CN205563194U - 一种旋转测试系统的控制与采集装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及到一种旋转测试系统的控制与采集装置，所述的旋转测试系统的控制与采集装置包括有模数转换电路、编码器输入电路、电机控制电路、可编程器件，模数转换电路、编码器输入电路、电机控制电路与可编程器件相连，所述可编程器件设有采集控制模块、电机控制模块、编码器解码模块、位置与速度比较模块。本实用新型与现有旋转测试系统的控制与采集装置相比，大大提升了性能与可靠性，显著缩小了体积，并降低了成本。

Description

一种旋转测试系统的控制与采集装置

技术领域

本实用新型涉及到测试设备领域，具体地说，是涉及到一种旋转测试系统的控制与采集装置。

背景技术

很多产品的性能检测需要通过旋转测试系统完成，通过检测产品在不同转速下的振动信号特性来评估产品的质量，现有的旋转测试系统的控制与采集装置主要通过计算机以及数据采集卡搭建，振动信号采集，以及位置与速度比较功能均通过计算机Windows操作系统内的应用软件完成，但由于计算机体积大、成本高、故障率高、测试精度差的原因，使得旋转测试系统的应用和推广受到了很大的制约。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种旋转测试系统的控制与采集装置，可大大提升了性能与可靠性，显著缩小了体积，并降低了成本。

为了达到上述实用新型目的，本实用新型提供的技术方案如下：

一种旋转测试系统的控制与采集装置，所述的旋转测试系统的控制与采集装置包括有模数转换电路、电机控制电路、编码器输入电路、可编程器件，模数转换电路分别与振动传感器和可编程器件连接，电机控制电路分别与电机驱动器和可编程器件连接、编码器输入电路分别与正交编码器和可编程器件连接。

优选的，所述的可编程器件包括采集控制模块、电机控制模块、编码器解码模块、位置与速度比较模块，采集控制模块分别与模数转换电路、位置与速度比较模块和存储模块连接，电机控制模块分别与电机控制电路和位置与速度比较模块连接，编码器解码模块分别与编码器输入电路和位置与速度比较模块相连，位置与速度比较模块分别与采集控制模块、电机控制模块、编码器解码模块和存储模块连接。

优选的，所述的可编程器件为CPLD、FPGA或SOC。

基于上述技术方案，本实用新型结构简单、实时性高，大大提升了性能与可靠性，显著缩小了体积，并降低了成本。

附图说明

图1为本实用新型的原理方框图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

现有的旋转测试系统的控制与采集装置主要通过计算机以及数据采集卡搭建，振动信号采集，以及位置与速度比较功能通过计算机Windows操作系统内的应用软件完成，由于计算机设备复杂，成本高，体积大，对散热、粉尘、湿度等环境要求苛刻，长时间工作易发生故障，Windows操作系统实时性差，影响了旋转位置和速度的比较结果的执行时间，制约对旋转测试系统的测试精度，使得旋转测试系统的应用和推广受到了很大的制约。

为了降低旋转测试系统的控制与采集装置的成本，提高可靠性，减小体积，建议构建简单高效的小型旋转测试系统的控制与采集装置。其技术方案如下：

系统整机拓扑结构，如图1所示：一种旋转测试系统的控制与采集装置，所述的旋转测试系统的控制与采集装置包括有模数转换电路、电机控制电路、编码器输入电路、可编程器件，模数转换电路分别与振动传感器和可编程器件连接，电机控制电路分别与电机驱动器和可编程器件连接、编码器输入电路分别与正交编码器和可编程器件连接。

优选的，所述的可编程器件包括采集控制模块、电机控制模块、编码器解码模块、位置与速度比较模块，采集控制模块分别与模数转换电路、位置与速度比较模块和存储模块连接，电机控制模块分别与电机控制电路和位置与速度比较模块连接，编码器解码模块分别与编码器输入电路和位置与速度比较模块相连，位置与速度比较模块分别与采集控制模块、电机控制模块、编码器解码模块和存储模块连接。

优选的，所述的可编程器件为CPLD、FPGA或SOC。

编码器输入电路

一般正交编码器输出三路差分方波数字信号（A、B、Z），通过A、B信号的相位差判断电机正转还是反转，通过A、B信号的脉冲个数判读电机旋转的角度，通过Z信号判读电机的零点位置。由于正交编码器安装位置与电机非常近，信号容易串入强电干扰和电磁干扰，另外可编程器件只能接收单端数字信号，因此需要编码器输入电路实现光电隔离以及将差分数字信号转换成单端数字信号，以便可编程器件内的编码器解码模块能够正确的检测到该信号。

