多功能机械传动参数测试仪设计.pdf

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1、多功能机械传动参数测试仪设计口金益韩口李树军口邓波口许元恒西北工业大学机电学院西安710072摘要：设计了一种多功能机械传动参数测试仪。该测试仪以C8051F060单片机为核心，提供多个模拟量和数据量的采集端口，通过串行总线与PC机连接进行数据交互，由PC机完成数据处理和曲线显示。应用结果表明，该测试仪达到了设计要求．具有一定的实用性和推广价值。关键词：多功能测试C8051F060机械传动参数LabWindows／CVI中图分类号：TH132；TP274文献标识码：A文章编号：1000—4998(2013)06—0054～04机械传动

2、机构包括连杆机构、凸轮机构、齿轮机所刁。构、带轮机构等，在科研教学及工业生产中，经常需要2硬件设计测量机械传动机构的各种运动参数，如速度、位移、加速度和惯性力等。本文介绍了一种利用C8051F060单2．1主控制芯片选型片机以及美国NI公司的LabWindows／CVI虚拟仪器开常用的“数据采集卡+Windows操作系统”的方法发工具构建的多功能机械传动参数测试仪，通过该测无法满足实时测试要求．为提高测试精度以及测试的试仪可获得机械传动机构在运行时的运动学及动力学实时性，本系统选用以高速单片机为核心搭建数据采参数数据，进而提供了从实验

3、角度对其动态性能进行集模块。传感器输出的信号经适配器放大后．由高速单分析研究的可能。片机进行采集，所得的数据首先存入单片机的外存储器。采集工作结束后，再将数据发送至PC机，由上位1总体方案设计软件进行处理。通过这种方法满足测试系统的要求。本多功能机械传动参数测试仪主要完成机械传动机系统以美国SiliconLaboratories公司的C8051F060单构工作时速度、位移、加速度、力、扭矩以及效率6种运片机作为核心。该型号单片机其片上集成有与高速流动学及动力学参数的测试。通常旋转速度的测量选择水线结构的805l兼容的CIP一51内核。

4、速度可达光电式编码器等数字量输出的传感器，位移传感器、加25MIPS；提供64个I／0数据端口；5个通用的16位定速度传感器以及力传感器均输出模拟量，效率由输入时／计数器；2个支持全双工异步方式。并支持多处理器速度、扭矩、输出速度、扭矩测试结果计算得到。通信的串行接口；2个16位、1MSPS的ADC；5个通用根据要求，该测试仪主要由以下几部分组成：传感的定时／计数器；1个带6个比较／捕捉模块的可编程定器及传感器适配器模块、数据采集模块、单片机数据存时／计数器阵列，完全符合本系统的要求。储模块、通信模块、PC机上位处理模块。其中数据采集

5、2．2外存储芯片选型模块包括模拟量和数字量的采集。常用的模拟量传感由于c8051F060内部集成的外存存储器容量为器有4～20mA、0～5V、一5V一+5V、0～10V几种，该测试4K，无法满足测试系统的要求，所以必须扩展外存容仪提供16路模拟量采集通道(包括4路4～20mA、4量。本方案中，考虑到C8051F060可扩展的外存容量路0-5V、4路一5V-+5V、4路O～lOV)．8路数字量采集为64K，因此选用IDT71V124SA12PH实现存储器的通道。通信模块负责连接单片机和PC机，单片机采集扩展。IDT71V124SA12P

6、H是一款3-3V供电的、CMoS到的数据发送至PC机处理和显示。其工作原理如图1静态RAM，其存储容量为128K，完全符合测试系统的要求。C8051F060通过专用的EMIF接口配置外存储器，包括复用方式与非复用方式的选择、存储模式的选择以及时序的设置。2-3模拟信号调理电路设计测试仪中．模拟量采集模块分一5V～+5V、0～5V、OV～IOV、4～20mA四种．而ADC1和ADC2的输入信收稿日期：2012年12月号范围为0～VREF(VREF的值为2．5V)，因此必须设2013／6机械制造51卷第586期益可选放大器．通过改变引脚的

7、接法可以获得不同的增益，当按图示的接法连接电路时。其增益为0．25。输入信号经LT1991降压后，再通过集成运算放大器LT1363同1．25V的基准电压做反相加法运算，▲图2~5V信号调理电路将±1．25V的信号转换为0--2．5V。最后经反相比RUr-例运算电路调整为0～信号载人P1MI1x2．5V。其中1．25V和l22．5V的基准电压分别由R3匕信号输出1X电压基准芯片LT1790-1．25和LT1790-2．5产生。在图3所示的电路▲图30—5V信号调理电路ll中，输入的0～5V信号首№№先经LT199l降压后转换为0～1．2

8、5V。经过降压的O～1．25V信号再经过由LT1363组成的放大电路放大为=[】二[1O～2．5V信号。在图4所示的电路中，由于LT1991可实现的最小增益为0．25，因此0—10V的信号经过LT199l后可直接衰减为0