專利名稱：一種基于fpga的儀表電機(jī)磨合老化測(cè)試裝置及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明為一種老化測(cè)試裝置及測(cè)試方法，具體是針對(duì)儀表電機(jī)的磨合老化檢測(cè)裝置。
背景技術(shù)：
儀表電機(jī)是為汽車儀表盤和其他指示設(shè)備而開發(fā)設(shè)計(jì)的。電機(jī)直接受信號(hào)驅(qū)動(dòng)帶動(dòng)指針來實(shí)現(xiàn)任何參數(shù)的顯示。不需要模數(shù)轉(zhuǎn)換即能準(zhǔn)確地以模擬的方式準(zhǔn)確地表現(xiàn)數(shù)值。這種儀表電機(jī)內(nèi)部有一套1:180的減速齒輪系統(tǒng)，該減速齒輪系統(tǒng)，因?yàn)椴牧媳砻娲植诙群图庸ぞ鹊纫蛩匾瘕X輪間咬合不平順，導(dǎo)致在使用初期，電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)不靈活，輸出扭矩偏低。因此需要專門的設(shè)備對(duì)電機(jī)在出廠前進(jìn)行磨合老化。原有的磨合老化測(cè)試設(shè)備，采用微控制器帶專用儀表驅(qū)動(dòng)芯片驅(qū)動(dòng)儀表電機(jī)，進(jìn)行磨合老化。由于專用驅(qū)動(dòng)芯片價(jià)格高， 且一個(gè)驅(qū)動(dòng)芯片只能驅(qū)動(dòng)4個(gè)電機(jī)，且各部分電路之間的連接線很多，不利于使用和維護(hù)。 同時(shí)目前未發(fā)現(xiàn)相關(guān)專利存在。設(shè)計(jì)一個(gè)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，穩(wěn)定可靠的儀表電機(jī)磨合老化測(cè)試設(shè)備是本發(fā)明的目標(biāo)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的主要目的是提供一種基于FPGA的儀表電機(jī)磨合老化測(cè)試裝置及方法， 利用FPGA為控制單元的核心器件，產(chǎn)生電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)必需的各種驅(qū)動(dòng)信號(hào)，這些驅(qū)動(dòng)信號(hào)經(jīng)過電機(jī)驅(qū)動(dòng)單元完成功率放大，最終實(shí)現(xiàn)對(duì)千只儀表電機(jī)的磨合老化。該裝置實(shí)現(xiàn)模塊化結(jié)構(gòu)，便于維護(hù)，方便擴(kuò)展，以滿足更多數(shù)量?jī)x表電機(jī)的磨合老化的需求。本發(fā)明的發(fā)明目的通過一下方案實(shí)現(xiàn)
本發(fā)明一種基于FPGA的儀表電機(jī)磨合老化測(cè)試裝置，由核心控制單元、FPGA配置存儲(chǔ)器單元、十個(gè)電機(jī)驅(qū)動(dòng)單元和十個(gè)電機(jī)測(cè)試接插板、FPGA擴(kuò)展存儲(chǔ)器單元和鍵盤及顯示單元構(gòu)成；FPGA配置存儲(chǔ)器單元、十個(gè)電機(jī)驅(qū)動(dòng)單元、FPGA擴(kuò)展存儲(chǔ)器單元和鍵盤及顯示單元分別與核心控制單元相連接；電機(jī)測(cè)試接插板與電機(jī)驅(qū)動(dòng)單元相連接；待磨合老化的電機(jī)通過插座連接在電機(jī)測(cè)試接插板上；一個(gè)電機(jī)驅(qū)動(dòng)單元和一個(gè)電機(jī)測(cè)試接插板組成一個(gè)測(cè)試分組。核心控制單元由FPGA可編程邏輯器件實(shí)現(xiàn)，由NIOS軟核CPU和電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)信號(hào)產(chǎn)生電路構(gòu)成；NIOS軟核CPU與電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)信號(hào)產(chǎn)生電路相連接。電機(jī)驅(qū)動(dòng)單元由2組H橋型電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路構(gòu)成，每組H橋型電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路驅(qū)動(dòng)儀表電機(jī)的一相線圈繞組。電機(jī)測(cè)試接插板采用儀表電機(jī)專用插座按照六邊形蜂窩狀排列；每個(gè)電機(jī)測(cè)試接插板可以插接多個(gè)儀表電機(jī)；所述多個(gè)電機(jī)同相線圈繞組以并聯(lián)形式連接；電機(jī)驅(qū)動(dòng)單元與電機(jī)測(cè)試接插板之間的通過4芯導(dǎo)線連接。一種基于FPGA的儀表電機(jī)磨合老化測(cè)試裝置的測(cè)試方法如下
