永磁直流测速发电机自动测试系统

李珊 卢强

摘 要：由于新型永磁材料的不断生产和应用，永磁直流电机越来越多地应用于各行各业。带有永磁体的直流测速发电机用作低速控制系统中的反馈或速度稳定元件。除具有常规测速发电机的优点外，还具有设计简单紧凑、反馈灵敏度高、低速精度高、输出斜率大、线性误差小、可靠性好、使用寿命长等特点。介绍了带有永磁体的直流测速发电机的主要特性，详细分析了测速机自动测试系统的组成，最后还阐述了永磁直流发电机自动测试及结果。

关键词：永磁;测速发电机;自动测试

永磁直流测速发电机是一种速度信号检测元件，将输入的行驶速度转换为电输出信号。永磁直流测速发电机具有输出斜率大、线性误差小、无位置输出电压、无相位误差、对负载特性无影响等优点，精度具有可靠性高、使用寿命长等特点，作为主要反馈元件之一，因此广泛应用于惯导稳定平台、雷达天线驱动系统、陀螺仪试验台稳定跟踪系统、单晶炉低速直驱伺服系统等。随着信息技术的飞速发展，现代检测技术正朝着自动化、智能化的方向发展。

1永磁直流测速发电机的特点

永磁直流测速发电机在电气性能方面必须满足以下要求：

（1）输出电压与速度成线性关系。

（2）输出特性的陡度大，即灵敏度高。

（3）温度变化对输出性能的影响小。

（4）输出电压纹波小。

（5）正向和反向的输出特性必须一致。

2自动校验系统的组成

2.1控制系统硬件设计

2.1.1最小的单片机系统

控制系统采用飞思卡尔极小的K60主板，主要由主芯片、复位电路、晶振电路、I/O口等组成，引脚多，功能模块齐全。最小系统基本完成了各种外部数据的采集，并根据系统当前的运行状态进行相应的处理和数据显示，发出可以改变占空比的PWM波，控制电机转速。

2.1.2配电

设计了各种直流电源模块，以满足实验配电系统的要求。开关电源将220V交流输入转换成36V直流给电机供电;LM2576稳压IC将36V转换为5V，为串口LCD和控制板的部分电路提供5V电源;TPS76833稳压IC将5V转换为3.3V，为主板和K60控制板上的部分电路提供3.3V电源;电源转换ICBO512S将5V转换为12V，为驱动电路提供12V的导通电压。

2.1.3电机驱动模块

电机驱动控制电路由TLP512-4光电解耦电路、MC33883门控IC和H桥控制电路组成。本设计采用MC33883栅极驱动IC和4个相同的IRF1404N沟道功率场效应晶体管组成H桥，具有更好的性能和可靠性，同时具有更高的驱动电流。

2.2控制系统软件开发

2.2.1测速程序

系统的输出转速由反馈元件即直流测速电机决定，首先采集测速发电机的输出电压，然后按比例关系转换为相应的转速。

2.2.2连续调速程序

为保证负载变化时系统的输出速度不发生变化，需要增加速度环，形成闭环系统。为提高控制效果，本文采用分段控制方法，即在不同时间段应用不同的比例因子。偏差大时，比例关系要强，才能快速减小误差;但是纵横比太大会引起系统振荡，所以当偏差较小时，降低纵横比以保持系统稳定。

2.2.3电流检测程序

电流检测模块旨在提高实验设备的可靠性和安全性，防止电机长时间堵转，绕组电流过大，烧毁电机。ACS712电流传感器用于形成电流检测模块，该模块以菊花链形式连接到电路作为系统电流回路。当检测到电机绕组电流超过一定范围并保持一定时间时，PWM占空比设置为0，电机停止运行，保护电机不受损坏。使用时，电路中一端的两个引脚串联，另一端的引脚输出与电流成正比的AD值。程序将定时中断设置为5ms，进入定时中断实用程序，一到5ms就读取当前值AD，经过平均滤波后，按比例得到实际电流大小。

2.3自动测试系统搭建

自动测试系统由数字万用表、滤波电路、变频器、三相异步电机、计算机、控制系统、打印机等组成。被测电机与三相异步电机同轴连接。变频器、控制系统与三相异步电机组成恒速驱动单元。计算机向变频器发出指令，控制系统控制变频器以定速驱动三相异步电动机，三相异步电动机驱动测速机，数字多用表输出电压，通讯口将数据传回计算机进行自动采样和自动检测。

电脑分为一级界面跟二级界面。一级界面按测速机给定要求进行转速范围进行编程，通过控制系统设置来调速，例如600r/min、1200min、1800min、2400min、3000min。依次转速从低到高驱动，正反方向测试。二级界进行数据采集，稳速驱动装置驱动到给定转速，数字多用表数据稳定后3s进行数据采样，采样数据采集到excel对应的转速后，excel表格设定好公式，数据采集完成后直接计算出结果，记录保存并由打印机输出测试结果。

结束语：

本测试系统简化测试工作流程，减少测试人员配比，电子化记录输出减少了后期大量记录计算处理。尤其大批量电机测试，自动化测试系统优势显著，测试效率高，操作简单，时效性强，经济效益好。测速机自动测试系统在实际中应用效果良好，满足各项指标的测试应用。

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