基于虛擬儀器技術(shù)的電機(jī)轉(zhuǎn)速測(cè)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)
李茂亮， 高敬貝， 賈仁松， 王韌
（西南交通大學(xué)電氣工程學(xué)院，四川成都610031）
摘要：電機(jī)轉(zhuǎn)速的測(cè)量與控制是現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)和試驗(yàn)過(guò)程中經(jīng)常遇到的問(wèn)題。利用光電的方法將轉(zhuǎn)速測(cè)量變?yōu)轭l率測(cè)量，以及利用pid算法進(jìn)行轉(zhuǎn)速控制足目前較為準(zhǔn)確可靠的一種方法。采用美國(guó)國(guó)家儀器公司(ni)開(kāi)發(fā)的labview圖形化設(shè)計(jì)軟件和elvis試驗(yàn)平臺(tái)及其數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，設(shè)計(jì)了電機(jī)轉(zhuǎn)速測(cè)量與控制系統(tǒng)。經(jīng)過(guò)多次檢驗(yàn)測(cè)試，該系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)設(shè)計(jì)耳的。
關(guān)鍵詞：虛擬儀器技術(shù)；labvif.yri電機(jī)轉(zhuǎn)速；測(cè)控系統(tǒng)
中圖分類(lèi)號(hào)：tm 30文獻(xiàn)標(biāo)志碼：a文章編號(hào)：1673-6540（2010）07-0020-04
0 引 言
近年來(lái)，隨著微型機(jī)技術(shù)的發(fā)展，電機(jī)性能測(cè)試也逐漸由傳統(tǒng)的手動(dòng)操作被計(jì)算機(jī)所取代，并向著網(wǎng)絡(luò)化、智能化方向發(fā)展。本文利用虛擬儀器技術(shù)，設(shè)計(jì)出一種新型電機(jī)轉(zhuǎn)速測(cè)控系統(tǒng)。虛擬儀器是現(xiàn)代計(jì)算機(jī)和儀器技術(shù)深度結(jié)合的產(chǎn)物，由計(jì)算機(jī)、相應(yīng)的硬件和專(zhuān)用軟件構(gòu)成，是計(jì)算機(jī)硬件資源、儀器與測(cè)控系統(tǒng)硬件資源和虛擬儀器軟件資源的有效結(jié)合。
l 設(shè)計(jì)應(yīng)用軟件labview
labview是一種圖形化的編程語(yǔ)言，包含了豐富的功能函數(shù)庫(kù)，視為一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)采集和儀器控制軟件。labview集成了可滿(mǎn)足gpib、vxi、rs - 232和rs - 485協(xié)議的硬件及數(shù)據(jù)采集卡通信的全部功能，還內(nèi)置了便于應(yīng)用tcp/ip、activex等軟件標(biāo)準(zhǔn)的庫(kù)函數(shù)。用labview軟件設(shè)計(jì)的程序包括前面板和框圖程序兩都分。labview可產(chǎn)生獨(dú)立運(yùn)行的可執(zhí)行文件，是一個(gè)真正的32位編譯器。
2 電機(jī)轉(zhuǎn)速測(cè)量系統(tǒng)設(shè)計(jì)
該設(shè)計(jì)旨在運(yùn)用i,abvif,w 8.5和相關(guān)硬件設(shè)計(jì)一個(gè)電機(jī)轉(zhuǎn)速測(cè)量系統(tǒng)，該系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)電機(jī)轉(zhuǎn)速的測(cè)量和實(shí)時(shí)顯示，且界面友好。其框圖如圖1示。
2.1硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)
基于虛擬儀器的電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速測(cè)量系統(tǒng)的硬件系統(tǒng)由轉(zhuǎn)速編碼器模塊和ni elvis平臺(tái)兩部分組成。
本文中硬件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)采用轉(zhuǎn)速編碼器測(cè)量直流電機(jī)的轉(zhuǎn)速。轉(zhuǎn)速編碼器由光電傳感器模塊，以及固定在直流電機(jī)軸上刻有一個(gè)凹槽的碼盤(pán)組成。其中光電傳感器模塊內(nèi)部有一個(gè)發(fā)光二極管及一個(gè)光敏三極管。
直流電機(jī)每轉(zhuǎn)動(dòng)一圈，凹槽對(duì)準(zhǔn)光源一次，光敏三極管的射極輸出一個(gè)正脈沖電壓，通過(guò)測(cè)量相鄰兩個(gè)脈沖間的時(shí)間間隔即周期，可得到直流電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)一圈所用的時(shí)間，直流電機(jī)的轉(zhuǎn)速為該數(shù)值的倒數(shù)乘以60。
2.2軟件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)
(i)轉(zhuǎn)速測(cè)量軟件系統(tǒng)的界面實(shí)現(xiàn)。
實(shí)現(xiàn)電機(jī)轉(zhuǎn)速測(cè)量系統(tǒng)的軟件界面如圖2所示，界面分為控制區(qū)和顯示區(qū)兩部分�？刂茀^(qū)主要用于物理通道選擇設(shè)置、電機(jī)控制電壓設(shè)置，以及運(yùn)行停止的控制；顯示區(qū)主要用于信號(hào)、數(shù)據(jù)處理結(jié)果的顯示。
(2)轉(zhuǎn)速測(cè)量軟件系統(tǒng)的框圖程序。
電機(jī)轉(zhuǎn)速測(cè)量軟件系統(tǒng)的框圖程序如圖3所示，包括數(shù)據(jù)采集與顯示、電壓調(diào)節(jié)、數(shù)據(jù)處理、結(jié)果最示等。
該轉(zhuǎn)速測(cè)量系統(tǒng)的分析對(duì)象是電機(jī)轄速。這些轉(zhuǎn)速是經(jīng)過(guò)傳感器產(chǎn)生脈沖，經(jīng)由數(shù)據(jù)采集模塊采集，再經(jīng)數(shù)據(jù)處理后生成的結(jié)果值。因此，首先需要有數(shù)據(jù)采集與顯示模塊，該模塊的主要任務(wù)是將傳感器所產(chǎn)生的脈沖串進(jìn)行采集，并以一定的形式在界面上顯示出相應(yīng)的波形圖；然后程序從選擇物理通道開(kāi)始，設(shè)定一定采樣的樣本率與頻率對(duì)該通道進(jìn)行電壓脈沖信號(hào)的采集；最后，將采集的結(jié)果數(shù)組一方面通過(guò)波形圖表控件顯示出相應(yīng)的波形，另一方面將其送人數(shù)據(jù)處理模塊。
|
