汽車用永磁直流電動機
的微機測試
郭慶吉 社靜秋 (哈爾濱工業大學)
引 言
永磁直流電動機的特性測量在電機的基礎理論研究和生產實踐中占有重要的地位。隨著永磁直流電動機品種的增加，性能指標要求的提高，測量技術向著快速、準確及智能化測量方向發展。em-mcs-5l型永磁直流電動機微機測試儀正是適應這種要求而研制成功的，現已交付使用。電機測試技術的發展與電機工業的發展是密切相關的，在七十年代以前，電機測試方法多采用傳統的測試方法，即采用指針式儀表進行手工測試，這類儀表結構簡單，性能穩定，經久耐用，造價低廉，但它的靈敏度偏低，精度較差，且功能單一，只適用一些要求不高的測試場合，不能滿足高精度的要求。七十年代后，隨著電子計算機的高速發展，特別是微型機的出現，電機測試技術向自動化和高精度方向發展，手工的電機測試方法正在逐漸被微機測試所取代，微機測試不僅減少了工作量，使測試工作簡單化、自動化和高精度，而且能夠完成手工測試無法完成的工作。
本文根據汽車用永磁直流電動機的特點，介紹該測試儀的工作原理、主要功能，并與手工測試結果進行比較。永磁直流電動機特性的測試主要有
l測試儀的工作原理
永磁直流電動機特性的測試關鍵是式(1)中各參數的測量，其中電壓、電流、轉速及轉矩是基本參數，而其余三個參數可通過計算得到。
1．1電樞電流的測量
采用的方法是將一小阻值的標準電阻串入被測電路中，然后測量其上的電壓。對于這一毫伏級電壓降的測量，舍棄了以往用傳感器或變換器將其轉換成與其成正比的0～5v直流電匪然后再用a／d轉換器測量的方法，而是用一種特殊的a／d轉換器mcl4433直接測量這一電壓，這樣做的優點是硬件投資少，避開測量精度受傳感器精度限制的弊端
1．2電樞端電壓的測量
采用分壓電阻將其變換為可以用a／d轉換器測量的電壓后，再進行測量。滑環、壽命長、整機靈敏度高。當磁滯制動器的空心杯由被測電機帶動旋轉時，在制動器被激磁后，空心杯內外氣隙的磁場對空心杯轉子產生制動轉矩，這一轉矩使內外定子受反轉矩，產生偏轉，且正比于這一偏轉角的正弦函甄這樣用正弦旋轉變壓器來測這一偏轉角，就測得被測的轉矩，可表示為
m測∝u出 (2)
式中m測—被測轉矩
u出—旋轉變壓器輸出電壓
l-4轉速的測量
采用數字測速中的測頻法，即在給定標準時間內測得旋轉的角度來表示速度的方法。在測功機轉軸上裝有沿周圍有60個槽孔的光柵盤光柵盤和光源及光敏三極管一起組成測速傳感器。當測功機轉子由被測電機帶動后，光柵盤同步旋轉，傳感器發出每轉60個脈沖的電信號。在本測試儀中，用cpu產生軟件延時，獲得基準時間，用cpu內部定時器／計數器計在基準時間內傳感器發出的脈沖數，此脈沖數正比于電機的轉速，通過cpu計算就可得到電機的轉速。
1．5輸入功率、輸出功率和效率的測量
可通過cpu的計算得到，其計算公式為
式中p1—輸入功率
p2—輸出功率
η—電機效率
u—電樞端電壓
ia—電樞電流
m2—輸出轉矩
n—機轉速
2測試儀的硬軟件設計
通過比較，選擇了mcs-51系列中的8031作為本測試儀的微處理器它具有集成度高、速度快、功能強、結構簡單，易于擴展、可靠性高和性能價格比高等優點。它主要完成
a數據的采集及處理；
b.產生測速基準時間
c.鍵盤及打印機的管理；
d．監視測試程序的執行
e程序控制。
測試儀的硬件系統結構框圖如圖1所示。測試儀的硬件系統陶成主要有：
a.微機單元(cpu8031、8kbeprom、l／2kbram、鍵盤、數碼管顯示器、a／d轉換器gp—16智能微型打印機及wd—4微機穩壓電源)；
b．轉矩、轉速傳感器；
c．電壓、電流的取樣電路。
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