超声电机驱动电路产生高频高压正余弦激励信号，因此想要做到电机驱动电路可调并非易事，本实施例在超声电机驱动中设置一个程控电压源，通过调节输入信号的参数来达到输出信号参数做出相应改变的目的，所述的程控电压源连接STM32主控芯片的I/O口以及粉磁制动器，所述的粉磁制动器、转矩转速传感器与超声电机通过轴联器依次连接。所述的电机驱动电路与信号调理电路连接，信号调理电路与STM32主控芯片的I/O口连接，用于反馈电压、电流等信号，所述的STM32主控芯片通过I/O口还与液晶显示屏连接，所述的上位机和下位机通过RS232串口相连。

本实施例的一种基于STM32的超声电机自动测控系统主要采集参数为5个，经数据处理后能得到的电气参数约为11个，超越能采集1-5个电气参数的现有检测装置，本实施例中利用微软公司提供的微软公司提供的Visual C++具有集成开发环境来自制上位机，可通过显示屏实时显示两个或多个参数之间的线性关系。上位机与下位机的闭环回路的设置，使得主控芯片能够采集到超声电机的有关参数后直接由上位机控制电机驱动电路。本实施例STM32主控芯片的特有编码器接口能够精确采集光电编码器发送回来的脉冲并进行处理，将脉冲还原为电机转速值，且很容易将数据采集电路与电机驱动电路集成在一起，使得电机的驱动信号的变化对电机转速的影响能够确定，进一步使得电机转速的采集更为精确。

如图2所示，一种基于STM32的超声电机自动测控系统中的下位机程序主要是由主程序和中断处理程序组成，程序完成系统的控制和管理工作。单片机上电，系统进行初始化，开串口中断使能和外部中断使能，进入程序。当上位机第一次发来指令时，调节电机的驱动信号然后启动电机，由于电机刚启动时不是很平稳，需要延时等待其稳定。随后开始给电机加载力矩并等待力矩加载稳定后，开启定时器中断，进入中断处理程序来完成AD采集，并将检测到的数据进行数据处理后传输到上位机。再判定加载力矩是否达到设定的最大值，若达到，则等待上位机下一条指令，否则继续给电机加载力矩。若再一次接受到上位机发来的指令，若是电机驱动调节指令，则改变电机驱动的输入信号，并重复上述过程；若是停止指令，则关闭程控电压源与程控电流源。

以上示意性的对本实用新型及其实施方式进行了描述，该描述没有限制性，附图中所示的也只是本实用新型的实施方式之一，实际的结构并不局限于此。所以，如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本实用新型创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本实用新型的保护范围。

Claims (4)

1.一种基于STM32的超声电机自动测控系统，包括上位机和下位机，其特征在于：所述的下位机包括主控芯片、数据采集电路和电机驱动电路；所述的数据采集电路包括与超声电机连接的光电编码器和转矩转速传感器，所述的主控芯片为STM32主控芯片，所述的STM32主控芯片通过编码口与光电编码器连接，用于采集光电编码器将转速转换成的脉冲信号并还原为电机转速，所述的STM32主控芯片通过I/O口与转矩转速传感器连接，用于采集电机转矩；所述的STM32主控芯片通过I/O口连接电机驱动电路、用于传递控制信号，所述的电机驱动电路与超声电机连接，所述的STM32主控芯片通过I/O口与粉磁制动器连接，所述的粉磁制动器通过转矩转速传感器与超声电机连接；所述的电机驱动电路与信号调理电路连接，信号调理电路与STM32主控芯片的I/O口连接，用于反馈电压、电流等信号，所述的STM32主控芯片通过I/O口还与液晶显示屏连接，所述的上位机和下位机通过RS232串口相连。

2.根据权利要求1所述的一种基于STM32的超声电机自动测控系统，其特征在于：所述的光电编码器为DGS34增量旋转编码器。

3.根据权利要求2所述的一种基于STM32的超声电机自动测控系统，其特征在于：所述的驱动电路设有程控电压源，所述的程控电压源连接STM32主控芯片的I/O口以及粉磁制动器。

4.根据权利要求3所述的一种基于STM32的超声电机自动测控系统，其特征在于：所述的粉磁制动器、转矩转速传感器与超声电机通过轴联器依次连接。