專利名稱：基于人機(jī)互動接口的微型風(fēng)扇性能測試系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明公開了一種基于人機(jī)互動接口的微型風(fēng)扇性能測試系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
風(fēng)扇在國民經(jīng)濟(jì)各部門中運用十分廣泛。為使風(fēng)扇能夠經(jīng)常在高性能區(qū)運行，需 參照風(fēng)扇性能曲線來選擇風(fēng)扇的最佳運行工況點，風(fēng)扇性能測試是科學(xué)、合理、客觀地評價 其性能指標(biāo)的方法。需測試的參數(shù)有流量、風(fēng)壓、扭矩、轉(zhuǎn)速、風(fēng)速及環(huán)境參數(shù)如氣溫、氣壓 等。目前，我國風(fēng)扇性能測試方法以傳統(tǒng)常規(guī)方法為主，主要以人工讀取表計的方法做試 驗，不僅費時費力，而且在人工讀數(shù)及記錄過程中易產(chǎn)生各種誤差，試驗的精度難以得到保 證。它存在著參與人員多、可靠性差、測試效率低等弊端，給風(fēng)扇設(shè)計、使用、教學(xué)、科研等部 門對其性能研究帶來諸多不便。為適應(yīng)現(xiàn)代試驗技術(shù)的要求，國內(nèi)已開展了風(fēng)扇性能自動 測試的試驗。如西安交通大學(xué)開發(fā)了風(fēng)管型風(fēng)機(jī)性能試驗自動測試裝置，推動了自動化測 試技術(shù)在風(fēng)扇領(lǐng)域的應(yīng)用，但僅適應(yīng)用于大、中型空調(diào)風(fēng)扇性能測試，無法針對微型風(fēng)扇進(jìn) 行性能測試，基于人機(jī)互動接口的微型風(fēng)扇性能測試裝置則可很好的解決上述難題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種基于人機(jī)互動接口的微型風(fēng)扇性 能測試系統(tǒng)，它不僅避免了傳統(tǒng)常規(guī)方法測試風(fēng)扇性能的眾多弊端，而且能夠針對微型風(fēng) 扇進(jìn)行自動性能測試，測試的性能參數(shù)有靜壓、流量、轉(zhuǎn)速、扭矩及風(fēng)速等。基于人機(jī)互動接口的微型風(fēng)扇性能測試系統(tǒng)具有人機(jī)控制顯示模塊，人機(jī)控制顯 示模塊分別與驅(qū)動電機(jī)模塊、性能參數(shù)數(shù)據(jù)采集模塊、牽引電機(jī)模塊連接，人機(jī)控制顯示模 塊具有人機(jī)互動接口，人機(jī)互動接口由按鍵及液晶顯示器組成，人機(jī)互動接口的按鍵與控 制器的輸入端口連接，人機(jī)互動接口的液晶顯示器與控制器的輸出端口連接，控制器的控 制端口分別與通信接口的串口通信芯片及通用串行總線通信芯片連接，通信接口的一號串 行端口與驅(qū)動電機(jī)模塊連接，通信接口的二號串行端口與牽引電機(jī)模塊連接，通信接口的 通用串行總線端口與性能參數(shù)數(shù)據(jù)采集模塊連接；所述的通信接口包括串口通信芯片、通 用串行總線通信芯片、一號串行端口、二號串行端口及通用串行總線端口，串口通信芯片分 別與一號串行端口、二號串行端口連接，通用串行總線通信芯片與通用串行總線端口連接。所述的控制器包括輸入端口、輸出端口、微處理器、存儲器、復(fù)位芯片、看門狗芯 片、時鐘晶振、控制端口和程序下載端口，微處理器分別與輸入端口、輸出端口存儲器、復(fù)位 芯片、看門狗芯片、時鐘晶振、控制端口及程序下載端口連接。所述的驅(qū)動電機(jī)模塊包括可編程穩(wěn)壓電源、直流無刷電機(jī)及驅(qū)動器，可編程穩(wěn)壓 電源與驅(qū)動器連接，驅(qū)動器與直流無刷電機(jī)連接，可編程穩(wěn)壓電源與人機(jī)控制顯示模塊中 通信接口的一號串行端口連接。