CN2058984U - 绝对值定标的动平衡机电测显示箱 - Google Patents

Abstract

本实用新型是具有数字测速，直角坐标—极坐标变换和绝对值定标的动平衡机电测显示箱。采用单片微机作为核心，用数字信号处理的方法使电箱电路结构大大简化，既降低了成本又提高了转换精度。经试验，幅值转换误差＜1％，角度转换误差≤1°，转速误差≤0.2％。特别是采用了绝对值定标，使电箱显示直观，操作方便。

Description

本实用新型是具有数字测速、直角座标——极座标变换和绝对值定标的动平衡机电测显示箱。涉及机器或结构部件的静、动平衡测试技术。

众所周知，动平衡试验时产生的不平衡信号Asin（ωt＋θ）通过电测箱中乘法、滤波电路后，输出的是二个互相垂直的分量（直流信号）以E_x和E_y直角座标形式表示，其中：

E_x＝KAcosθ （1）

E_y＝KAsinθ （2）

如果将其用极座标形式的量值（模）A和角度（幅角）θ表示的话，则：

$A=\frac{1}{K}\sqrt{E_X^2+E_y^2}......\left(3\right)$

θ＝tg^－1(Ey)/(Ex) （4）

显然，座标转换只要将（1）、（2）式转变成（3）、（4）式即可。在现有的技术中，国内外一般采用模似信号处理技术进行变换调制的方法，在不平衡信号指示时采用矢量表显示形式。矢量表显示虽然比较直观，但小量值时角度误差较大，不易读正确。同时矢量表本身的价格比较昂贵。以后美国Hofmann公司的HP9动平衡机电测箱采用模拟和数字信号处理的技术进行变换调制，显示方式为数字显示，由于转换后量值A为不平衡量值的相对值，因此显示的误差较大。同时这种处理方式电路相当复杂。

本实用新型的目的是设计一种完成全部测速、座标转换、绝对值定标，数字显示，打印测量结果等功能的结构简单，显示直观，精度高，成本低的动平衡机电测显示箱。

本实用新型以8031单片微机为核心，配以简单的外围硬件电路，再专门编制4K的汇编程序来完成全部功能。由多路转换开关和模数转换器将直流分量E_x与E_y转换成数字信号，经过程序运算得出量值A和角度θ，这时直角座标向极座标变换完全由数字信号处理变换来完成的。一般平衡机电测部分转速频段有4个，量值选择状态有9种，因此输入显示箱的直流分量在不同的频段或状态数值是不同的。所以变换得到的量值为不平衡量值的相对值。为了使量值最后显示都是以g或mg为量纲的数值，也就是进行绝对值定标，就必须将转速频段选择和量值的量程选择状态进行换算。因此，必须将这些状态编成一定代码后输入计算机，这将增加测量部分的逻辑电路，并要求计算机提供多路I／D线。本实用新型考虑到单片微机中I／D线有限，采用电路网络把各种状态调制成各个当量电平，由A／D转换成数字信号，使输入计算机的I／D线减少到最少，再通过软件确定状态进行绝对值定标。

本实用新型充分利用8031单片微机中的T₀、T₁定时计数器进行测速。通常的平衡机数字转速测量电路中都用逻辑电路对锁相环电路输出的nf。脉冲进行单位时间内计数，由译码电路译成十进制码输出显示，其电路较复杂。本实用新型不需增加硬件设备，只要置T₀为计数器模式，初值为FFFFH，T₁为8位时间常数自动装入的定时模式，时间常数初值为OOH。当f₀上升沿来到，使计数器T₀溢出引起中断， 在T₀的中断服务程序中启动定时器T₁，对时钟频率的1／12进行计数。若对于12MH_Z的时钟频率，则计数频率为1MH_Z1对应时间每一个脉冲为1μs。这样我们在不增加数字转速测量电路情况下就使平衡机电测箱中输出的f₀转换成转速，而且精度可达0.2％，转速范围从1～10000r／min甚至更宽。 由于8位定时器T₁最大计数值为255μs，不能满足低速要求，可以扩展寄存器R。R₁串接组成24位计数器，从而扩展测量范围。

本实用新型的优点和积极效果是使平衡机电测显示箱电路结构大大简化，既降低了成本又提高了直角座标向极座标转换的精度。经试验，幅值转换误差＜1％，角度转换误差≤1°，转速误差≤0.2％。特别是采用了绝对值定标，使电箱具有显示直观，操作方便。

利用附图中所示的实施例，对本实用新型做进一步的说明。

图1为本实用新型的数字显示电路的原理方框图。

图1方框中的1是MUX多路转换开关，2是将选择开关状态调制成电平的电阻网络，3是A／D模数转换器，4MUC单片微机，5是整形电路，6是LED数字显示器，7是PRINTER打印机。

工作原理：首先由单片微机控制MUX多路转换开关1将电测部分输出的不平衡直流分量E_XL、E_YL、E_XR、E_YR与转速、量程选择开关状态经电阻网络2调制成电平信号X₁、X₂，由A／D模数转换器3逐路转换、判别和绝对值定标，同时将转速脉冲信号f。经整形电路5整形后送入微机的T。计数器同样通过软件测量出转速n，最后将测量结果送入LED数字显示器6显示。如果需要可通过PRINTER打印机7打印成硬拷贝。

本实施例的构成：多路转换开关1采用八选一模拟开关CD4051，电阻网络2是由等值电阻串取而成，它与转速开关，量值选择开关相连，电阻网络的两端接电源，在网络内形成等值的电压差，这样开关机械状态的变化转换成一定的电压变化。A／D模数转换器3采用双积型芯片MC14433，与单片微机以中断方式联络。单片微机4由8031单片机和EPROM存贮器组成。整形电路5采用74LS14施密特融发器，数字显示器6采用LED数码管，打印机7可选用各种具有标准接口的小型或微型打印机。把这些部件按图1原理连接，就构成了本实施例。

Claims (2)

1、具有数字测速、直角座标-极座标变换，绝对值定标的动平衡机电测显示箱，其特征在于座标变换是由多路转换开关1，模数转换器3，单片微机4组成的电路构成；绝对值定标是由转速开关，量值选择开关输出的状态经调制电平的电阻网络2构成。

2、根据权利要求1所述的显示箱，其特征在于由单片微机4的定时／计数器及扩展寄存器R₀R₁组成定时器进行测速。

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