一種電機實驗教學(xué)用磁粉制動器控制系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種電機實驗教學(xué)用磁粉制動器控制系統(tǒng)，包括：DSP控制單元、ADC單元、DAC單元、高精度壓控電流源單元、電壓/電流/轉(zhuǎn)速接口單元、液晶顯示及鍵盤輸入單元。本發(fā)明采用DSP控制單元為核心的高精度數(shù)控直流電流源為磁粉制動器提供激磁電流以模擬電機負(fù)載，不僅可以采用編程方式設(shè)置加載時間和激磁電流，而且可以同時采集電機的轉(zhuǎn)速、電流及電壓信號，對電機轉(zhuǎn)矩進行計算并在液晶顯示屏上進行曲線顯示，可以方便的對電機控制性能進行觀察，具有成本低、體積小、精度高的優(yōu)點，可以廣泛用于電機帶負(fù)載實驗教學(xué)中。
【專利說明】—種電機實驗教學(xué)用磁粉制動器控制系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于實驗教學(xué)【技術(shù)領(lǐng)域】，涉及電機控制實驗教學(xué)系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002]在與電機控制相關(guān)的實驗教學(xué)中，通常都需要電機帶負(fù)載運行。磁粉制動器是根據(jù)電磁原理和利用磁粉傳遞轉(zhuǎn)矩的。其具有激磁電流和傳遞轉(zhuǎn)矩基本成線性關(guān)系的特點。在同滑差無關(guān)的情況下能夠傳遞一定的轉(zhuǎn)矩，具有響應(yīng)速度快、結(jié)構(gòu)簡單、無污染、無噪音、無沖擊振動節(jié)約能源等優(yōu)點。是一種多用途、性能優(yōu)越的自動控制元件?，F(xiàn)已被廣泛應(yīng)用于造紙、印刷、塑料、橡膠、紡織、印染、電線電纜、冶金、壓片機以及其他有關(guān)卷取加工行業(yè)中的放卷和收卷張力控制。磁粉制動器還經(jīng)常被用于傳動機械的測功加載和制動等。正是由于磁粉制動器安裝方便，控制簡單、成本低等特點，在電機帶負(fù)載教學(xué)實驗里應(yīng)用比較廣泛。
[0003]電機控制實驗中，磁粉制動器作為模擬加載器使用，往往需要與轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速傳感器及轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速功率測量儀等配套組成成套測功裝置，這種成套裝置成本較高，對安裝和場地要求也比較高，限制了在實驗教學(xué)中的普及應(yīng)用。
[0004]磁粉制動器必須配套直流電流源才能使用，目前市場上常見的直流電流源一般分為手動張力控制器和自動張力控制器兩種。自動張力控制器為數(shù)字式、自動控制卷材張力的高精度儀器，用于印刷、包裝、造紙、紡織印染行業(yè)中的張力控制，但是這種自動張力控制器用于電機控制實驗教學(xué)中并不太適用。手動張力控制器多是采用開關(guān)方式控制的直流穩(wěn)流電源，由人工控制旋轉(zhuǎn)開關(guān)調(diào)節(jié)電源的輸出電流，在電機控制實驗教學(xué)中多采用這種成本較低的手動張力控制器，但是不能實現(xiàn)自動精確的負(fù)載控制，只能粗略對電機控制系統(tǒng)的的特性進行測試。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]針對目前實驗教學(xué)中電機控制實驗中模擬負(fù)載存在的以上問題，本發(fā)明提出了一種電機實驗教學(xué)用磁粉制動器控制系統(tǒng)，可以實現(xiàn)對電機模擬負(fù)載進行精確的控制并可以對電機的轉(zhuǎn)速、電流和電壓等參數(shù)隨負(fù)載變化的情況進行記錄和實時曲線顯示。
[0006]本發(fā)明采用以下技術(shù)方案實現(xiàn):