所述的性能參數(shù)數(shù)據(jù)采集模塊包括靜壓傳感變送器、差壓傳感變送器、轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速 傳感器、扭矩儀、熱線探針、熱線風(fēng)速儀和數(shù)據(jù)采集卡，數(shù)據(jù)采集卡分別與靜壓傳感變送器、差壓傳感變送器、扭矩儀及熱線風(fēng)速儀連接，轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速傳感器與扭矩儀連接，熱線探針與熱 線風(fēng)速儀連接，數(shù)據(jù)采集卡與人機(jī)控制顯示模塊中通信接口的通用串行總線端口連接。所述的牽引電機(jī)模塊包括變頻器和離心風(fēng)機(jī)，變頻器與離心風(fēng)機(jī)連接，變頻器與 人機(jī)控制顯示模塊中通信接口的二號串行端口連接。本發(fā)明的優(yōu)點在于它不僅避免了傳統(tǒng)常規(guī)方法測試風(fēng)扇性能的眾多弊端，而且能 夠針對微型風(fēng)扇進(jìn)行自動性能測試，自動采集風(fēng)扇的原始參數(shù)即差壓、靜壓、轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速、風(fēng) 速等，并計算出相應(yīng)的流量、效率、軸功率，繪制出壓力、效率、軸功率隨流量的變化的有因 次和無因次曲線，打印輸出曲線及數(shù)據(jù)報表。


圖1是基于人機(jī)互動接口的微型風(fēng)扇性能測試系統(tǒng)電路框圖；圖2是本發(fā)明的人機(jī)控制顯示模塊中控制器的電路框圖；圖3是本發(fā)明的驅(qū)動電機(jī)模塊的電路框圖；圖4是本發(fā)明的牽引電機(jī)模塊的電路框圖；圖5是本發(fā)明的性能參數(shù)數(shù)據(jù)采集模塊的電路框圖；圖6是本發(fā)明的系統(tǒng)軟件流程圖。
具體實施例方式本發(fā)明采用了基于人機(jī)互動接口的人機(jī)控制顯示模塊，不僅可以接受用戶的指 令，而且可以提供用戶所需要的實測數(shù)據(jù)以及性能曲線；不僅可以向驅(qū)動電機(jī)模塊以及牽 引電機(jī)模塊發(fā)送指令，而且可以從性能參數(shù)數(shù)據(jù)采集模塊中獲取差壓、靜壓、轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速、風(fēng) 速等實時實測數(shù)據(jù)。如圖1所示，基于人機(jī)互動接口的微型風(fēng)扇性能測試系統(tǒng)具有人機(jī)控制顯示模 塊，人機(jī)控制顯示模塊分別與驅(qū)動電機(jī)模塊、性能參數(shù)數(shù)據(jù)采集模塊、牽引電機(jī)模塊連接， 人機(jī)控制顯示模塊具有人機(jī)互動接口，人機(jī)互動接口由按鍵及液晶顯示器組成，人機(jī)互動 接口的按鍵與控制器的輸入端口連接，人機(jī)互動接口的液晶顯示器與控制器的輸出端口連 接，控制器的控制端口分別與通信接口的串口通信芯片(型號MAX233)及通用串行總線通 信芯片(型號CH373)連接，通信接口的一號串行端口與驅(qū)動電機(jī)模塊連接，通信接口的二 號串行端口與牽弓I電機(jī)模塊連接，通信接口的通用串行總線端口與性能參數(shù)數(shù)據(jù)采集模塊 連接；所述的通信接口包括串口通信芯片、通用串行總線通信芯片、一號串行端口、二號串 行端口及通用串行總線端口，串口通信芯片分別與一號串行端口、二號串行端口連接，通用 串行總線通信芯片與通用串行總線端口連接。首先，用戶通過人機(jī)控制顯示模塊中人機(jī)互動接口的按鍵設(shè)定一些基本信息，如 電機(jī)轉(zhuǎn)速、頻率、溫度等。人機(jī)控制顯示模塊中的控制器一旦檢測到這些基本信息，即通過 人機(jī)控制顯示模塊中通信接口的一號串行端口將電機(jī)轉(zhuǎn)速信息發(fā)送給驅(qū)動電機(jī)模塊的可 編程穩(wěn)壓電源，同時通過人機(jī)控制顯示模塊中通信接口的二號串行端口將頻率信息發(fā)送給 牽引電機(jī)模塊的變頻器。