一種便攜式電機(jī)帶旋變運動控制的測試設(shè)備及測試方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種便攜式電機(jī)帶旋變運動控制的測試設(shè)備，包括一測試臺，在所述測試臺內(nèi)設(shè)有一DSP處理器，通過一步進(jìn)電機(jī)控制器與電機(jī)相連，所述DSP處理器與一雙通道旋轉(zhuǎn)變壓器、一溫度采集模塊及一相電壓相電流采集模塊相連；所述DSP處理器用以通過步進(jìn)電機(jī)控制器對電機(jī)進(jìn)行控制；所述雙通道旋轉(zhuǎn)變壓器與電機(jī)相連，用以測量電機(jī)的角位置和角速度；所述溫度采集模塊與電機(jī)相連，用以采集電機(jī)的溫度；所述相電壓相電流采集模塊包括相電壓采集單元和相電流采集單元，相電壓采集單元與電機(jī)相連，用以采集電機(jī)的相電壓，相電流采集單元與電機(jī)相連，用以采集電機(jī)的相電流，所述溫度采集模塊與所述電機(jī)相連，用以采集所述電機(jī)的溫度。
【專利說明】一種便攜式電機(jī)帶旋變運動控制的測試設(shè)備及測試方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及電機(jī)控制【技術(shù)領(lǐng)域】，具體的說，是一種電機(jī)帶旋變運動控制的測試設(shè) 備及測試方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，電機(jī)驅(qū)動控制的要求也越來越高，從而能夠滿足智能精密 控制要求的場合，例如精密儀器、工業(yè)控制和系統(tǒng)等領(lǐng)域，還廣泛應(yīng)用于噴涂設(shè)備、醫(yī)療儀 器及設(shè)備等。于是，進(jìn)一步推動對電機(jī)的轉(zhuǎn)速測試、步數(shù)的調(diào)整以及溫度控制等幾個方面的 研究。
[0003] 鑒于目前的電機(jī)在其運行過程中容易出現(xiàn)超載丟步、功耗較大、發(fā)熱量較大以及 不易實現(xiàn)高低速控制等問題，因此，亟需提供一種新型電機(jī)控制的測試設(shè)備，以能夠及時對 待測電機(jī)進(jìn)行調(diào)整控制。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的在于，提供一種便攜式電機(jī)帶旋變運動控制的測試設(shè)備，其不僅能 夠通過具有驅(qū)動細(xì)分能力的步進(jìn)電機(jī)控制器對具有主備繞組的步進(jìn)電機(jī)進(jìn)行驅(qū)動，而且能 夠提供電機(jī)的相電流、相電壓及溫度，從而進(jìn)一步對電機(jī)進(jìn)行調(diào)整控制，并且通過人機(jī)交互 控制單元以實現(xiàn)人機(jī)交互控制。本發(fā)明的另一目的在于，提供采用上述便攜式電機(jī)帶旋變 運動控制的測試設(shè)備的一種測試方法。
[0005] 為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用了以下技術(shù)方案。
[0006] -種便攜式電機(jī)帶旋變運動控制的測試設(shè)備，包括一測試臺，在所述測試臺內(nèi)設(shè) 有一 DSP處理器，所述DSP處理器通過一步進(jìn)電機(jī)控制器與電機(jī)相連，同時所述DSP處理 器分別與一雙通道旋轉(zhuǎn)變壓器、一溫度采集模塊以及一相電壓相電流采集模塊相連；所述 DSP處理器用以通過步進(jìn)電機(jī)控制器對所述電機(jī)進(jìn)行控制；所述雙通道旋轉(zhuǎn)變壓器與所述 電機(jī)相連，用以測量所述電機(jī)的角位置和角速度，并且傳送至所述DSP處理器；所述溫度采 集模塊與所述電機(jī)相連，用以采集所述電機(jī)的溫度，并且傳送至所述DSP處理器；所述相電 壓相電流采集模塊包括一相電壓采集單元和一相電流采集單元，所述相電壓采集單元與所 述電機(jī)相連，用以采集所述電機(jī)的相電壓，并且傳送至所述DSP處理器，進(jìn)而所述DSP處理 器根據(jù)相電壓信息進(jìn)一步調(diào)整電機(jī)運行，所述相電流采集單元與所述電機(jī)相連，用以采集 所述電機(jī)的相電流，并且傳送至所述DSP處理器，進(jìn)而所述DSP處理器根據(jù)相電流信息進(jìn)一 步調(diào)整電機(jī)運行；所述溫度采集模塊與所述電機(jī)相連，用以采集所述電機(jī)的溫度，并且傳送 至所述DSP處理器。
[0007] 作為可選的技術(shù)方案，所述測試臺包括一 PC104主機(jī)板和一與所述PC104主機(jī)板 相連的DSP控制板，在所述PC104主機(jī)板上設(shè)有一人機(jī)交互控制單元，用于進(jìn)行人機(jī)交互控 制；在所述DSP控制板上設(shè)置有所述DSP處理器。