[0007]一種電機實驗教學(xué)用磁粉制動器控制系統(tǒng)，包括:DSP控制單元、ADC單元、DAC單元、高精度壓控電流源單元、電壓/電流/轉(zhuǎn)速接口單元、液晶顯示及鍵盤輸入單元。本發(fā)明采用DSP控制單元為核心的高精度數(shù)控直流電流源為磁粉制動器提供激磁電流，不僅可以采用編程方式設(shè)置加載時間和激磁電流，而且可以同時采集電機的轉(zhuǎn)速、電流及電壓信號，對電機轉(zhuǎn)矩進行計算并在液晶顯示屏上進行曲線顯示，可以方便的對電機控制性能進行觀察，具有成本低、體積小、精度高的優(yōu)點，可以廣泛用于電機帶負(fù)載實驗教學(xué)。
[0008]為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案更加清楚明白，以下將通過相關(guān)附圖對本發(fā)明進行詳細(xì)說明。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0009]附圖為本發(fā)明的系統(tǒng)原理框圖；

【具體實施方式】
[0010]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做出詳細(xì)的說明。
[0011]參見附圖，一種電機實驗教學(xué)用磁粉制動器控制系統(tǒng)，包括:DSP控制單元、ADC單元、DAC單元、高精度壓控電流源單元、電壓/電流/轉(zhuǎn)速接口單元、液晶顯示及鍵盤輸入單
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[0012]所述DSP單元采用TMS320F2812做為主控核心，高精度壓控電流源單元由改進的Howland電流源電路和V/I轉(zhuǎn)換電路以及擴流電路組成，ADC單元采用12位的AD574做為模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片用于對高精度壓控電流源單元擴流電路中的采樣電阻上電壓進行檢測以滿足精度為ImA的控制精度要求，DAC單元采用10位數(shù)模轉(zhuǎn)換器AD561為高精度壓控電流源單元提供標(biāo)準(zhǔn)電壓。
[0013]所述電壓/電流/轉(zhuǎn)速接口單元，包括接收增量式和絕對值式光電編碼盤的輸出信號并對其進行整形送入TMS320F2812捕獲單元進行轉(zhuǎn)速計算的轉(zhuǎn)速接口單元、可以將4?20mA的電流傳感器輸出的電流信號轉(zhuǎn)換為TMS320F2812的AD單元可以接受的O?3V電壓信號的電流接口電路，以及滿足不同傳感器輸出的可以將O?5V的傳感器輸出信號轉(zhuǎn)換為TMS320F2812的AD單元可以接受的O?3V電壓信號的通用電流/電壓接口單元。
[0014]所述液晶顯示及鍵盤輸入單元可以對高精度壓控電流源單元輸出的直流電流幅值和持續(xù)時間進行設(shè)置，DSP單元根據(jù)液晶顯示及鍵盤輸入單元輸入的設(shè)置值通過DAC單元對高精度壓控電流源單元的輸入?yún)⒖茧妷哼M行控制，同時通過ADC單元采集高精度壓控電流源單元擴流電路的采樣電阻電壓對輸出直流電流進行監(jiān)測。所述DSP單元可以通過電壓/電流/轉(zhuǎn)速接口單元對電機的電壓、電流和轉(zhuǎn)速等運行參數(shù)進行檢測并送到液晶顯示及鍵盤輸入單元中的液晶屏上進行實時數(shù)字和曲線顯示。
【權(quán)利要求】
1.一種電機實驗教學(xué)用磁粉制動器控制系統(tǒng)，其特征是，包括DSP控制單元、ADC單元、DAC單元、高精度壓控電流源單元、電壓/電流/轉(zhuǎn)速接口單元、液晶顯示及鍵盤輸入單元；所述DSP控制單元可以通過ADC單元和DAC單元對高精度壓控電流源進行控制輸出可控直流電流，并通過電壓/電流/轉(zhuǎn)速接口單元采集電機運行參數(shù)在液晶顯示及鍵盤輸入單元的液晶屏上進行顯示。
【文檔編號】G09B23/18GK104332088SQ201410685363
【公開日】2015年2月4日 申請日期:2014年11月21日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月21日
【發(fā)明者】孫醒濤, 高圣偉, 張牧, 張奇云 申請人:天津工業(yè)大學(xué)