然后，人機(jī)控制顯示模塊中的控制器就在一直不斷的檢測是否有 來自性能參數(shù)數(shù)據(jù)采集模塊中的實時實測數(shù)據(jù)，性能參數(shù)數(shù)據(jù)采集模塊中的實時實測數(shù)據(jù) 是通過人機(jī)控制顯示模塊中通信接口的通用串行總線(USB)端口傳送給控制器的，控制器將接收到的數(shù)據(jù)儲存并傳送給人機(jī)互動接口的液晶顯示器進(jìn)行顯示，實時實測數(shù)據(jù)主要包 括靜壓、流量、轉(zhuǎn)速、扭矩及風(fēng)速等。串口通信芯片接收到來自控制器的控制端口的脈沖后，分別通過一號串行端口傳 送給驅(qū)動電機(jī)模塊的可編程穩(wěn)壓電源和二號串行端口傳送給牽引電機(jī)模塊的變頻器，一旦 可編程穩(wěn)壓電源和變頻器準(zhǔn)備就緒后，將通過一號串行端口和二號串行端口向串口通信芯 片發(fā)送就緒脈沖信號，通用串行總線通信芯片通過通用串行總線端口接收來自性能參數(shù)數(shù) 據(jù)采集模塊的數(shù)據(jù)采集卡(型號USB2816)的脈沖信號，然后傳送給控制器的控制端口。如圖2所示，所述的控制器包括輸入端口、輸出端口、微處理器(型號S3C2440A)、 存儲器(型號HY57v561620CT)、復(fù)位芯片(型號CAT1162)、看門狗芯片(型號MAX708)、時 鐘晶振(16. 9344MHz)、控制端口和程序下載端口(JTAG)，微處理器分別與輸入端口、輸出 端口存儲器、復(fù)位芯片、看門狗芯片、時鐘晶振、控制端口及程序下載端口連接。微處理器的 芯片管腳(M10、T11、L11、U13)不斷的檢測輸入端口的電平，該電平信號來自人機(jī)互動接口 的按鍵觸發(fā)，微處理器將電平信號識別處理后，發(fā)送脈沖信號給控制端口，控制端口將脈沖 信號傳送給通信接口的串口通信芯片(型號MAX233)，然后微處理器在不斷的檢測控制端 口來自通信接口的通用串行總線通信芯片的脈沖信號，微處理器將脈沖信號進(jìn)行處理后將 脈沖信號傳送給輸出端口，輸出端口再將脈沖信號發(fā)送給人機(jī)互動接口的液晶顯示器(型 號LTE430QW-F0C)進(jìn)行顯示。如圖3所示，所述的驅(qū)動電機(jī)模塊包括可編程穩(wěn)壓電源(型號HM8143)、直流無 刷電機(jī)及驅(qū)動器(型號FBL5120)，可編程穩(wěn)壓電源與驅(qū)動器連接，驅(qū)動器與直流無刷電機(jī) 連接，可編程穩(wěn)壓電源與人機(jī)控制顯示模塊中通信接口的一號串行端口連接?？删幊谭€(wěn)壓 電源接收到來自人機(jī)控制顯示模塊中通信接口的一號串行端口的脈沖信號后，轉(zhuǎn)換成相應(yīng) 的電壓值輸出給驅(qū)動器，驅(qū)動器帶動著直流無刷電機(jī)的轉(zhuǎn)軸進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，電壓值越大，轉(zhuǎn)速越 尚o如圖4所示，所述的牽引電機(jī)模塊包括變頻器(型號N2-201)和離心風(fēng)機(jī)(型號 130FLJ1)，變頻器與離心風(fēng)機(jī)連接，變頻器與人機(jī)控制顯示模塊中通信接口的二號串行端 口連接。變頻器接收來自人機(jī)控制顯示模塊中通信接口的二號串行端口的脈沖信號后，轉(zhuǎn) 換成相應(yīng)的頻率信號，變頻器根據(jù)頻率的大小改變離心風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，從而改變離心風(fēng)機(jī)的 出風(fēng)量。