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            智能車模直流電機(jī)性能檢測方法

            作者:王司瑞,卓晴 時(shí)間:2012-09-18 來源:電子產(chǎn)品世界 收藏

              摘要:直流有刷電機(jī)工作電流受到電刷換流影響會(huì)產(chǎn)生波動(dòng),因此通過電機(jī)電流諧波分析可以獲得電機(jī)的轉(zhuǎn)速?;诖嗽肀疚奶岢隽艘环N對(duì)模小型有刷直流電機(jī)性能檢測方法。

            本文引用地址:http://www.biyoush.com/article/136929.htm

              根據(jù)簡化的直流電機(jī)模型,電機(jī)在穩(wěn)定運(yùn)行時(shí),輸入電壓、電流與電機(jī)轉(zhuǎn)速之間的關(guān)系如公式(1)所示:  

                     
              Ce是與電機(jī)結(jié)構(gòu)有關(guān)的常數(shù); U是工作直流電源電壓;是磁極氣隙磁通;R為線圈電阻。當(dāng)Ce、RU穩(wěn)定不變時(shí),電機(jī)轉(zhuǎn)速-電流之間是簡單的線性函數(shù)。兩個(gè)系數(shù)包含了電機(jī)主要特性。特別是截距參數(shù)對(duì)應(yīng)了電機(jī)堵轉(zhuǎn)時(shí)的電流值,它的大小與電機(jī)最大輸出功率成正比。測量電機(jī)轉(zhuǎn)速-電流系數(shù)需要在恒定工作電壓下,測量電機(jī)不同轉(zhuǎn)速和工作電流之間的一組數(shù)據(jù),通過線性擬合獲得。 

              測量方法

              采集電機(jī)工作電流信號(hào)是測量電機(jī)參數(shù)的基礎(chǔ)。電機(jī)參數(shù)測量電路如圖1所示。測量電路中的電流檢測和采集電路是核心,它需要將電機(jī)的工作電流轉(zhuǎn)換成電壓并進(jìn)行采集。根據(jù)待測電機(jī)的工作電流范圍和轉(zhuǎn)速范圍確定電路的方案:方式、頻率和轉(zhuǎn)換精度。

              電機(jī)工作電流采集電路

              采集電機(jī)工作電流首先需要將電流轉(zhuǎn)換成電壓,然后進(jìn)行AD轉(zhuǎn)換。采用霍爾電流可以減少電流采集電路對(duì)于測量的影響。CQ-2093是一款交流電流霍爾。它只需要5V電源供電,電流測量范圍是20安培。由于模型車電機(jī)工作電流較小,所以需要將CQ-2093輸出信號(hào)進(jìn)行放大20倍后進(jìn)行AD轉(zhuǎn)換。使用Freescale公司的DSC F8013單片機(jī)采集電流信號(hào),然后通過RS232串口發(fā)送到計(jì)算機(jī)進(jìn)行分析處理。F8013的AD轉(zhuǎn)換精度為12bit,可以滿足電機(jī)電流采集的精度需要。圖2給出了電流采集電路?! ?/p>

             

              信號(hào)采集頻率

              根據(jù)采樣定理,為了使得信號(hào)經(jīng)過采樣不發(fā)生頻率混疊,采樣頻率需要大于信號(hào)中最高頻率分量的兩倍。通過示波器對(duì)于實(shí)際電機(jī)電流波形進(jìn)行測量,確定電流波動(dòng)頻率范圍。選擇模A型車模所使用的RS380電機(jī)進(jìn)行測量。利用圖2給出的電流采集電路,測量運(yùn)放U2輸出信號(hào)。為了比較電流波動(dòng)頻率與電機(jī)轉(zhuǎn)速之間的關(guān)系,還使用了光電對(duì)于電機(jī)輸出軸轉(zhuǎn)速進(jìn)行測量。測量波形如圖3所示。

              圖3中的電流波形顯示,電機(jī)轉(zhuǎn)速與電流波動(dòng)周期之間存在倍數(shù)關(guān)系。電機(jī)旋轉(zhuǎn)一周,由于電刷換流引起的電流波動(dòng)次數(shù)是電機(jī)的極對(duì)數(shù)兩倍。RS-380SH電機(jī)是三對(duì)極,因此電機(jī)旋轉(zhuǎn)一周,電流波動(dòng)六次。所以電流信號(hào)中最低諧波頻率是電機(jī)轉(zhuǎn)速的六倍。  

             

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