[0008] 作為可選的技術(shù)方案，所述DSP處理器為TMS320F2812型處理芯片，包括一模數(shù)轉(zhuǎn) 換模塊、一事件管理器、一 SPI接口以及一并口；通過所述模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊用以采集所述電機(jī) 的相電流、相電壓以及溫度；通過所述事件管理器用以生成一方波信號，進(jìn)而驅(qū)動所述電機(jī) 運行；通過所述SPI接口對所述步進(jìn)電機(jī)控制器進(jìn)行配置；以及通過所述并口傳送一旋變 信號至所述雙通道旋轉(zhuǎn)變壓器。
[0009] 作為可選的技術(shù)方案，所述步進(jìn)電機(jī)控制器包括一 TMC262電機(jī)驅(qū)動芯片，用以接 收所述DSP處理器所傳送的方波信號，對所述電機(jī)進(jìn)行驅(qū)動控制。
[0010] 作為可選的技術(shù)方案，所述步進(jìn)電機(jī)控制器進(jìn)一步包括主備繞組切換電路，在所 述主備繞組切換電路中設(shè)有光電耦合器、與所述光電耦合器相連且包括達(dá)林頓管的繼電器 驅(qū)動電路以及與所述繼電器驅(qū)動電路相連的繼電器。
[0011] 作為可選的技術(shù)方案，所述雙通道旋轉(zhuǎn)變壓器包括多個AD2S1210信號解碼芯片， 用以測量所述電機(jī)的角位置和角速度；所述AD2S1210信號解碼芯片包括集成式可編程正 弦波振蕩器，同時所述AD2S1210信號解碼芯片與一勵磁輸出緩沖電路電連接。
[0012] 作為可選的技術(shù)方案，所述相電壓采集單元包括一 IS0124隔離放大器，用以對采 樣的相電壓進(jìn)行隔離放大，并傳送至所述DSP處理器。
[0013] 作為可選的技術(shù)方案，所述相電流采集單元包括一 HCPL-7800A隔離放大器，用以 對采樣的相電流進(jìn)行隔離放大，并且傳送至所述DSP處理器。
[0014] 作為可選的技術(shù)方案，所述溫度采集模塊包括溫度采集接口、分壓電路、多路模擬 開關(guān)以及低通濾波器且依次連接，并且連接至所述DSP處理器的模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊。
[0015] 為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用了以下技術(shù)方案。
[0016] 一種采用所述便攜式電機(jī)帶旋變運動控制的測試設(shè)備的測試方法，包括以下步 驟：（1)用電纜將測試臺分別和與電機(jī)相連的步進(jìn)電機(jī)控制器、雙通道旋轉(zhuǎn)變壓器、溫度采 集模塊及相電壓相電流采集模塊相連；（2 )開啟所述測試臺并進(jìn)行上電自檢；（3 )通過所述 測試臺進(jìn)行預(yù)定參數(shù)的設(shè)置；（4)通過所述測試臺選擇工作模式并且設(shè)定相應(yīng)工作模式下 的參數(shù)，以實現(xiàn)所述電機(jī)在相應(yīng)工作模式下的運行控制；（5)根據(jù)所述電機(jī)在不同工作模 式下的運行控制，獲得相應(yīng)的測試結(jié)果。
[0017] 本發(fā)明的優(yōu)點在于，所述測試設(shè)備不僅能夠通過具有驅(qū)動細(xì)分能力的步進(jìn)電機(jī)控 制器對具有主備繞組的步進(jìn)電機(jī)進(jìn)行驅(qū)動，而且能夠提供電機(jī)的相電流、相電壓及溫度，從 而進(jìn)一步對電機(jī)進(jìn)行調(diào)整控制，并且通過人機(jī)交互控制單元以實現(xiàn)人機(jī)交互控制。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0018] 圖1是本發(fā)明所述的便攜式電機(jī)帶旋變運動控制的測試設(shè)備的架構(gòu)示意圖。
[0019] 圖2A是所述測試臺的立體示意圖。
[0020] 圖2B是所述測試臺的前面板示意圖。
[0021] 圖2C是所述測試臺的后面板示意圖。
[0022] 圖2D是所述測試臺一側(cè)的示意圖。
[0023] 圖2E是所述測試臺的俯視圖。
[0024] 圖3是所述步進(jìn)電機(jī)控制器的連接示意圖。
[0025] 圖4是所述主備繞組切換電路的原理框圖。
[0026] 圖5是所述雙通道旋轉(zhuǎn)變壓器的連接示意圖。
[0027] 圖6是所述相電壓采集單元的架構(gòu)示意圖。
[0028] 圖7是所述相電流采集單元的架構(gòu)示意圖。
[0029] 圖8是所述溫度采集模塊的架構(gòu)示意圖。