如圖5所示，所述的性能參數(shù)數(shù)據(jù)采集模塊包括靜壓傳感變送器(型號DM3501)、 差壓傳感變送器(型號DP330BA)、轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速傳感器(型號SS05)、扭矩儀(型號TS2700)、熱 線探針(型號0963-00)、熱線風(fēng)速儀(型號KAN0MAX6243)和數(shù)據(jù)采集卡(型號USB2816)， 數(shù)據(jù)采集卡分別與靜壓傳感變送器、差壓傳感變送器、扭矩儀及熱線風(fēng)速儀連接，轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速 傳感器與扭矩儀連接，熱線探針與熱線風(fēng)速儀連接，數(shù)據(jù)采集卡與人機(jī)控制顯示模塊中通 信接口的USB端口連接。轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速傳感器作為扭矩儀的感應(yīng)部件，其扭矩及轉(zhuǎn)速將在扭矩 儀中轉(zhuǎn)換成電流信號，熱線探針作為熱線風(fēng)速儀的感應(yīng)部件，其風(fēng)速將在熱線風(fēng)速儀中轉(zhuǎn) 換為電流信號，由于靜壓傳感變送器、差壓傳感變送器、扭矩儀及熱線風(fēng)速儀的輸出信號都 是4-20mA的電流信號，所以數(shù)據(jù)采集卡只需分別采集各種變送器的電流信號，在數(shù)據(jù)采集 卡中進(jìn)行處理后，發(fā)送給人機(jī)控制顯示模塊中通信接口的通用串行總線端口。如圖6所示，本發(fā)明的系統(tǒng)軟件程序通過程序下載端口(JTAG)存放在控制器的微處理器中。一旦系統(tǒng)上電工作后，微處理器首先對各外設(shè)、內(nèi)部存儲單元及中斷進(jìn)行初 始化，然后開始查詢存儲單元1的內(nèi)容是否發(fā)生改變，若發(fā)生改變，則將存儲單元1的內(nèi)容 通過串口指令發(fā)送給可編程穩(wěn)壓電源及變頻器，同時將存儲單元1的最新內(nèi)容通過液晶顯 示器以文本的格式顯示出來，若沒有改變，則將存儲單元1的內(nèi)容通過液晶顯示器以文本 的格式顯示出來。當(dāng)存儲單元1的內(nèi)容通過串口指令發(fā)送出去以后，系統(tǒng)利用串口指令不 斷檢測是否接收到來自可編程穩(wěn)壓電源及變頻器串口指令的就緒指令，一旦檢測到就緒指 令，則系統(tǒng)調(diào)用通用串行總線通信函數(shù)將接收到的數(shù)據(jù)存儲在存儲單元2中，若沒有檢測 到就緒指令，則系統(tǒng)在不斷刷新液晶顯示器的內(nèi)容的同時，反復(fù)檢測就緒指令的存在。系統(tǒng) 在對存儲單元2中的內(nèi)容進(jìn)行校驗后，若內(nèi)容正確則將存儲單元2的內(nèi)容通過液晶顯示器 以文本和曲線圖形的格式顯示出來。否則重新調(diào)用通用串行總線通信函數(shù)將接收到的數(shù)據(jù) 存儲在存儲單元2中，最后系統(tǒng)重新返回檢測存儲單元1的內(nèi)容是否發(fā)生改變。存儲單元 1的內(nèi)容的改變?nèi)Q于按鍵中斷觸發(fā)，按鍵中斷子程序主要識別按鍵的種類和數(shù)值，并將這 些內(nèi)容放置在存儲單元1中。
權(quán)利要求
一種基于人機(jī)互動接口的微型風(fēng)扇性能測試系統(tǒng)，其特征在于，它具有人機(jī)控制顯示模塊，人機(jī)控制顯示模塊分別與驅(qū)動電機(jī)模塊、性能參數(shù)數(shù)據(jù)采集模塊、牽引電機(jī)模塊連接，人機(jī)控制顯示模塊具有人機(jī)互動接口，人機(jī)互動接口由按鍵及液晶顯示器組成，人機(jī)互動接口的按鍵與控制器的輸入端口連接，人機(jī)互動接口的液晶顯示器與控制器的輸出端口連接，控制器的控制端口分別與通信接口的串口通信芯片及通用串行總線通信芯片連接，通信接口的一號串行端口與驅(qū)動電機(jī)模塊連接，通信接口的二號串行端口與牽引電機(jī)模塊連接，通信接口的通用串行總線端口與性能參數(shù)數(shù)據(jù)采集模塊連接；所述的通信接口包括串口通信芯片、通用串行總線通信芯片、一號串行端口、二號串行端口及通用串行總線端口，串口通信芯片分別與一號串行端口、二號串行端口連接，通用串行總線通信芯片與通用串行總線端口連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于人機(jī)互動接口的微型風(fēng)扇性能測試系統(tǒng)，其特征在 