基于波形分析的直流电机测速系统

论文摘要

转速是电动机极为重要的一个参数,对电动机转速的测量是电机检测中的重要一部分,传统的电机转速测量方法有光电码盘测速法、闪光测速法和测速发电机测速法等等,但由于安装麻烦、检测效率较低已无法满足电机生产厂家大批量生产的要求。为此,本文研究了基于电流波形分析的直流电机测速系统。本文首先介绍了国内外电机检测系统的研究现状、传统电机转速测量方法,同时分析了直流电动机的工作原理及电枢电流与换向过程之间的关系,再通过对直流电动机工作中电流波形的分析,推导出了直流电动机空载转速与电流波形脉动频率之间的关系。然后详细地介绍了基于波形分析的直流电机检测系统实现的理论方法、硬件构成和软件设计方法,最后通过对直流电动机的速度检测,证实了该检测系统的可行性。具体研究包括:（1）以计算机为平台,VB为编程软件,基于ARM7芯片LPC2134和USB接口芯片CH372为基础的硬件为采集设备,霍尔电压、电流传感器为检测元件,构建了一个对直流电动机的检测系统。该系统主要完成对直流电动机空载转速的测试,并且具有数据记录和波形查看等功能。（2）检测系统的硬件电路包括信号调理电路、A/D转换部分和USB接口电路。其中信号调理电路包括信号放大、滤波电路等;USB接口电路采用USB接口芯片CH372实现微控制器和PC的数据通信。（3）系统软件部分主要完成目标硬件初始化、操作系统μc/os-ii移植和数据的采集和发送。实验证明,基于波形分析的直流电动机测速系统,具有实现方便、扩展容易和界面直观、形象等特点,具有很好的应用价值和前景。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 选题背景及研究意义
• 1.1.1 选题背景
• 1.1.2 研究意义
• 1.2 国内外发展状况
• 1.3 本论文创新性
• 1.4 论文主要完成工作
• 1.5 论文结构
• 第二章 电机测速系统工作原理及理论基础
• 2.1 直流电机测速原理
• 2.2 电流、电压测试原理
• 2.2.1 霍尔传感器原理
• 2.2.2 霍尔传感器特点
• 2.3 温度测量原理
• 2.4 电机功率测量原理
• 2.5 基于LPC2134 的数据采集系统基本结构
• 2.5.1 LPC2134 概述
• 2.5.2 AD 采集模块
• 2.6 USB 原理
• 2.6.1 各种接口与应用
• 2.6.2 USB 特点
• 2.6.3 物理结构
• 2.6.4 设备逻辑结构
• 2.6.5 传输方式
• 2.6.6 通信协议
• 2.7 I2C 总线
• 2.8 CH372
• 2.9 其它
• 2.10 本章小结
• 第三章 系统硬件设计
• 3.1 总体方案设计
• 3.2 测试系统各部分方案设计
• 3.2.1 电流测试系统设计
• 3.2.2 电压测试系统设计
• 3.2.3 温度测试系统设计
• 3.2.4 数据传输系统设计
• 3.3 测试系统各部分硬件设计
• 3.3.1 电源电路
• 3.3.2 电流波形测试电路
• 3.3.3 电压测试电路
• 3.3.4 温度测试电路
• 3.3.5 USB 接口电路
• 3.3.6 调试接口
• 3.3.7 LPC2134
• 3.3.8 系统复位电路
• 3.4 抗干扰设计
• 3.4.1 电源抗干扰设计
• 3.4.2 磁珠的应用
• 3.4.3 地线的布置
• 3.5 本章小结
• 第四章 系统软件设计与实现
• 4.1 直流电机测速系统功能及实现
• 4.1.1 系统总体功能介绍
• 4.1.2 测试系统程序总体设计
• 4.2 固件程序设计
• 4.2.1 μC/OS-II 概述
• 4.2.2 μC/OS-II 到LPC2134 的移植
• 4.2.3 固件主程序
• 4.2.4 底层驱动程序设计
• 4.3 用户应用程序设计
• 4.3.1 开发环境
• 4.3.2 应用程序面板设计
• 4.3.3 数据采集
• 4.3.4 波形显示
• 4.4 本章小结
• 第五章 实验结果与分析
• 5.1 系统测试及实验结果
• 5.1.1 信号滤波放大电路仿真
• 5.1.2 软件测试
• 5.2 误差
• 5.2.1 霍尔电流传感器引入的误差
• 5.2.2 运算放大器引入的误差
• 5.2.3 电平转换误差
• 5.2.4 误差分析
• 第六章 总结与展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读学位期间参加的科研项目和成果