[0030] 圖9是本發(fā)明所述的便攜式電機(jī)帶旋變運動控制的測試方法的步驟流程圖。

【具體實施方式】
[0031] 下面結(jié)合附圖詳細(xì)說明本發(fā)明的便攜式電機(jī)帶旋變運動控制的測試設(shè)備及測試 方法的【具體實施方式】。
[0032] 參見圖1至圖8。一種便攜式電機(jī)帶旋變運動控制的測試設(shè)備，包括一測試臺200， 在所述測試臺200內(nèi)設(shè)有一 DSP處理器100,所述DSP處理器100通過一步進(jìn)電機(jī)控制器 110與電機(jī)120 (在本實施例中，所述電機(jī)120的數(shù)量為4個，但不限于該數(shù)量）相連，同時 所述DSP處理器100分別與一雙通道旋轉(zhuǎn)變壓器150、一溫度采集模塊140以及一相電壓 相電流采集模塊130相連。所述DSP處理器100用以通過步進(jìn)電機(jī)控制器110對所述電機(jī) 120進(jìn)行控制；所述雙通道旋轉(zhuǎn)變壓器150與所述電機(jī)120相連，用以測量所述電機(jī)120的 角位置和角速度，并且傳送至所述DSP處理器100。所述溫度采集模塊140與所述電機(jī)120 相連，用以采集所述電機(jī)120的溫度，并且傳送至所述DSP處理器100,以供后繼處理；所述 相電壓相電流采集模塊130包括一相電壓采集單元131和一相電流采集單元132,所述相 電壓采集單元131與所述電機(jī)120相連，用以采集所述電機(jī)120的相電壓，并且傳送至所述 DSP處理器100的模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊，進(jìn)而所述DSP處理器100根據(jù)相電壓信息進(jìn)一步調(diào)整電 機(jī)運行，所述相電流采集單元132與所述電機(jī)120相連，用以采集所述電機(jī)120的相電流， 并且傳送至所述DSP處理器100的模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊，進(jìn)而所述DSP處理器100根據(jù)相電流信 息進(jìn)一步調(diào)整電機(jī)運行。所述溫度采集模塊140與所述電機(jī)120相連，用以采集所述電機(jī) 120的溫度，并且傳送至所述DSP處理器100。
[0033] 在本發(fā)明的一實施例中，所述測試臺200包括一 PC104主機(jī)板和一與所述PC104 主機(jī)板相連的DSP控制板（圖中未不)。在所述PC104主機(jī)板（圖中未不)上設(shè)有一人機(jī)交互 控制單元（圖中未示)，用于進(jìn)行人機(jī)交互控制。其中，人機(jī)交互控制單元包括LCD高亮顯示 屏、鍵盤、觸摸板鼠標(biāo)、硬盤、刻錄光驅(qū)等標(biāo)準(zhǔn)外設(shè)。在所述DSP控制板上設(shè)置有所述DSP處 理器100。所述人機(jī)交互控制單元通過RS232與所述DSP處理器100相連，以進(jìn)行數(shù)據(jù)交 換，執(zhí)行參數(shù)設(shè)置、指令運動等指令；并且上傳所測電機(jī)120的溫度、電機(jī)120的電參數(shù)以及 旋變位置等參數(shù)。
[0034] 參見圖2A至2E。圖2A是所述測試臺的立體示意圖。圖2B是所述測試臺的前面 板示意圖。圖2C是所述測試臺的后面板示意圖。圖2D是所述測試臺一側(cè)的示意圖。圖 2E是所述測試臺的俯視圖。參見圖2B所示，前面板安裝有1個28V電壓表和1個28V電 流表：其中電壓表用于監(jiān)測28V電源電壓，電流表用于監(jiān)測28V電源的電流。前面板安裝有 兩路電機(jī)頻率顯示及頻率控制按鈕。前面板安裝有5個指示燈，包括"本控電源"、"繞組加 電"、狀態(tài)指示燈，其中"本控電源"指示燈用于監(jiān)測系統(tǒng)電源狀態(tài)，"繞組加電"指示燈分別 監(jiān)測電機(jī)繞組供電情況。前面板進(jìn)一步設(shè)有9個按鈕開關(guān)，分別為："繞組主備切換"、"正 向點動"、"反向點動"等及"緊急停止"按鈕。參見圖2C所示，后面板安裝有"保險座"、"接 地樁"、"220V開關(guān)"、"28V"控制開關(guān)、電機(jī)繞組供電插座、電機(jī)旋變信號采集插座和溫度采 集接口（即熱敏電阻插座)。所述后面板上設(shè)有"加電" 4個電機(jī)繞組加電開關(guān)；而所述后面 板上的"220V開關(guān)"用于控制設(shè)備內(nèi)電源的加電與斷電；"28V"控制開關(guān)用于控制設(shè)備28V 的輸出；電機(jī)繞組供電插座用于向4臺步進(jìn)電機(jī)供電；電機(jī)旋變信號采集插座用于采集旋 變信號；溫度采集接口（即熱敏電阻插座）用于采集溫度信號。
