专利名称：转速标准装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种计量装置，具体地说，是指一种用于对转速量值进行计量的标准设备，即转速标准装置。
背景技术：
现阶段应用的转速标准装置，存在以下不足(1)不能保证全转速范围的高精度稳速，尤其在1800r/min以下低速范围内，转速准确度不高。在电机主轴300r/min～6000r/min的转速范围内，作为不确度0.01％的装置，在上述低速范围，不确度仅优于0.1％。
(2)应用功能不完备标准转速装置对转速仪表的校验和修理是不可缺少的设备，它不但需要高精度在某个设定值上稳定运转，还需要随意平滑调节的无极调速功能，以完成对指针式仪表的修理任务，而现有设备无此功能。
(3)拖动功率小，带载能力低。

发明内容
本实用新型的目的是公开一种数字式高精度宽范围的转速标准装置，该装置在全转速范围内能够实现转速稳定、精度高；能够实现指针式仪表的修理任务；可通过键盘实现转换模式；其执行机构经控制系统调速控制后其转速从200～6000r/min调节至2～30000r/min。
本实用新型的一种转速标准装置，包括(a)主控箱，主控箱的硬件电路中CPU接收键盘、状态监控单元的指令信息，并将此信息输出至调幅控制单元、标频给定单元，方式转换单元接收无极调速控制单元、调幅控制单元、调宽控制单元输出的信息控制电机换向驱动单元，从而控制电机主轴的输出转速；系统电源提供该装置所需的二次电源；和(b)电机平台组件，电机平台组件至少包含电机、电机换向驱动单元、变速机构，主控箱与电机平台组件通过主控电缆连接。
主控箱中硬件电路控制部分的信号调理单元采集电机码盘的转速脉冲信号并将该信号经调理输出方波串信号至调宽控制单元；信号调理单元由滤波、双向限幅放大整形电路构成，其放大整形电路为两极反相放大，放大器采用高频高速运放；调宽控制单元，接收标频给定单元输出的标频给定信号FR和信号调理单元输出的方波串调理后的转速信号FN，并将上述两信号进行比较、输出锁相控制信号FPLL至方式转换单元驱动电机。
所述的转速标准装置，其信号调理单元由滤波、双向限幅和放大整形电路构成，其滤波电路由电阻R5、R6，电容C2、C3、C4组成，硝特基二极管D4、D5实现双向限幅，其放大整形电路由两片运算放大器AD811组成的两极反相运算放大，放大器采用高频高速运放。
所述的转速标准装置，其调宽控制单元由两组多谐振荡器交联组成，三极管T1、T2为一组，三极管T3、T4为一组，三极管T1、T2组包括电阻RL15、RL16、RL11、RL12、RL7、RL8、电容CL17、CL18组成标准多谐振荡器；电容CL11、CL12为电源稳定电容，二极管DL1、电阻RL1、电容CL1、二极管DL2、电阻RL2、电容CL2、二极管DL3、电阻RL3、电容CL3、二极管DL4、电阻RL4、电容CL4为输入触发电路；三极管T3、T4组包括电阻RL17、RL18、RL9、RL10、RL13、RL14、电容CL9、CL10组成标准多谐振荡器；电容CL13、CL14为电源稳定电容，二极管DL5、电阻RL5、电容CL5、二极管DL6、电阻RL6、电容CL6为输入触发电路；电阻RL1、RL3并联后接三极管T3的集电极，电阻RL2、RL4并联后接三极管T4的集电极，电容CL1、CL4、CL6三个触发信号输入端相联，测速码盘信号FN加载在此处；电容CL2、CL3、CL5三个触发信号输入端相联，标准频率信号FR加载在此处，电阻R26为上拉电阻。
所述的转速标准装置，主控箱上设有RS485通讯接口。
本实用新型的转速标准装置，其优点是在全转速范围内能够实现转速稳定、精度高、带载能力强；还能够实现指针式仪表的修理任务；可通过键盘实现转换模式；RS485通讯接口的设置可实现数据资源的交互；变速机构设计成四个输出轴的模式，可将电机主轴输出的200～6000r/min转速范围扩展到2～30000r/min。


图1是转速标准装置硬件结构示意图。
图2是本实用新型转速标准装置的控制部分结构框图。
