多功能實用電機測試線路
崔淑梅 鄭 萍 朱春波 程樹康（哈爾濱工業大學150001）
1引言
在電機的測試中，經常要進行位置（或角度）及速度的測試。光電編碼器由于既可作速度信號傳感器，又可作位置信號傳感器，且精度高，無疑是這類傳感器的優選者。選擇了傳感器并不意味著就可以做實驗、測數據了。因為必須對傳感器的信號進行處理，才能得到想要的信息。而在科研和生產中，有時并沒有必要由此制作一個系統或一臺儀器。因為太費時費力。因而設計了一個簡單實用的光電編碼器后續電路。利用該線路再配上一些通用儀器設備就可以做很多電機實驗。
2原理及組成
圖1是這個測試線路的框圖。信號整理部分將光電編碼器送來的信號進行預處理，以供后兩部分利用。位置信號形成部分負責將經過整理后的傳感器 的頻率信號轉化為電壓信號。速度信號形成部分完成將頻率信號轉換為代表電機速度的電壓信號的任務，其轉速方向由電壓正負表示。
2.1信號整理部分
包括整形辨向電路及分頻電路。因為光電編碼器的輸出信號為兩路相位相差90度的信號a、b，如圖2所示。要得到正、反向信號，要進行整形、辨向，可用圖3所示電路實現。
因為被測電機轉速范圍不同，所用編碼器精度是一定的，而f/v轉換頻率及計數器位數有限；為了與不同精度的編碼器相配合，測試不同的速度，需配以分頻電路。這部分可根據需要選用不同倍數的分頻器。圖4是一由三片雙10進制計數器74ls390組成的兩路1 000分頻的分頻器。從不同的引腳引出可得到不同的分頻數。以x路為例，分別從每片74ls390的a端，可得到10分頻，100分頻，1 000分頻。
若系統配有單片機，可采用8253或8254可預置數計數器來做分頻器，實現任意分頻，這樣可節省硬件。
也可用其它結構分頻器，但需注意芯片的帶寬，即可用的****頻率。因為若電機轉速較高，而編碼器也采用較高精度，則脈沖信號的頻率將很高。如電機轉速為5 000r/min，編碼器一圈輸出脈沖數為36 000，則來自傳感器的信號頻率為：(5000/60)×36000-3mhz
2.2位置信號形成部分
與電機軸同軸的光電編碼器輸出與轉角（或轉速）有關的正余弦信號。經整形辨向電路分離為與轉角成比例的正向脈沖信號和反向脈沖信號，這兩路信號送到可逆計數器，得到電機位置的數字量累積，然后經過變換變為模似量，最后由增益放大調節電路，變為適于顯示的代表位置的電壓信號。
本部分電路還包括位置預置電路。通過8位開關預置一個位置，加法器將給定位置與現位置（通過鎖存器記憶的計數器數值）相加，由控制脈沖控制，送入計數器，即給計數器置數。單穩電路是為可靠置數設置的。另外還可通過電踣實現計數器的清零。
該部分一個實用的線路，如圖5所示。
可逆計數器選用2個4位加減可逆計數器74ls193。4568為雙4位數鎖存器，用來鎖存計數器的數值。用二個4位超前進位全加器4008做加法器。4528為雙單穩態多諧振蕩器，使計數器可靠清零、置數用。d/a選用8位d/a，如dac0800即可。
利用該部分線路，可測試與步進電動機位置（轉角）有關的項目。如單步響應、步距精度等。測試時，只需將傳感器與該部分線路接好。驅動電機，按要求運行，用示波器或電壓表從a端可獲得電機的轉角信號。
2.3速度信號形成電路
頻率／電壓轉換器將來自分頻器的代表正、反速率的兩路脈沖信號轉變為一個與速率成正比的電壓信號，然后由加法電路實現正、反加減，最后得到一個具有正負的電壓信號。電壓的大小表示速度的大小，正、負表示速度的方向。將此信號接于示波器或電壓表即可觀察，測試電機的速度。具體線路見圖6。
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