[0035] 繼續(xù)參見圖1。所述DSP處理器100采用TI公司的32位定點DSP芯片，即 TMS320F2812型處理芯片，作為測控處理器件，其包括一模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊（圖中未示)、一事件 管理器（圖中未示)、一 SPI接口（參見圖3)以及一并口（參見圖5)。通過所述模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊 用以采集所述電機(jī)120的相電流、相電壓以及溫度；通過所述事件管理器用以生成一方波 信號，進(jìn)而驅(qū)動所述電機(jī)120運行（即步進(jìn)電機(jī)控制脈沖信號);通過所述SPI接口對所述步 進(jìn)電機(jī)控制器110進(jìn)行配置；以及通過所述并口傳送一旋變信號至所述雙通道旋轉(zhuǎn)變壓器 150。
[0036] 參見圖3。在本發(fā)明的實施例中，所述步進(jìn)電機(jī)控制器110包括一 TMC262電機(jī)驅(qū) 動芯片111，用以接收所述DSP處理器100所傳送的方波信號，對所述電機(jī)120進(jìn)行驅(qū)動控 制。所述TMC262電機(jī)驅(qū)動芯片111是一款雙全橋驅(qū)動芯片，適用于雙極性步進(jìn)電機(jī)的驅(qū) 動。其內(nèi)部集成失速檢測功能，用于無需外部傳感器的位置控制中；該失速檢測功能還可 以預(yù)測電機(jī)的超載情況，適用于需要高可靠性的場合。所述TMC262電機(jī)驅(qū)動芯片111內(nèi)部 集成MOSFETs，采用獨特的Low-RDS-ON技術(shù)達(dá)到低功耗、高效率性能，強(qiáng)化電機(jī)和驅(qū)動器的 自身冷而無需外部的散熱設(shè)備，即使在外部環(huán)境溫度很高的情況下，也可以實現(xiàn)1. 7A(功率 管內(nèi)置60V)或8A (功率管內(nèi)置）的驅(qū)動電流輸出。所述TMC262電機(jī)驅(qū)動芯片111的低功 耗、高效率、體積小的特點使其成為嵌入式運動控制甚至電池供電設(shè)備的優(yōu)先考慮對象，并 且其內(nèi)部集成的DAC功能可以實現(xiàn)對電流的微步控制。所述TMC262電機(jī)驅(qū)動芯片111可 通過SPI串行接口和STEP/DIR控制器進(jìn)行信號的輸入控制。另外，所述TMC262電機(jī)驅(qū)動 芯片111還具有短路、過溫、欠壓、過載等保護(hù)功能。所述TMC262電機(jī)驅(qū)動芯片111具有以 下幾個特性：（i)具有CoolStep控制技術(shù)，即可以根據(jù)電機(jī)120的負(fù)載自動調(diào)節(jié)電機(jī)驅(qū)動 芯片的輸出電流，避免因超載而丟步的情況，也減少電機(jī)120的發(fā)熱量，與其他驅(qū)動芯片相 比可以節(jié)省75%的能量；（ii)具有Stallguard功能，即無需傳感器精確測試電機(jī)負(fù)載，而 是通過內(nèi)置高分辨率的負(fù)載檢測器StallGuard，實時反饋電機(jī)負(fù)載變化的功能，并且通過 CoolStep控制技術(shù)對電機(jī)負(fù)載變化而動態(tài)調(diào)節(jié)電機(jī)驅(qū)動芯片的輸出電流，于是可以降低功 耗，并且提高步進(jìn)電機(jī)的靈敏度，避免出現(xiàn)堵轉(zhuǎn)或丟步；（iii)具有SpreadCycle技術(shù)，即優(yōu) 化PWM磁滯斷路器控制，優(yōu)化控制電流波形穿越零點的性能，使其在電機(jī)120抖動中也不 會影響電流波形，較好地控制零點電流波形，因此很容易實現(xiàn)高速度控制，例如驅(qū)動普通的 42mm電機(jī)可以達(dá)到5000RPM ; (iv)內(nèi)部集成64位的數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊，通過將外部的模擬信號 轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，以實現(xiàn)任意的細(xì)分控制，最大可實現(xiàn)256倍的微步細(xì)分功能；（v)由于其 內(nèi)部自帶256細(xì)分功能，因此可以在低速時實現(xiàn)平滑控制；（vi)具有實現(xiàn)電機(jī)120平滑控 制的混合衰減功能。所述步進(jìn)電機(jī)控制器110是通過100毫歐斬波反饋電阻，以實現(xiàn)斬波恒 流控制技術(shù)。若更換歐斬波反饋電阻，可以增加電機(jī)120的電流有效值，最大驅(qū)動電流6A。