于所述的控制器包括輸入端口、輸出端口、微處理器、存儲器、復(fù)位芯片、看門狗芯片、時鐘 晶振、控制端口和程序下載端口，微處理器分別與輸入端口、輸出端口存儲器、復(fù)位芯片、看 門狗芯片、時鐘晶振、控制端口及程序下載端口連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于人機(jī)互動接口的微型風(fēng)扇性能測試系統(tǒng)，其特征在 于所述的驅(qū)動電機(jī)模塊包括可編程穩(wěn)壓電源、直流無刷電機(jī)及驅(qū)動器，可編程穩(wěn)壓電源與 驅(qū)動器連接，驅(qū)動器與直流無刷電機(jī)連接，可編程穩(wěn)壓電源與人機(jī)控制顯示模塊中通信接 口的一號串行端口連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于人機(jī)互動接口的微型風(fēng)扇性能測試系統(tǒng)，其特征在 于所述的性能參數(shù)數(shù)據(jù)采集模塊包括靜壓傳感變送器、差壓傳感變送器、轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速傳感器、 扭矩儀、熱線探針、熱線風(fēng)速儀和數(shù)據(jù)采集卡，數(shù)據(jù)采集卡分別與靜壓傳感變送器、差壓傳 感變送器、扭矩儀及熱線風(fēng)速儀連接，轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速傳感器與扭矩儀連接，熱線探針與熱線風(fēng)速 儀連接，數(shù)據(jù)采集卡與人機(jī)控制顯示模塊中通信接口的通用串行總線端口連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于人機(jī)互動接口的微型風(fēng)扇性能測試系統(tǒng)，其特征在 于所述的牽引電機(jī)模塊包括變頻器和離心風(fēng)機(jī)，變頻器與離心風(fēng)機(jī)連接，變頻器與人機(jī)控 制顯示模塊中通信接口的二號串行端口連接。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于人機(jī)互動接口的微型風(fēng)扇性能測試系統(tǒng)。測試系統(tǒng)的人機(jī)控制顯示模塊分別與驅(qū)動電機(jī)模塊、性能參數(shù)數(shù)據(jù)采集模塊、牽引電機(jī)模塊連接，人機(jī)控制顯示模塊包括通信接口、控制器及人機(jī)互動接口，人機(jī)控制顯示模塊通過人機(jī)互動接口獲得用戶的指令，經(jīng)控制器處理后，通過通信接口控制著驅(qū)動電機(jī)模塊的轉(zhuǎn)速以及牽引電機(jī)模塊的頻率，并與性能參數(shù)數(shù)據(jù)采集模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，獲得所需要的信息。本發(fā)明適用于各種微型風(fēng)扇的性能測試，主要測試的性能參數(shù)有靜壓、流量、轉(zhuǎn)速、扭矩及風(fēng)速等，本發(fā)明為微型風(fēng)扇的高性能設(shè)計提供了實測數(shù)據(jù)，對進(jìn)一步優(yōu)化微型風(fēng)扇的結(jié)構(gòu)和參數(shù)發(fā)揮著重要的作用。
文檔編號F04B51/00GK101929457SQ20101026872
公開日2010年12月29日 申請日期2010年8月27日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月27日
發(fā)明者張立, 朱紅亮, 金英子 申請人:浙江理工大學(xué)