專利名稱：一種數(shù)字化交直流電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)實(shí)驗(yàn)臺(tái)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種實(shí)驗(yàn)臺(tái)，具體地講，涉及一種數(shù)字化交直流電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)實(shí)驗(yàn)臺(tái)。
背景技術(shù)：
交直流電動(dòng)機(jī)實(shí)驗(yàn)是電氣化專業(yè)、機(jī)電專業(yè)、自動(dòng)化專業(yè)的主要教學(xué)內(nèi)容，目前的 教學(xué)實(shí)驗(yàn)裝置基本以手動(dòng)接線、手動(dòng)控制為主，沒有輔以數(shù)字化控制手段，部分重要的實(shí)驗(yàn) 數(shù)據(jù)無法直接獲取或直觀顯示，且存在實(shí)驗(yàn)安排不便、實(shí)驗(yàn)耗時(shí)長等不足。普通的交直流 電機(jī)實(shí)驗(yàn)臺(tái)一般存在體積大、接線較多、測量手段及控制手段落后等問題，學(xué)生做實(shí)驗(yàn)有一 定的風(fēng)險(xiǎn)性。且由于交直流電動(dòng)機(jī)實(shí)驗(yàn)分屬不同的教學(xué)內(nèi)容，則需要分別配套不同的實(shí)驗(yàn) 設(shè)備，因此實(shí)驗(yàn)室建設(shè)成本高、占地面積大。此為現(xiàn)有技術(shù)的不足之處。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問題是提供一種數(shù)字化交直流電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)實(shí)驗(yàn)臺(tái)。解決 了普通交直流電機(jī)實(shí)驗(yàn)臺(tái)占地面積大、體積大、重量大、內(nèi)容切換不便、接線多、耗時(shí)大、實(shí) 驗(yàn)風(fēng)險(xiǎn)較高、測控手段落后、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)不直觀等問題。本實(shí)用新型采用如下技術(shù)手段實(shí)現(xiàn)發(fā)明目的一種數(shù)字化交直流電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)實(shí)驗(yàn)臺(tái)，包括實(shí)驗(yàn)桌，其特征是所述實(shí)驗(yàn)桌上 設(shè)置有電機(jī)拖動(dòng)裝置，所述電機(jī)拖動(dòng)裝置通過配線板連接操作屏。作為對本技術(shù)方案的進(jìn)一步限定，所述電機(jī)拖動(dòng)裝置包括直流電動(dòng)機(jī)，所述直流 電動(dòng)機(jī)通過彈性聯(lián)軸器一連接動(dòng)態(tài)扭矩傳感器，所述動(dòng)態(tài)扭矩傳感器通過彈性聯(lián)軸器二連 接磁粉制動(dòng)器，所述磁粉制動(dòng)器一側(cè)設(shè)置有測速傳感器，所述磁粉制動(dòng)器通過彈性聯(lián)軸器 三連接三相交流異步電動(dòng)機(jī)。作為對本技術(shù)方案的進(jìn)一步限定，所述配線板上設(shè)置有主控開關(guān)、熔斷器、交流接 觸器、中間繼電器、開關(guān)電源、電流傳感器、模擬量輸入采集模塊Ml、模擬量輸出模塊M2、接 線端子排、勵(lì)磁電流調(diào)節(jié)電阻、程控DC24V直流脈沖調(diào)速電源、程控DC220V直流脈沖調(diào)速電 源。作為對本技術(shù)方案的進(jìn)一步限定，所述電機(jī)拖動(dòng)裝置下側(cè)設(shè)置有底盤，所述動(dòng)態(tài) 扭距傳感器、磁粉制動(dòng)器三相交流異步電動(dòng)機(jī)的下側(cè)都設(shè)置有墊板。底盤保證電機(jī)拖動(dòng)裝 置在同一個(gè)水平面上，并減少震動(dòng)，墊板保證各個(gè)設(shè)備中心高度一致。作為對本技術(shù)方案的進(jìn)一步限定，所述操作屏設(shè)置在所述配線板上，所述底盤和 配線板的下側(cè)都設(shè)置有橡膠底腳。橡膠底腳15實(shí)現(xiàn)減震、加大摩擦、防滑等功效。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)和積極效果是本實(shí)驗(yàn)臺(tái)同時(shí)具備交流電動(dòng) 機(jī)和直流電動(dòng)機(jī)兩種實(shí)驗(yàn)功能，且結(jié)合了目前流行的組態(tài)軟件、觸摸屏、智能IO模塊、RTU 模塊、可控直流電源等技術(shù)，基本上所有實(shí)驗(yàn)的內(nèi)容均采用了數(shù)字化檢測及控制手段，并一 舉解決了普通交直流電機(jī)實(shí)驗(yàn)臺(tái)占地面積大、體積大、重量大、內(nèi)容切換不便、接線多、耗時(shí)大、實(shí)驗(yàn)風(fēng)險(xiǎn)較高、測控手段落后、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)不直觀等問題。