图3是本实用新型调宽控制单元电路原理图。
图4是本实用新型调宽控制单元信号处理框图。
图5是本实用新型信号调理单元电路原理图。
图中1.主控箱 2.电机平台组件 3.电机 4.变速机构
5.主控电缆 100.电机换向驱动单元101.码盘转速信号102.调理后的转速信号FN103.锁相控制信号FPLL104.标频给定信号FR105.电机主轴106.状态监控信号具体实施方式
下面将结合附图对本实用新型作进一步的说明。
请参见图1、2所示，本实用新型的转速标准装置，由主控箱1和电机平台组件2构成，主控箱1通过主控电缆5与电机平台组件2实现连接。电机平台组件2包括稀土永磁无刷直流电机3和变速机构4，以及驱动电机3的电机换向驱动单元100。主控箱1上设有显示器、键盘、RS485通讯接口，主控箱1内设有硬件电路。
本实用新型的信号调理单元由滤波、双向限幅和放大整形电路构成，其滤波电路由电阻R5、R6，电容C2、C3、C4组成，硝特基二极管D4、D5实现双向限幅，其放大整形电路由两片运算放大器AD811组成的两极反相运算放大，放大器采用高频高速运放(图5所示)。
本实用新型的调宽控制单元由两组多谐振荡器交联组成，三极管T1、T2为一组，三极管T3、T4为一组，三极管T1、T2组包括电阻RL15、RL16、RL11、RL12、RL7、RL8、电容CL17、CL18组成标准多谐振荡器；电容CL11、CL12为电源稳定电容，二极管DL1、电阻RL1、电容CL1、二极管DL2、电阻RL2、电容CL2、二极管DL3、电阻RL3、电容CL3、二极管DL4、电阻RL4、电容CL4为输入触发电路；三极管T3、T4组包括电阻RL17、RL18、RL9、RL10、RL13、RL14、电容CL9、CL10组成标准多谐振荡器；电容CL13、CL14为电源稳定电容，二极管DL5、电阻RL5、电容CL5、二极管DL6、电阻RL6、电容CL6为输入触发电路；电阻RL1、RL3并联后接三极管T3的集电极，电阻RL2、RL4并联后接三极管T4的集电极，电容CL1、CL4、CL6三个触发信号输入端相联，测速码盘信号FN加载在此处；电容CL2、CL3、CL5三个触发信号输入端相联，标准频率信号FR加载在此处，电阻R26为上拉电阻(图3所示)。
本实用新型硬件电路，作为中央处理单元的CPU采用的是内嵌式微机PC104/486，它根据输人键盘的工作状态指令(无级调速方式或数字锁相方式)设定输出的状态指令。无级调速时，电机的励磁控制取决于设于面板上的调速旋钮(精密多圈电位器)；数字锁相控制方式时，CPU根据键盘键入的转速值，给出与该转速相对应的标准频率设定值施加于标频给定电路，标频给定电路则输出与要求转速值相对应的标准频率脉冲施加于调宽控制电路的标频输入端FR。电机一经启动，它的测速码盘即输出与实际运行转速相一致的转速脉冲，该信号经调理后形成标准的测速脉冲施加于调宽控制电路的测速输入端FN。调宽控制单元自动比较FR与FN两列脉冲信号，它的输出PLL为高电平时，电机加速运行；FPLL为低电平时，电机断电滑行，直到FPLL为与FR、FN相等的脉冲时，电机便稳定地按要求的转速FR运行。状态监控单元的作用是提高转速稳定运行的品质。当FPLL为与FR同频的脉冲时，尽管运行转速是设定的转速，但因FPLL脉冲的占/空比不同而具有不同的抗干扰裕度。CPU接收到状态监控单元的信号，依运行状态的改变D/A输出的量值来改变电机励磁的大小，从而改变FPLL脉冲的占/空比，直到它为1/1，这样本系统就获得了最大的抗干扰裕度。以上叙述是对电机主轴105 200r/min～6000r/min的精确转速控制过程。经机械变速机构4输出为2r/min～30000r/min。
在本实用新型中，CPU接受键盘输入的指令，并将处理后的信息输出；显示器用以实现人机交互；键盘用以提供对转速标准装置的指令输入；调幅控制单元用以实现了对电机的宽范围调速，电机3主轴105从200r/min调速至6000r/min；状态监控单元对锁相运行状态监测，以改变稳定运行的抗干扰裕度；标频给定单元用以完成转速的数字设定；调宽控制单元用以完成在设定转速条件下对电机3运行转速的高精度锁相控制；信号调理单元用以完成电机3实际转速的信号回馈；方式转换单元用以完成数字锁相控制与无极调速控制单元的方式转换。
