轉(zhuǎn)動慣量測量電路與實現(xiàn)

摘要：為了實現(xiàn)在線測量回轉(zhuǎn)機(jī)械傳動系統(tǒng)的轉(zhuǎn)動慣量，采用了以ADuC812單片機(jī)為核心，并結(jié)合其他外圍芯片的控制電路和實現(xiàn)方法。硬件重點設(shè)計了單片機(jī)采集與處理信號電路及繼電器控制電路的實現(xiàn)；軟件給出了主程序流程圖的設(shè)計。經(jīng)過硬件實測，該電路可以方便快捷地完成對轉(zhuǎn)動慣量的實時測量，且電路結(jié)構(gòu)簡單，使用靈活方便，并具有線性度高，噪聲系數(shù)小等特點。
關(guān)鍵詞：轉(zhuǎn)動慣量；ADuC812；在線測量；控制電路

轉(zhuǎn)動慣量是質(zhì)量特性參數(shù)測量的重要部分，在多個領(lǐng)域從產(chǎn)品的設(shè)計、生產(chǎn)和控制系統(tǒng)中都起著舉足輕重的作用，直接關(guān)系到產(chǎn)品設(shè)計成敗和產(chǎn)品的質(zhì)量。從航空工業(yè)對飛機(jī)轉(zhuǎn)動慣量的測量到汽車工業(yè)對轉(zhuǎn)動部件慣量的測量，無不體現(xiàn)著其測量的重要性。本文以實驗室某回轉(zhuǎn)機(jī)械傳動系統(tǒng)為研究模型，采用單片機(jī)作為核心控制器件，重點研究了轉(zhuǎn)動慣量測量過程的硬件和軟件設(shè)計。

1 被測系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡介
研究的回轉(zhuǎn)機(jī)械傳動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。

試驗設(shè)備清單如下所述：
變頻器一臺：輸入規(guī)格為AC 3PH 380～460 V，50／60 Hz；輸出規(guī)格為AC0～240 V 1．7 kVA 4．5 A；
變頻范圍：2～200 Hz。
三相異步電機(jī)：額定功率為0．55 kW；額定轉(zhuǎn)矩為3．5 N·m；同步轉(zhuǎn)速為1 500 r／min；輸入電壓為380 V。
轉(zhuǎn)矩傳感器：額定轉(zhuǎn)矩為10 N·m；
轉(zhuǎn)速傳感器：轉(zhuǎn)速范圍為0～6 000 r／min；
轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速測試卡：轉(zhuǎn)矩測試精度為±0．2％FS；轉(zhuǎn)速測試精度為±0．1％。

2 硬件設(shè)計
2．1 整體硬件結(jié)構(gòu)圖
硬件電路設(shè)計是該測量系統(tǒng)的核心部分，它不僅負(fù)責(zé)傳感器信號的采集、處理、傳輸?shù)热蝿?wù)，而且負(fù)責(zé)接收上位機(jī)的控制命令，并將采集到的數(shù)據(jù)傳送給上位機(jī)，從而使整個系統(tǒng)可靠、有序的工作。整個電路主要由傳感器信號采集電路、單片機(jī)控制電路、繼電器控制電路、通信接口電路及電源模塊組成。整體硬件電路設(shè)計框圖如圖2所示。