核心控制單元產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)儀表電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)信號(hào)，經(jīng)過電機(jī)驅(qū)動(dòng)單元對(duì)信號(hào)進(jìn)行功率放大后，通過電機(jī)測(cè)試接插板驅(qū)動(dòng)儀表電機(jī)。 所述核心控制單元由NIOS軟核CPU和電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)信號(hào)產(chǎn)生電路構(gòu)成NI0S軟核CPU根據(jù)用戶設(shè)定的參數(shù)控制電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)信號(hào)產(chǎn)生電路產(chǎn)生2路PWM信號(hào)和電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)方向控制信號(hào)；FPGA內(nèi)部設(shè)有十個(gè)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)信號(hào)產(chǎn)生電路，輸出10組電機(jī)驅(qū)動(dòng)信號(hào)， 送給電機(jī)驅(qū)動(dòng)單元，實(shí)現(xiàn)十個(gè)測(cè)試分組測(cè)試；該十個(gè)測(cè)試分組可以設(shè)定不同的測(cè)試參數(shù)同時(shí)步測(cè)試。 根據(jù)本發(fā)明，F(xiàn)PGA配置存儲(chǔ)器單元、FPGA擴(kuò)展存儲(chǔ)器單元為FPGA器件提供配置信息和軟件程序的存儲(chǔ)空間。根據(jù)本發(fā)明，其中電機(jī)驅(qū)動(dòng)單元從核心控制單元獲取電機(jī)驅(qū)動(dòng)信號(hào)，經(jīng)過2組H橋型電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路，將驅(qū)動(dòng)信號(hào)進(jìn)行功率放大。最終驅(qū)動(dòng)電流送到電機(jī)測(cè)試接插板。H橋型電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路具有過壓、欠壓、過流、過熱和輸出短路保護(hù)功能
根據(jù)本發(fā)明，其中電機(jī)測(cè)試接插板上以六邊形蜂窩狀排列了 100個(gè)儀表電機(jī)插座，電機(jī)通過這些插座接入磨合老化測(cè)試裝置；在電機(jī)驅(qū)動(dòng)單元的驅(qū)動(dòng)下電機(jī)旋轉(zhuǎn)進(jìn)行磨合老化。根據(jù)本發(fā)明，核心控制單元可以對(duì)各組電機(jī)的磨合老化時(shí)間和電機(jī)轉(zhuǎn)速進(jìn)行設(shè)定；各組電機(jī)可獨(dú)立設(shè)置參數(shù)并獨(dú)立控制。


圖1本發(fā)明儀表電機(jī)磨合老化測(cè)試裝置結(jié)構(gòu)框圖2本發(fā)明儀表電機(jī)磨合老化測(cè)試裝置控制核心單元內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖； 圖中1.核心控制單元，2. FPGA配置存儲(chǔ)器單元，3.電機(jī)驅(qū)動(dòng)單元4.電機(jī)測(cè)試接插板，5.儀表電機(jī)，6.基于FPGA的儀表電機(jī)磨合老化測(cè)試裝置，7. FPGA擴(kuò)展存儲(chǔ)器單元，8. 和鍵盤及顯示單元，9. NIOS軟核CPU，10.電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)信號(hào)產(chǎn)生電路。
具體實(shí)施例方式如圖1所示，該基于FPGA的儀表電機(jī)磨合老化測(cè)試裝置以驅(qū)動(dòng)一千個(gè)儀表電機(jī)進(jìn)行磨合老化測(cè)試為例，依據(jù)相同的原理及應(yīng)用，使用者根據(jù)需求可以自行設(shè)計(jì)和調(diào)整實(shí)際驅(qū)動(dòng)儀表電機(jī)的數(shù)目。如圖1所示，本發(fā)明的一種基于FPGA的儀表電機(jī)磨合老化測(cè)試裝置6由核心控制單元1、FPGA配置存儲(chǔ)器單元2、FPGA擴(kuò)展存儲(chǔ)器單元7、十個(gè)電機(jī)驅(qū)動(dòng)單元3、十個(gè)測(cè)試接插板4和鍵盤及顯示單元8構(gòu)成，F(xiàn)PGA配置存儲(chǔ)器單元2、FPGA擴(kuò)展存儲(chǔ)器單元7、十個(gè)電機(jī)驅(qū)動(dòng)單元3和鍵盤及顯示單元8分別與核心控制單元1相連接。