电机控制电路

电机控制电路主要向电机驱动器输出方向信号、转速信号、以及刹车信号，电机控制电路对于方向信号和转速信号的处理包括光电隔离和单端转差分转速信号，对于刹车信号的处理包括光电隔离和驱动放大。

模数转换电路

模数转换电路包括低通滤波电路和模数转换器，低通滤波电路和模数转换器相连。模拟信号的传输过程中，难免会引入如白噪声这样的高频干扰，另外，根据奈奎斯特定律得知，当输入信号的频率超过模数转换器采样频率的二倍以上时，会发生频率混叠现象而产生假频率、假信号严重影响测量结果，通过低通滤波电路，可以有效消除这类干扰信号，从而大大提高采样信号的抗干扰能力。模数转换器用于将经过低通滤波电路滤波后的振动信号转换成数字信号。

可编程器件

可编程器件包括采集控制模块、电机控制模块、编码器解析模块和位置与速度比较模块。

采集控制模块

采集控制模块用于控制外部模数转换电路的启动、停止和数据读取时序、以及外部存储模块的写入时序，采样控制电路的使能受位置与速度比较模块控制。

电机控制模块

电机控制模块用于生成电机转速和电机方向的PWM方波信号，以及生成电机刹车信号，电机转数和电机方向的PWM方波频率受位置与速度比较模块控制，电机刹车信号受位置与速度比较模块控制。

编码器解码模块

由于正交编码器的信号容易受到电机、及其他设备的电磁干扰，可编程器件内的正交编码器解码模块，设置有针对性的数字滤波算法，增加了系统的抗干扰能力；设置有正交编码器的上升沿信号和下降沿信号检测算法，能够提高编码器输出的位置精度，这对旋转测试系统的检测精度有直接好处。

位置与速度比较模块

旋转测试系统的一般测试流程，需要先启动电机、当转速达到指定转速后，在电机转到设定角度时开始加速度信号采集。现行的控制与采集装置是通过Windows的中断或者轮询方式来判断电机转数以及位置是否满足要求，这种方式容易受到Windows任务调度以及计算机性能的影响，实时性很差，从而影响旋转测试系统的测量精度，本实用新型是通过可编程器件内的位置与速度比较模块读取存储器内保存的电机目标转速与电机目标角度，并实时与编码器解码模块输出的电机角度和速度进行比较并给出结果，采集控制模块根据这一结果决定是否开始或停止模数转换器，因为可编程器件的实时性和确定性非常高，所以可以保证旋转测试系统的加速度传感器信号采集启动时刻非常准确，从而保证旋转测试系统的测量精度。当旋转测试系统测试结束后，需要控制电机停在指定角度，现行的控制与采集装置是通过Windows的中断或者轮询来查询电机的转速和角度来确定是否需要停止电机，这种方式容易受到Windows任务调度以及计算机性能的影响，实时性很差，从而影响旋转测试系统控制电机停止角度的精度，本实用新型是通过可编程器件内的位置与速度比较模块读取存储器内保存的电机目标转速和电机目标角度，并实时与编码器解码模块输出的电机位置和速度进行比较并给出结果，电机控制模块根据这一结果决定是否停止电机，因为可编程器件的实时性和确定性非常高，所以可以保证旋转测试系统的电机位置控制非常准确，从而保证旋转测试系统的测量精度。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种旋转测试系统的控制与采集装置，所述的旋转测试系统的控制与采集装置包括有模数转换电路、电机控制电路、编码器输入电路、可编程器件，模数转换电路分别与外接的振动传感器和可编程器件连接，电机控制电路分别与外接的电机驱动器和可编程器件连接，编码器输入电路分别与外接的正交编码器和可编程器件连接，且可编程器件与外接的存储模块相连。

2.根据权利要求1所述的一种旋转测试系统的控制与采集装置，其特征在于，所述的可编程器件包括采集控制模块、电机控制模块、编码器解码模块、位置与速度比较模块，采集控制模块分别与模数转换电路、位置与速度比较模块和外接的存储模块连接，电机控制模块分别与电机控制电路和位置与速度比较模块连接，编码器解码模块分别与编码器输入电路和位置与速度比较模块相连，位置与速度比较模块分别与采集控制模块、电机控制模块、编码器解码模块和外接的存储模块连接。

3.根据权利要求1或2所述的一种旋转测试系统的控制与采集装置，其特征在于，所述的可编程器件为CPLD、FPGA或SOC。