[0037] 繼續(xù)參見圖3。在本發(fā)明的實施例中，所述步進(jìn)電機(jī)控制器110還包括Η橋電路 112和信號調(diào)理電路113。所述TMC262電機(jī)驅(qū)動芯片111與所述Η橋電路112相連，所述 TMC262電機(jī)驅(qū)動芯片111發(fā)送Η橋控制信號至所述Η橋電路112,所述Η橋電路112發(fā)送 一 Η橋輸出電機(jī)驅(qū)動信號至所述信號調(diào)理電路113。所述信號調(diào)理電路113輸出X1/Y1電 機(jī)A相/B相控制信號。
[0038] 參見圖4。在本發(fā)明的實施例中，所述步進(jìn)電機(jī)控制器110進(jìn)一步包括主備繞組 切換電路（圖中未標(biāo)注)，在所述主備繞組切換電路中設(shè)有光電稱合器115、與所述光電f禹合 器115相連且包括達(dá)林頓管的繼電器驅(qū)動電路116以及與所述繼電器驅(qū)動電路116相連的 繼電器117。也就是說，例如在本實施例中，當(dāng)通過所述測試臺200前面板上的XI繞組的 主備切換開關(guān)(參見圖2B)的切換，使得所述光電稱合器115內(nèi)的相應(yīng)光敏電阻的一端的電 壓為低電壓，于是所述光電耦合器115開始工作，進(jìn)而使得所述繼電器驅(qū)動電路116工作， 以至與所述繼電器驅(qū)動電路116相連的繼電器117吸合，完成主備繞組線路的切換，其中達(dá) 林頓管ULQ2803驅(qū)動能力500毫安，繼電器線圈電壓為12V，觸點負(fù)載能力為：AC250V/5A， DC30V/8A。另外，該主備繞組切換電路的控制端與電機(jī)端完全隔離。需注意的是，所述繼電 器117分別與XI電機(jī)驅(qū)動電路114以及設(shè)置在所述測試臺200后面板上的X1/Y1電機(jī)供 電插座(參見圖2C)相連。
[0039] 參見圖5。所述雙通道旋轉(zhuǎn)變壓器150包括兩個AD2S1210信號解碼芯片151，用 以測量所述電機(jī)120的角位置和角速度。所述AD2S1210信號解碼芯片151包括集成式可 編程正弦波振蕩器，為所述雙通道旋轉(zhuǎn)變壓器150提供激勵，同時所述AD2S1210信號解碼 芯片151分別與一勵磁輸出緩沖電路152以及一信號調(diào)理電路153電連接。所述勵磁輸出 緩沖電路152和所述信號調(diào)理電路153均電連接至所述測試臺200后面板上的X1/Y1旋變 插座(參見圖2C)。其中，所述AD2S1210信號解碼芯片151具有以下特性：（1)具有最大跟 蹤速率為3125 rps (10位分辨率）；（2)絕對位置與速度輸出；（3)所述AD2S1210信號解 碼芯片151兼容DSP和SPI接口標(biāo)準(zhǔn)；（4)其正弦和余弦輸入端允許輸入3. 15 Vp-p±27%、 頻率為2 kHz至20 kHz范圍內(nèi)的信號（5) Type II伺服環(huán)路用于跟蹤輸入信號，并且將正 弦和余弦輸入端的信息轉(zhuǎn)換為輸入角度和速度所對應(yīng)的數(shù)字量。（6)具有故障檢測電路，用 以檢測旋變的信號丟失、超范圍輸入信號、輸入信號失配或位置跟蹤丟失，故障檢測閾值 可以由用戶單獨編程，以便針對特定應(yīng)用進(jìn)行優(yōu)化。
[0040] 在本發(fā)明的實施例中，所述雙通道旋轉(zhuǎn)變壓器150具有高達(dá)16位分辨率的能力， 其通過并行接口與所述DSP處理器100相連，參見圖5所示。所述勵磁輸出緩沖電路152用 以提高勵磁信號的帶負(fù)載能力，同時例如可以將3. 6Vp-p的勵磁信號轉(zhuǎn)變?yōu)?. 8019Vp-p ; 勵磁頻率2250Hz，例如可以將旋變輸出正余弦信號由2. OVp-p轉(zhuǎn)換為3. 1588Vp-p ;具有粗、 精雙通道的AD2S1210信號解碼芯片151采用相同的時鐘源和復(fù)位信號，從而保證粗、精雙 通道的解碼電路同步工作。其中粗、精雙通道的AD2S1210信號解碼芯片151均工作在16位 并行模式，于是可以通過軟件的方式對粗、精雙通道的解碼數(shù)據(jù)進(jìn)行誤差補(bǔ)償和數(shù)據(jù)組合。 與常規(guī)旋變相比，本申請具有粗精級旋變運動的電機(jī)，克服現(xiàn)有電機(jī)所存在的缺陷，能夠更 好地控制運動進(jìn)度。
