永磁直流測速發電機自動測試系統

李珊 盧強

摘 要：由于新型永磁材料的不斷生產和應用，永磁直流電機越來越多地應用于各行各業。帶有永磁體的直流測速發電機用作低速控制系統中的反饋或速度穩定元件。除具有常規測速發電機的優點外，還具有設計簡單緊湊、反饋靈敏度高、低速精度高、輸出斜率大、線性誤差小、可靠性好、使用壽命長等特點。介紹了帶有永磁體的直流測速發電機的主要特性，詳細分析了測速機自動測試系統的組成，最后還闡述了永磁直流發電機自動測試及結果。

關鍵詞：永磁;測速發電機;自動測試

永磁直流測速發電機是一種速度信號檢測元件，將輸入的行駛速度轉換為電輸出信號。永磁直流測速發電機具有輸出斜率大、線性誤差小、無位置輸出電壓、無相位誤差、對負載特性無影響等優點，精度具有可靠性高、使用壽命長等特點，作為主要反饋元件之一，因此廣泛應用于慣導穩定平臺、雷達天線驅動系統、陀螺儀試驗臺穩定跟蹤系統、單晶爐低速直驅伺服系統等。隨著信息技術的飛速發展，現代檢測技術正朝著自動化、智能化的方向發展。

1永磁直流測速發電機的特點

永磁直流測速發電機在電氣性能方面必須滿足以下要求：

（1）輸出電壓與速度成線性關系。

（2）輸出特性的陡度大，即靈敏度高。

（3）溫度變化對輸出性能的影響小。

（4）輸出電壓紋波小。

（5）正向和反向的輸出特性必須一致。

2自動校驗系統的組成

2.1控制系統硬件設計

2.1.1最小的單片機系統

控制系統采用飛思卡爾極小的K60主板，主要由主芯片、復位電路、晶振電路、I/O口等組成，引腳多，功能模塊齊全。最小系統基本完成了各種外部數據的采集，并根據系統當前的運行狀態進行相應的處理和數據顯示，發出可以改變占空比的PWM波，控制電機轉速。

2.1.2配電

設計了各種直流電源模塊，以滿足實驗配電系統的要求。開關電源將220V交流輸入轉換成36V直流給電機供電;LM2576穩壓IC將36V轉換為5V，為串口LCD和控制板的部分電路提供5V電源;TPS76833穩壓IC將5V轉換為3.3V，為主板和K60控制板上的部分電路提供3.3V電源;電源轉換ICBO512S將5V轉換為12V，為驅動電路提供12V的導通電壓。

2.1.3電機驅動模塊

電機驅動控制電路由TLP512-4光電解耦電路、MC33883門控IC和H橋控制電路組成。本設計采用MC33883柵極驅動IC和4個相同的IRF1404N溝道功率場效應晶體管組成H橋，具有更好的性能和可靠性，同時具有更高的驅動電流。

2.2控制系統軟件開發

2.2.1測速程序

系統的輸出轉速由反饋元件即直流測速電機決定，首先采集測速發電機的輸出電壓，然后按比例關系轉換為相應的轉速。

2.2.2連續調速程序

為保證負載變化時系統的輸出速度不發生變化，需要增加速度環，形成閉環系統。為提高控制效果，本文采用分段控制方法，即在不同時間段應用不同的比例因子。偏差大時，比例關系要強，才能快速減小誤差;但是縱橫比太大會引起系統振蕩，所以當偏差較小時，降低縱橫比以保持系統穩定。

2.2.3電流檢測程序

電流檢測模塊旨在提高實驗設備的可靠性和安全性，防止電機長時間堵轉，繞組電流過大，燒毀電機。ACS712電流傳感器用于形成電流檢測模塊，該模塊以菊花鏈形式連接到電路作為系統電流回路。當檢測到電機繞組電流超過一定范圍并保持一定時間時，PWM占空比設置為0，電機停止運行，保護電機不受損壞。使用時，電路中一端的兩個引腳串聯，另一端的引腳輸出與電流成正比的AD值。程序將定時中斷設置為5ms，進入定時中斷實用程序，一到5ms就讀取當前值AD，經過平均濾波后，按比例得到實際電流大小。

2.3自動測試系統搭建

自動測試系統由數字萬用表、濾波電路、變頻器、三相異步電機、計算機、控制系統、打印機等組成。被測電機與三相異步電機同軸連接。變頻器、控制系統與三相異步電機組成恒速驅動單元。計算機向變頻器發出指令，控制系統控制變頻器以定速驅動三相異步電動機，三相異步電動機驅動測速機，數字多用表輸出電壓，通訊口將數據傳回計算機進行自動采樣和自動檢測。

電腦分為一級界面跟二級界面。一級界面按測速機給定要求進行轉速范圍進行編程，通過控制系統設置來調速，例如600r/min、1200min、1800min、2400min、3000min。依次轉速從低到高驅動，正反方向測試。二級界進行數據采集，穩速驅動裝置驅動到給定轉速，數字多用表數據穩定后3s進行數據采樣，采樣數據采集到excel對應的轉速后，excel表格設定好公式，數據采集完成后直接計算出結果，記錄保存并由打印機輸出測試結果。

結束語：

本測試系統簡化測試工作流程，減少測試人員配比，電子化記錄輸出減少了后期大量記錄計算處理。尤其大批量電機測試，自動化測試系統優勢顯著，測試效率高，操作簡單，時效性強，經濟效益好。測速機自動測試系統在實際中應用效果良好，滿足各項指標的測試應用。

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