在电机的生产过程中,转速表的性能直接影响电机质量,因而对它的检定是一个非常重要的环节。目前国内现有的转速表检定装置不能同时用于机械式、光电式、磁电式等多种类型转速表的检定。改造标准转速发生装置,使其适用于多种转速表检测,同时增大测量范围,提高测量精度,具有十分重要的应用价值。高精度多用转速表检定仪以SZJ-4型标准转速发生装置作为可调节的转速发生源,通过在转动轴上加接附加装置,可适用于机械式、光电式等不同量程、不同类型转速表的检定。
1 系统硬件构成
系统主要由SZJ-4型标准转速发生装置、调制编码器、信号采集卡和586微机组成,如图1所示。
系统以SZJ-4型标准转速发生装置的输出作为基准信号源,通过调制编码器对该信号源进行倍频放大,并转换成方波。调制编码器由码盘和光电编码器组成,码盘加接在SZJ-4型标准转速发生装置的输出转轴上,当码盘跟随转轴转动的时候,光电编码器通过其上的缺口产生方波信号,方波的频率与转轴的转速成倍数关系。要检定的转速表的测量范围不同,在SZJ-4型标准转速发生装置输出转轴上所加接的码盘也不同,目的是对基准信号放大不同的倍数,以便适应大量程、多类型转速表的检定,同时也可以提高系统的测量精度。
信号采集卡完成对倍频信号的放大、整形和计数功能,其组成框图如图2所示。调制编码器输出的倍频信号较弱,波形也不太规则,需要对其进行放大、整形。计数功能由2片8253完成,其中1#计数器对晶振电路产生的3 MHz脉冲信号进行分频,2#计数器产生定时控制信号,3#和4#计数器对经过放大、整型的倍频信号进行计数。微机设定2#计数器的定时间隔,然后根据在此时段内3#和4#计数器的计数值计算出标准转速发生装置的转速。
基准转速信号在送给调制编码器的同时传递给被检转速表。用户可以从微机键盘输入被检转速表显示值,与计算机的计算结果进行比较,获得对被检转速表的评价。最终结果可在显示器显示出来,也可通过打印机打印输出。图3所示是光电式转速表检定结果的填写界面。
2 系统工作原理及软件实现
本系统的关键是精确测量标准转速发生装置的转速。调制编码器已经把速度信号转换成了脉冲信号,因而测出该脉冲信号的周期或频率就可以推算出转速。周期法是用一个完整的脉冲信号作为时间间隔来对计数器进行控制,计数器对标准脉冲进行计数,由计数值和标准脉冲的周期可以计算出被测脉冲的周期[1]。当转轴匀速转动的时候,周期法的测量结果是非常精确的。SZJ-4型标准转速发生装置无法保证其转轴匀速运动,因而若用周期法进行测量,测得的结果可能是某个时刻的精确转速,但与平均转速之间的误差比较大。正因如此,周期法不适合本系统。频率法是在一定的时间间
隔内对被测信号进行计数,由计数值和时间常数计算出脉冲频率[2]。如果时间间隔设定合理,即使脉冲信号可能会出现瞬时偏差,该方法的结果也可以比较精确。本系统正是采用频率法进行测量的。为保证测量的准确度,同时也考虑到用户使用时的方便程度,最终的时间间隔选用1 s。
在图2中,1#和2#计数器用来产生1 s的时间间隔,3#和4#计数器用于对脉冲信号进行计数。3#和4#计数器是串联在一起的,总的计数个数可达32位,完全可以满足本系统所要求测量的速度范围。
为方便用户使用,本系统的主界面用VisualBasic 6.0中文版开发,界面操作简单灵活。测量计算部分用Visual C++6. 0做成动态链接库(DLL),其中与硬件相关的部分用汇编书写。软件总体框图如图4所示。
测量计算模块根据用户选定的转速范围和码盘种类计算转速,其工作流程如图5所示。
报表打印显示模块主要根据测量结果和用户要求的格式在屏幕上显示或直接通过打印机打印各种报表。该部分用Crystal Report实现,输出格式灵活,修改简单。
3 转速测量结果
中国计量科学研究院力学处振动室对高精度多用转速表检定仪进行了实测转速与标准转速的对比测量,并出具了测量证明。测量结果如表1所示。
根据表1的测量结果,可计算出高精度多用转速表检定仪的测量精度,如表2所示。
根据表2的计算结果可知,在系统所要求的测量范围之内,高精度多用转速表检定仪的测量精度高于要求达到的精度。
4 结束语
高精度转速表检定仪通过对工厂现有用于机械式转速表的检测装置进行改造,使之适用于多种转速表的检测,并扩大了测量范围,提高了测量精度。试验表明,系统操作简单,安全可靠。对转速表的检定,直接影响电机质量和输出电网的稳定,正因如此,高精度转速表检定仪的研制在实际生产中具有重要的应用价值。
参考文献:
[1]杨 川,王小椿.高密度系统可编程逻辑器件在数字I/O电路中的应用[J].电子技术应用,2000,(7):63-65.
[2]杨 静,魏振忠,刘向群.永磁直流电动机虚拟测试系统转速采集模块的开发[J].电子技术应用,2000,(3):36-38.
作者简介:娄小平(1970-),女,河南临颍人,北京机械工业学院电子信息工程系讲师,硕士,主要从事计算机测控技术方面的研究。