[0041] 所述雙通道旋轉(zhuǎn)變壓器150的工作原理及特性如下所述：1)旋變-數(shù)字轉(zhuǎn)換：按 照Type II跟蹤閉環(huán)原理工作；輸出連續(xù)跟蹤旋變的位置，而不需要外部轉(zhuǎn)換和等待狀態(tài)； 當(dāng)旋變的位置旋轉(zhuǎn)了相當(dāng)于最低有效位的角度時，輸出更新1 LSB ;轉(zhuǎn)換器跟蹤軸角e的原 理為轉(zhuǎn)換器產(chǎn)生輸出角，然后反饋以與輸入角e相比較；當(dāng)轉(zhuǎn)換器正確跟蹤輸入角度時，二 者之間的誤差將被驅(qū)動至0 ;2)故障檢測：通過AD2S1210信號解碼芯片151及外圍電路， 可以檢測旋變信號丟失、超范圍輸入信號、輸入信號失配或位置跟蹤丟失；3)將位置寄存器 中的角度與來自旋變的正弦和余弦輸入信號進(jìn)行比較，產(chǎn)生一個監(jiān)控信號。該監(jiān)控信號的 產(chǎn)生方式與"旋變-數(shù)字轉(zhuǎn)換"部分所述的誤差信號相似，來自旋變的sine信號和cose信 號分別乘以輸出角度的正弦值和余弦值，然后相加；4)信號丟失檢測：當(dāng)發(fā)生下述情況中 的一種情況時，即指示已發(fā)生信號丟失（LOS) :(i)任一旋變輸入(正弦或余弦）降至指定的 L0S正弦/余弦閾值以下，該閾值由用戶定義，通過寫入內(nèi)部寄存器(地址0x88,參見寄存器 映射部分）進(jìn)行設(shè)置；（ii)任一旋變輸入引腳（SIN、SINLO、C0S或C0SL0)與傳感器斷開連 接；（iii)任一旋變輸入引腳（SIN、SINLO，C0S或C0SL0)對AD2S1210信號解碼芯片151 的電源軌或接地軌削波；如果旋變的任一定子繞組（正弦或余弦）開路或具有若干短路環(huán)， 則會引起信號丟失情況；L0S由DOS引腳和LOT引腳均閂鎖為邏輯低電平輸出來表示；當(dāng)用 戶進(jìn)入配置模式并讀取故障寄存器時，DOS引腳和LOT引腳復(fù)位至無故障狀態(tài)；L0S條件的 優(yōu)先級高于DOS和LOT條件；為了確定L0S故障檢測的原因，用戶必須讀取故障寄存器（地 址OxFF，參見寄存器映射部分）；當(dāng)由于旋變輸入（正弦或余弦）降至指定的L0S正弦/ 余弦閾值以下而檢測到信號丟失時，所述AD2S1210信號解碼芯片151可以檢測到L0S之前 可能轉(zhuǎn)過的電角度稱為L0S角度延遲。它由用戶指定的L0S正弦/余弦閾值和施加于所述 AD2S1210信號解碼芯片151的輸入信號最大幅度而決定；5)工作模式：配置模式和普通模 式。配置模式用于對寄存器進(jìn)行編程，以設(shè)置所述AD2S1210信號解碼芯片151的激勵頻率、 分辨率和故障檢測閾值。配置模式也可用于回讀故障寄存器中的信息；位置和速度寄存器 中的數(shù)據(jù)也可以在配置模式下進(jìn)行回讀；所述AD2S1210信號解碼芯片151可以在配置模式 下完全工作；或者初始配置完成后，切換至普通模式下進(jìn)行工作；在普通模式下工作時，可 以提供角位置或角速度，并且根據(jù)參數(shù)值確定所述AD2S1210信號解碼芯片151是否處于配 置模式。
[0042] 參見圖6。所述相電壓采集單元131包括一 IS0124隔離放大器，用以對采樣的相 電壓進(jìn)行隔離放大，并且通過低通濾波器傳送至所述DSP處理器100的模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊。其 中，所述IS0124隔離放大器的后級調(diào)理電路為ΙΚΗζ截止頻率的有源的低通濾波器。
[0043] 同樣，參見圖7。所述相電流采集單元132包括一 HCPL-7800A隔離放大器，用以對 采樣的相電流進(jìn)行隔離放大，即，首先進(jìn)行一級隔離放大，放大倍數(shù)為7. 93倍，再經(jīng)過一放 大器的二級差分放大，放大倍數(shù)為3. 405,然后通過跟隨濾波器傳送至所述DSP處理器100 的模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊。
[0044] 參見圖8。所述溫度采集模塊140包括溫度采集接口 141、分壓電路142、多路模 擬開關(guān)143以及低通濾波器144且依次連接，并且連接至所述DSP處理器100的模數(shù)轉(zhuǎn)換 模塊。其中，分壓電路142為采用10K精密電阻與熱敏電阻分壓。通過采集所述熱敏帶電 阻兩端的電壓值并且傳送至所述DSP處理器100,因此，可以通過計算公式及所采集的電壓 值可讀取當(dāng)前電機(jī)的多個測試點的溫度。所述多路模擬開關(guān)143用以分時采樣多路溫度信 號，最多可接32路溫度信號。也就是說，在所述電機(jī)120上設(shè)有多個測試點，通過DSP處 理器100所發(fā)送的一模塊開關(guān)的控制信號，使相應(yīng)的模擬開關(guān)143導(dǎo)通，進(jìn)而測量相應(yīng)測試 點的分壓值。由于所述多路模擬開關(guān)143最多可接32路溫度信號，因此可以測量所述電機(jī) 120上的32個測試點的溫度。所述多路模擬開關(guān)143與低通濾波器144相連，所述低通濾 波器144為ΙΚΗζ截止頻率的有源低通濾波器，從而可以提高采樣電路的輸入阻抗，消除大 阻值信號內(nèi)阻的分壓消耗，同時可以有效抑止高頻干擾。