一個(gè)電機(jī)驅(qū)動(dòng)單元3與一個(gè)電機(jī)測(cè)試接插板4相連接構(gòu)成一個(gè)測(cè)試分組，需要磨合老化的電機(jī)5插在電機(jī)測(cè)試接插板4上；每個(gè)測(cè)試分組可對(duì)一百只儀表電機(jī)5進(jìn)行磨合老化；各測(cè)試分組可以獨(dú)立測(cè)試， 共計(jì)可以對(duì)一千只儀表電機(jī)5進(jìn)行磨合老化，用戶通過鍵盤及顯示單元8設(shè)定老化參數(shù)，觀察磨合老化的狀態(tài)。如圖2所示，其中的核心控制單元1由FPGA實(shí)現(xiàn)，核心控制單元1在FPGA內(nèi)部由 NIOS軟核CPU 9和電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)信號(hào)產(chǎn)生電路10 ；NIOS軟核CPU 9與電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)信號(hào)產(chǎn)生電路10相連接，NIOS軟核CPU 9根據(jù)用戶設(shè)定的參數(shù)控制電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)信號(hào)產(chǎn)生電路10產(chǎn)生2路PWM信號(hào)和電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)方向控制信號(hào)；核心單元設(shè)有十個(gè)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)信號(hào)產(chǎn)生電路10，以滿足外部十個(gè)測(cè)試分組的需求。 如圖1所示，電機(jī)驅(qū)動(dòng)單元3從核心控制單元獲取電機(jī)驅(qū)動(dòng)信號(hào)，經(jīng)過2組H橋型電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路，將驅(qū)動(dòng)信號(hào)進(jìn)行功率放大；功率放大后的驅(qū)動(dòng)信號(hào)被送到電機(jī)測(cè)試接插板。 H橋型電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路具有過壓、欠壓、過流、過熱和輸出短路保護(hù)公功能
如圖1所示，電機(jī)測(cè)試接插板4主要用來被測(cè)試儀表電機(jī)的接入，電機(jī)測(cè)試接插板4上以六邊形蜂窩狀排列了 100個(gè)儀表電機(jī)插座，電機(jī)通過這些插座接入磨合老化測(cè)試裝置。 儀表電機(jī)5在電機(jī)驅(qū)動(dòng)信號(hào)驅(qū)動(dòng)下旋轉(zhuǎn)進(jìn)行磨合老化。
權(quán)利要求
1.一種基于FPGA的儀表電機(jī)磨合老化測(cè)試裝置，其特征在于該裝置由核心控制單元 (1)、FPGA配置存儲(chǔ)器單元(2)、十個(gè)電機(jī)驅(qū)動(dòng)單元(3)和十個(gè)電機(jī)測(cè)試接插板(4)、FPGA擴(kuò)展存儲(chǔ)器單元(7 )和鍵盤及顯示單元(8 )構(gòu)成；FPGA配置存儲(chǔ)器單元(2 )、十個(gè)電機(jī)驅(qū)動(dòng)單元(3 )、FPGA擴(kuò)展存儲(chǔ)器單元(7 )和鍵盤及顯示單元(8 )分別與核心控制單元(1)相連接； 電機(jī)測(cè)試接插板(4 )與電機(jī)驅(qū)動(dòng)單元(3 )相連接；待磨合老化的電機(jī)(5 )通過插座連接在電機(jī)測(cè)試接插板(4)上；一個(gè)電機(jī)驅(qū)動(dòng)單元(3)和一個(gè)電機(jī)測(cè)試接插板(4)組成一個(gè)測(cè)試分組。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于FPGA的儀表電機(jī)磨合老化測(cè)試裝置，其特征在于核心控制單元(1)由FPGA可編程邏輯器件實(shí)現(xiàn)，由NIOS軟核CPU (9)和電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)信號(hào)產(chǎn)生電路(10)構(gòu)成；NIOS軟核CPU (9)與電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)信號(hào)產(chǎn)生電路(10)相連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于FPGA的儀表電機(jī)磨合老化測(cè)試裝置其特征在于所述電機(jī)驅(qū)動(dòng)單元(3 )由2組H橋型電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路構(gòu)成，每組H橋型電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路驅(qū)動(dòng)儀表電機(jī)的一相線圈繞組。