摘  要：介紹圓筒型直線電動機的瞬態速度、起動推力的測試原理及其實現電路。實際應用表明，整個測試系統工作穩定可靠，測量精度高。

關鍵詞：直線電動機；速度；推力；測試

文獻標識碼；a    文章編號{1001-6848(1999)02-0033-02

 

  直線電動機一般當作短行程的執行機構，往往工作在非穩定狀態。為了更好地研究此種電機的動態過程，對其瞬態速度、瞬態推力的精確測量尤其重要。

    目前，測量旋轉電機轉速的手段很多而且先進。一般采用脈沖發生器作為轉速的測量環節。許多線速度的測量就是通過轉化為轉速的測量而解決。例如，金屬帶試驗法和輪子試驗法是測量平板型和圓弧型直線電動機速度常用的方法[1]，它們都是通過將直線電動機的線速度轉化為轉速測量的。從這一思想出發，利用一個安裝在圓筒型直線電動機運動級上的橡膠滾輪，將直線電動機的線速度轉化為轉速，通過測量轉速而得到直線電機的線速度。

    直線電動機的起動過程很快，測取這一短暫過程中的動態推力，一般是將推力信號變成電信號，再送住其它測量儀器進行測量[2，3]。本文針對電機起動過程快、推力變化快的特點，利用pc機進行高速數據采集。實驗表明，使用的測速、測力方法測量準確、可靠、簡單易行。

    測量系統主要由直線電動機驅動電路、光電編碼器、定時／計數器電路、測力傳感器、a/d電路和pc機組成，框圖如圖l所示。

    直線電動機驅動電路主要實現在一定頻率、電壓下，直線電動機作正反向運行。電機運行的頻率、電壓、起動時間等都可以通過對富士變頻器fvr -g7s的設定來確定。在電機軌道兩端安裝行程開關，利用行程開關的開與閉給驅動電路提供輸人信號，由變頻器的輸出驅動直線電動機往復運行。

    選用lhb-001-2500型光電編碼器。該光電編碼器精度高，輸出2500脈沖／r。光電編碼器與橡膠滾輪同軸，一起安裝在直線電機的運動級上。為防止橡膠滾輪打滑，在支架上下部分采用螺栓和彈簧支撐。當電機作直線運動時，通過橡膠滾輪帶動編碼器，從而輸出相應頻率的脈沖。

    利用8253及8255組成一個多功能定時／計數微電機  1999年  第32卷  第2期（總第107期）板，直接插入pc機的擴展槽中。板上的時鐘頻率定為2mhz，8253的16位計數器0作為定時器用，計數器1作為對內部脈沖計數用，計數器2作為對光電編碼器發出的脈沖計數。將8255的三個口的輸入／輸出作為8253的門控及輸入／輸出。

    選用gyl-3型應變式測力傳感器，將傳感器一端固定，另一端與電機的運動級水平相連。當電機起動時，電機的推力作用在傳感器上。

    a/d轉換電路分辨率為12位，考慮軟件和采／保電路時間，通過率為12khz。

    在轉速測量中，有測頻法和測周法兩種。測頻法適用于高速測量，測周法適用于低速測量。本文綜合兩種方法的特點，應用測頻測周綜合法測量直線電機的速度.

    光電編碼器編碼數為z，橡膠滾輪外徑為d，在給定采樣周期t內，光電編碼器發出的脈沖數為n，則直線電動機的運行速度為：

    利用定時／計數器板上頻率為，。- 2mhz的時鐘脈沖對采樣周期計數，得計數值n2，則定時時間為t，綜合以上兩式，得：

    只要在采樣時間t內，對光電編碼器發出的脈沖和頻率時鐘脈沖計數，兢可以得出速度。