[0045] 另外，上述人機(jī)交互控制單元可以提供一顯示界面，用以動態(tài)顯示各個信號曲線 以及設(shè)置各類參數(shù)。所述人機(jī)交互控制單元還提供一軟件界面，在所述軟件界面中，包括參 數(shù)設(shè)置窗口和試驗操作窗口，且分別獨立，用以操作人員操作和記錄。試驗數(shù)據(jù)可通過軟件 導(dǎo)出保存為TXT文件，便于試驗人員記錄和分析試驗狀態(tài)。
[0046] 參見圖9。一種采用所述便攜式電機(jī)帶旋變運動控制的測試設(shè)備的測試方法，包括 以下步驟： 步驟S910 :將測試臺分別和與一電機(jī)相連的步進(jìn)電機(jī)控制器、雙通道旋轉(zhuǎn)變壓器、溫 度采集模塊及相電壓相電流采集模塊相連。
[0047] 步驟S920 :開啟所述測試臺并進(jìn)行上電自檢。若上電自檢未通過，則對測試臺進(jìn) 行故障排查，并返回執(zhí)行步驟S910。
[0048] 步驟S930 :通過所述測試臺進(jìn)行預(yù)定參數(shù)的設(shè)置。在此步驟中，包括設(shè)置溫度參 數(shù)、相應(yīng)溫度測試點的參數(shù)名稱、電機(jī)參數(shù)以及跟蹤模式下的相應(yīng)參數(shù)。
[0049] 步驟S940 :通過所述測試臺選擇工作模式并且設(shè)定相應(yīng)工作模式下的參數(shù)，以實 現(xiàn)所述電機(jī)在相應(yīng)工作模式下的運行控制。其中工作模式包括：跟蹤模式、往復(fù)擺動模式、 位置預(yù)置模式和電機(jī)調(diào)試模式。在上述工作模式下，參數(shù)的設(shè)置可以包括：擺動轉(zhuǎn)角范圍設(shè) 置、目標(biāo)轉(zhuǎn)速設(shè)置、啟停加轉(zhuǎn)速設(shè)置、目標(biāo)位置設(shè)置。而所述運行控制包括：旋變清零控制、 正/反轉(zhuǎn)切換、主備繞組切換和電機(jī)加電。
[0050] 步驟S950 :根據(jù)所述電機(jī)在不同工作模式下的運行控制，獲得相應(yīng)的測試結(jié)果。 此外，可以利用先前測試時設(shè)定參數(shù)而生成的文件執(zhí)行導(dǎo)入操作，以便于對測試參數(shù)進(jìn)行 快速設(shè)定，而且也助于相關(guān)人員能夠根據(jù)相同的測試參數(shù)，對所獲得的測試結(jié)果加以分析， 從而提1?測試效率。
[0051] 以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對于本【技術(shù)領(lǐng)域】的普通技術(shù)人 員，在不脫離本發(fā)明的測試設(shè)備及測試方法的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤飾，這些改 進(jìn)和潤飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1. 一種便攜式電機(jī)帶旋變運動控制的測試設(shè)備，包括一測試臺，其特征在于，在所述測 試臺內(nèi)設(shè)有一 DSP處理器，所述DSP處理器通過一步進(jìn)電機(jī)控制器與電機(jī)相連，同時所述 DSP處理器分別與一雙通道旋轉(zhuǎn)變壓器、一溫度采集模塊以及一相電壓相電流采集模塊相 連；所述DSP處理器用以通過步進(jìn)電機(jī)控制器對所述電機(jī)進(jìn)行控制；所述雙通道旋轉(zhuǎn)變壓 器與所述電機(jī)相連，用以測量所述電機(jī)的角位置和角速度，并且傳送至所述DSP處理器；所 述溫度采集模塊與所述電機(jī)相連，用以采集所述電機(jī)的溫度，并且傳送至所述DSP處理器； 所述相電壓相電流采集模塊包括一相電壓采集單元和一相電流采集單元，所述相電壓采集 單元與所述電機(jī)相連，用以采集所述電機(jī)的相電壓，并且傳送至所述DSP處理器，進(jìn)而所述 DSP處理器根據(jù)相電壓信息進(jìn)一步調(diào)整電機(jī)運行，所述相電流采集單元與所述電機(jī)相連，用 以采集所述電機(jī)的相電流，并且傳送至所述DSP處理器，進(jìn)而所述DSP處理器根據(jù)相電流信 息進(jìn)一步調(diào)整電機(jī)運行；所述溫度采集模塊與所述電機(jī)相連，用以采集所述電機(jī)的溫度，并 且傳送至所述DSP處理器。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的便攜式電機(jī)帶旋變運動控制的測試設(shè)備，其特征在于，所述 測試臺包括一 PC104主機(jī)板和一與所述PC104主機(jī)板相連的DSP控制板，在所述PC104主 機(jī)板上設(shè)有一人機(jī)交互控制單元，用于進(jìn)行人機(jī)交互控制；在所述DSP控制板上設(shè)置有所 述DSP處理器。