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于FPGA的儀表電機(jī)磨合老化測(cè)試裝置其特征在于所述電機(jī)測(cè)試接插板(4)采用儀表電機(jī)專用插座按照六邊形蜂窩狀排列；每個(gè)電機(jī)測(cè)試接插板(4)可以插接多個(gè)儀表電機(jī)；所述多個(gè)儀表電機(jī)同相線圈繞組以并聯(lián)形式連接；電機(jī)驅(qū)動(dòng)單元(3)與電機(jī)測(cè)試接插板(4)之間的通過4芯導(dǎo)線連接。
5.一種如權(quán)利要求1所述的一種基于FPGA的儀表電機(jī)磨合老化測(cè)試裝置的測(cè)試方法， 其特征在于所述方法如下核心控制單元(1)產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)儀表電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)信號(hào)，經(jīng)過電機(jī)驅(qū)動(dòng)單元(3)對(duì)信號(hào)進(jìn)行功率放大后，通過電機(jī)測(cè)試接插板(4 )驅(qū)動(dòng)儀表電機(jī)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于FPGA的儀表電機(jī)磨合老化測(cè)試裝置的測(cè)試方法，其特征在于所述核心控制單元(1)由NIOS軟核CPU (9)和電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)信號(hào)產(chǎn)生電路(10)構(gòu)成AIOS軟核CPU (9)根據(jù)用戶設(shè)定的參數(shù)控制電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)信號(hào)產(chǎn)生電路(10)產(chǎn)生2路 PWM信號(hào)和電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)方向控制信號(hào)；FPGA內(nèi)部設(shè)有十個(gè)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)信號(hào)產(chǎn)生電路(10)， 輸出10組電機(jī)驅(qū)動(dòng)信號(hào)，送給電機(jī)驅(qū)動(dòng)單元，實(shí)現(xiàn)十個(gè)測(cè)試分組測(cè)試；該十個(gè)測(cè)試分組可以設(shè)定不同的測(cè)試參數(shù)同時(shí)步測(cè)試。
全文摘要
本發(fā)明公布了一種基于FPGA的儀表電機(jī)磨合老化測(cè)試裝置及方法，該裝置由核心控制單元、鍵盤及顯示單元、FPGA配置存儲(chǔ)器單元、FPGA擴(kuò)展存儲(chǔ)器單元、十個(gè)電機(jī)驅(qū)動(dòng)單元和十個(gè)測(cè)試接插板構(gòu)成；所述方法如下核心控制單元產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)儀表電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)信號(hào)，經(jīng)過電機(jī)驅(qū)動(dòng)單元對(duì)信號(hào)進(jìn)行功率放大后，通過電機(jī)測(cè)試接插板驅(qū)動(dòng)儀表電機(jī)。本發(fā)明具有對(duì)一千只儀表電機(jī)進(jìn)行磨合老化測(cè)試的能力，同時(shí)具備成本低，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，維修簡(jiǎn)便等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)G01R31/34GK102253339SQ20111016776
公開日2011年11月23日 申請(qǐng)日期2011年6月21日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月21日
發(fā)明者俞孟蕻, 朱志宇, 李紹鵬, 楊海興, 陳迅 申請(qǐng)人:江蘇科技大學(xué)