永磁直流電動機虛擬測試系統(tǒng)轉(zhuǎn)速采集模塊的開發(fā)

摘 要 永磁直流電動機虛擬測試系統(tǒng)可以獲得直流電動機有關(guān)的機電參數(shù)，從而對永磁直流電動機進行多功能測試。為達到系統(tǒng)測試精度要求數(shù)據(jù)采集器具有很高的精度。主要闡述了數(shù)據(jù)采集器中電動機轉(zhuǎn)速測量電路原理及實現(xiàn)，并對其精度做了具體分析，最后通過實驗進行了驗證。

關(guān)鍵詞 虛擬測試系統(tǒng) 直流電動機 采集精度

虛擬儀器是計算機測試儀器發(fā)展的結(jié)果。一般來說，它由計算機、一組硬件和軟件組成。硬件解決信號的輸入和輸出，軟件完成數(shù)據(jù)處理、應用理論實現(xiàn)及系統(tǒng)控制功能。用戶通過操作計算機圖形面板，即可控制計算機虛擬儀器的運行，完成全部測試功能。

永磁直流電動機虛擬測試系統(tǒng)主要通過系統(tǒng)辯識理論獲得電機的動靜態(tài)參數(shù)，并測定全部動靜態(tài)特性，以及有關(guān)電機的多種物理量。同時，根據(jù)動靜態(tài)參數(shù)的變化，可以在一定程度上對電動機進行故障檢測和診斷。

根據(jù)測試系統(tǒng)的要求，需要采集電動機的電壓（輸入量）、電流和轉(zhuǎn)速（輸出量）等狀態(tài)參數(shù)，數(shù)據(jù)采集的精度和速度將直接影響到電動機有關(guān)參數(shù)、特性測定以及故障檢測與診斷的準確性、快速性和可靠性。由于轉(zhuǎn)速是電動機模型中極為重要的狀態(tài)參數(shù)，它的測量精確與否對辯識結(jié)果的精度影響較大。因此轉(zhuǎn)速采集模塊的研制在整個系統(tǒng)中占有極其重要的地位，提高該部分的精度和速度以滿足系統(tǒng)要求是非常必要的。

１ 數(shù)據(jù)采集器的總體結(jié)構(gòu)

本采集器的總體結(jié)構(gòu)如圖１所示，主要由功率驅(qū)動部分和數(shù)據(jù)采集部分組成，由計算機來控制。數(shù)據(jù)采集部分是一塊內(nèi)置于計算機（386xt以上機型）擴展槽內(nèi)的數(shù)據(jù)采集板，該采集板采用isa總線可進行16位數(shù)據(jù)傳輸，電流與電壓的采集采用雙路a/d轉(zhuǎn)換，提高了數(shù)據(jù)采集的速度并保證了數(shù)據(jù)采集的同時性。采集信號中，電壓u(t)和電流i(t)以模擬信號方式輸入；轉(zhuǎn)速n(t)以數(shù)字頻率信號方式輸入。

２ 轉(zhuǎn)速采集方法及電路實現(xiàn)

轉(zhuǎn)速采集模塊采用數(shù)字式轉(zhuǎn)速測量方法，轉(zhuǎn)速信號由頻率式轉(zhuǎn)速傳感器——圓光柵編碼器產(chǎn)生，它將轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)換成電脈沖信號，經(jīng)過放大整形后，獲得相同頻率的方波信號，通過測量方波的頻率f或周期t，測得轉(zhuǎn)速的大小。 .2.1常用數(shù)字式轉(zhuǎn)速測量方法比較 目前，常用的數(shù)字式轉(zhuǎn)速測量方法主要有三種，分別是m法（頻率法）、t法（周期法）、m/t法（頻率／周期法）。ｍ法是在既定的檢測時間內(nèi)，測量所產(chǎn)生的轉(zhuǎn)速脈沖信號的個數(shù)來確定轉(zhuǎn)速；t法是測量相鄰兩個轉(zhuǎn)速脈沖信號的時間來確定轉(zhuǎn)速；m/t法是同時測量檢測時間和在此時間內(nèi)的轉(zhuǎn)速脈沖信號的個數(shù)來確定轉(zhuǎn)速。三種方法的各項性能比較如表１。 表1中，m1、m2檢測時間間隔內(nèi)的脈沖計數(shù)值（分別對應m、t法）；t為規(guī)定的檢測時間間隔；p為圓光柵編碼器每轉(zhuǎn)一圈發(fā)出的轉(zhuǎn)速脈沖信號的個數(shù)； 為ｔ法中已知頻率值（填充被測頻率相鄰兩個脈沖的間隔）；