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的便攜式電機(jī)帶旋變運動控制的測試設(shè)備，其特征在于，所述 DSP處理器為TMS320F2812型處理芯片，包括一模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊、一事件管理器、一 SPI接口以 及一并口；通過所述模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊用以采集所述電機(jī)的相電流、相電壓以及溫度；通過所 述事件管理器用以生成一方波信號，進(jìn)而驅(qū)動所述電機(jī)運行；通過所述SPI接口對所述步 進(jìn)電機(jī)控制器進(jìn)行配置；以及通過所述并口傳送一旋變信號至所述雙通道旋轉(zhuǎn)變壓器。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的便攜式電機(jī)帶旋變運動控制的測試設(shè)備，其特征在于，所述 步進(jìn)電機(jī)控制器包括一 TMC262電機(jī)驅(qū)動芯片，用以接收所述DSP處理器所傳送的方波信 號，對所述電機(jī)進(jìn)行驅(qū)動控制。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的便攜式電機(jī)帶旋變運動控制的測試設(shè)備，其特征在于，所述 步進(jìn)電機(jī)控制器進(jìn)一步包括主備繞組切換電路，在所述主備繞組切換電路中設(shè)有光電耦合 器、與所述光電耦合器相連且包括達(dá)林頓管的繼電器驅(qū)動電路以及與所述繼電器驅(qū)動電路 相連的繼電器。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的便攜式電機(jī)帶旋變運動控制的測試設(shè)備，其特征在于，所述 雙通道旋轉(zhuǎn)變壓器包括多個AD2S1210信號解碼芯片，用以測量所述電機(jī)的角位置和角速 度；所述AD2S1210信號解碼芯片包括集成式可編程正弦波振蕩器，同時所述AD2S1210信號 解碼芯片與一勵磁輸出緩沖電路電連接。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的便攜式電機(jī)帶旋變運動控制的測試設(shè)備，其特征在于，所述 相電壓采集單元包括一 IS0124隔離放大器，用以對采樣的相電壓進(jìn)行隔離放大，并且傳送 至所述DSP處理器。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的便攜式電機(jī)帶旋變運動控制的測試設(shè)備，其特征在于，所述 相電流采集單元包括一 HCPL-7800A隔離放大器，用以對采樣的相電流進(jìn)行隔離放大，并且 傳送至所述DSP處理器。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的便攜式電機(jī)帶旋變運動控制的測試設(shè)備，其特征在于，所述 溫度采集模塊包括溫度采集接口、分壓電路、多路模擬開關(guān)以及低通濾波器且依次連接，并 且連接至所述DSP處理器的模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊。
10. -種采用權(quán)利要求1所述的便攜式電機(jī)帶旋變運動控制的測試設(shè)備的測試方法， 其特征在于，包括以下步驟： (1) 將測試臺分別和與電機(jī)相連的步進(jìn)電機(jī)控制器、雙通道旋轉(zhuǎn)變壓器、溫度采集模塊 及相電壓相電流采集模塊相連； (2) 開啟所述測試臺并進(jìn)行上電自檢； (3) 通過所述測試臺進(jìn)行預(yù)定參數(shù)的設(shè)置； (4) 通過所述測試臺選擇工作模式并且設(shè)定相應(yīng)工作模式下的參數(shù)，以實現(xiàn)所述電機(jī) 在相應(yīng)工作模式下的運行控制； (5) 根據(jù)所述電機(jī)在不同工作模式下的運行控制，獲得相應(yīng)的測試結(jié)果。
【文檔編號】G01R31/34GK104155605SQ201410353687
【公開日】2014年11月19日 申請日期:2014年7月24日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月24日
【發(fā)明者】孫建芳, 姚海東, 姜永強(qiáng), 周丹 申請人:上海鐳隆科技發(fā)展有限公司