在本实用新型中，变速机构4为齿轮组结构，有4个输出轴，这样，就可将稀土永磁无刷直流电机3主轴105从200～6000r/min的转速范围扩展到2～30000r/min。
本实用新型的转速标准装置提供了对转速仪表或转速传感器的高精度计量和测试。
权利要求1.一种转速标准装置，包括(a)主控箱(1)，主控箱(1)的硬件电路中CPU接收键盘、状态监控单元的指令信息，并将此信息输出至调幅控制单元、标频给定单元，方式转换单元接收无极调速控制单元、调幅控制单元、调宽控制单元输出的信息控制电机换向驱动单元(100)，从而控制电机主轴的输出转速；系统电源提供该装置所需的二次电源；和(b)电机平台组件(2)，电机平台组件(2)至少包含电机(3)、电机换向驱动单元(100)、变速机构(4)，主控箱(1)与电机平台组件(2)通过主控电缆(5)连接，其特征在于所述的信号调理单元，其采集电机码盘的转速信号(101)并将调理后的转速信号FN(102)输出至调宽控制单元；所述的调宽控制单元，其接收标频给定单元输出的标频给定信号FR(104)和信号调理单元输出的调理后的转速信号FN(102)，并将上述两种信号进行比较、输出锁相控制信号FPLL(103)至方式转换单元驱动电机(3)。
2.根据权利要求1所述的转速标准装置，其特征在于所述的信号调理单元由滤波、双向限幅和放大整形电路构成，其滤波电路由电阻R5、R6，电容C2、C3、C4组成，硝特基二极管D4、D5实现双向限幅，其放大整形电路由两片运算放大器AD811组成的两极反相运算放大，放大器采用高频高速运放。
3.根据权利要求1所述的转速标准装置，其特征在于所述的调宽控制单元由两组多谐振荡器交联组成，三极管T1、T2为一组，三极管T3、T4为一组，三极管T1、T2组包括电阻RL15、RL16、RL11、RL12、RL7、RL8、电容CL17、CL18组成标准多谐振荡器；电容CL11、CL12为电源稳定电容，二极管DL1、电阻RL1、电容CL1、二极管DL2、电阻RL2、电容CL2、二极管DL3、电阻RL3、电容CL3、二极管DL4、电阻RL4、电容CL4为输入触发电路；三极管T3、T4组包括电阻RL17、RL18、RL9、RL10、RL13、RL14、电容CL9、CL10组成标准多谐振荡器；电容CL13、CL14为电源稳定电容，二极管DL5、电阻RL5、电容CL5、二极管DL6、电阻RL6、电容CL6为输入触发电路；电阻RL1、RL3并联后接三极管T3的集电极，电阻RL2、RL4并联后接三极管T4的集电极，电容CL1、CL4、CL6三个触发信号输入端相联，测速码盘信号FN加载在此处；电容CL2、CL3、CL5三个触发信号输入端相联，标准频率信号FR加载在此处，电阻R26为上拉电阻。
4.根据权利要求1所述的转速标准装置，其特征在于电机为稀土永磁直流无刷电机。
5.根据权利要求1所述的转速标准装置，其特征在于主控箱(1)上设有RS485通讯接口。
6.根据权利要求1所述的转速标准装置，其特征在于CPU采用内嵌式微机PC104/486模块。
7.根据权利要求1所述的转速标准装置，其特征在于电机换向驱动单元(100)为双三相桥式驱动或者三相半波驱动。
8.根据权利要求1所述的转速标准装置，其特征在于变速机构(4)设有四个输出轴，其输出转速为2～30000r/min。
专利摘要本实用新型公开了一种用来校验转速仪表或转速传感器的转速标准装置，该装置由主控箱和电机平台组件构成。信号调理单元采集电机码盘转速信号并输出调理后的转速信号F
文档编号G01P21/00GK2743837SQ20042000917
公开日2005年11月30日 申请日期2004年7月9日 优先权日2004年7月9日
发明者冯惠恒 申请人:冯惠恒