圖1為本實(shí)用新型優(yōu)選實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為本實(shí)用新型優(yōu)選實(shí)施例的俯視圖。圖3為本實(shí)用新型電機(jī)拖動(dòng)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。圖4為本實(shí)用新型配線板的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖和優(yōu)選實(shí)施例對本實(shí)用新型作更進(jìn)一步的詳細(xì)描述。參見圖1-圖4，本實(shí)用新型包括實(shí)驗(yàn)桌1、電機(jī)拖動(dòng)裝置2、操作屏3、配線板4、直 流電動(dòng)機(jī)5、彈性聯(lián)軸器一 6、動(dòng)態(tài)扭矩傳感器7、彈性聯(lián)軸器二 8、磁粉制動(dòng)器9、測速傳感器 10、彈性聯(lián)軸器三11、三相交流異步電動(dòng)機(jī)12、底盤13、墊板14、橡膠底腳15。所述實(shí)驗(yàn)桌 1上設(shè)置有電機(jī)拖動(dòng)裝置2，所述電機(jī)拖動(dòng)裝置2通過配線板4連接操作屏3。所述電機(jī)拖動(dòng)裝置2包括直流電動(dòng)機(jī)5，所述直流電動(dòng)機(jī)5通過彈性聯(lián)軸器一 6連 接動(dòng)態(tài)扭矩傳感器7，所述動(dòng)態(tài)扭矩傳感器7通過彈性聯(lián)軸器二 8連接磁粉制動(dòng)器9，所述 磁粉制動(dòng)器9 一側(cè)設(shè)置有測速傳感器10，所述磁粉制動(dòng)器9通過彈性聯(lián)軸器三11連接三相 交流異步電動(dòng)機(jī)12。所述配線板4上設(shè)置有主控開關(guān)DZ47/3P、熔斷器RD1-RD3、交流接觸器KM、 JC1-JC3、中間繼電器KA1-KA3、開關(guān)電源DCMV/5A、STC-201型模塊RTU、5A、IOA電流傳感 器S1、S2、模擬量輸入采集模塊Ml、模擬量輸出模塊M2、接線端子排DZ1、勵(lì)磁電流調(diào)節(jié)電阻 Rf、程控DC24V直流脈沖調(diào)速電源T2、程控DC220V直流脈沖調(diào)速電源Tl。所述電機(jī)拖動(dòng)裝置下側(cè)設(shè)置有底盤13，所述動(dòng)態(tài)扭距傳感器7、磁粉制動(dòng)器9、三 相交流異步電動(dòng)機(jī)12的下側(cè)都設(shè)置有墊板14。底盤13保證電機(jī)拖動(dòng)裝置在同一個(gè)水平面 上，并減少震動(dòng)，墊板14保證各個(gè)設(shè)備中心高度一致。所述操作屏設(shè)置在所述配線板上，所述底盤和配線板的下側(cè)都設(shè)置有橡膠底腳。 橡膠底腳15實(shí)現(xiàn)減震、加大摩擦、防滑等功效。本實(shí)用新型的操作屏3采用DC24V供電，運(yùn)行WinCE操作系統(tǒng)、內(nèi)嵌組態(tài)軟件，是 系統(tǒng)唯一的人機(jī)界面，它作為數(shù)據(jù)輸入、顯示監(jiān)控及控制終端。該操作屏具備一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的 LAN 口，也是工程下載口，IP地址是192. 168.0. 10。通過設(shè)置合適的IP、子網(wǎng)掩碼、網(wǎng)關(guān)、 DNS后該網(wǎng)口也可訪問因特網(wǎng)。該觸摸屏具備USB接口，可插入優(yōu)盤以進(jìn)行組態(tài)工程備份和 恢復(fù)。觸摸屏采用RS-485接口進(jìn)行通訊，數(shù)據(jù)采集模塊將傳感器的實(shí)測值上傳以用于顯示 或監(jiān)控，使用者通過該終端監(jiān)控畫面中的按鈕、輸入框?qū)崿F(xiàn)程控操作，該終端還可按照編制 的腳本給各個(gè)智能模塊下達(dá)操作指令，實(shí)現(xiàn)對接口設(shè)備的控制及數(shù)據(jù)采集，進(jìn)而完成對整 個(gè)電機(jī)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的控制。配線板4、電機(jī)拖動(dòng)裝置2之間的線路通過接線端子排DZl完成， 使得拆分也比較方便。電機(jī)拖動(dòng)裝置直觀的顯示在觸摸屏上，線路切換也在觸摸屏上完成， 操作者無需接線，整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程輕松快捷、安全高效。直流電動(dòng)機(jī)5用于完成直流電機(jī)啟動(dòng)、加載等實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。該設(shè)備參數(shù)如下勵(lì)磁電壓DC 220V，電樞電壓DC 220V，電流2. 4A，功率355W，轉(zhuǎn)速1500轉(zhuǎn)/分鐘。[0024]三相交流異步電動(dòng)機(jī)12用于完成三相異步電機(jī)啟動(dòng)、加載、堵轉(zhuǎn)等實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。該 設(shè)備參數(shù)如下采用星形接法，電樞電壓，38(V220V，電流1. 12A/1. 93A，功率370W，轉(zhuǎn)速1500轉(zhuǎn)/分鐘。動(dòng)態(tài)扭矩傳感器7用于測量電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)時(shí)輸出的扭矩，其參數(shù)如下量程士5N. m，正反兩個(gè)方向；輸出0-士5V;電源MVDC。磁粉制動(dòng)器9產(chǎn)生負(fù)載扭矩給電動(dòng)機(jī)加載，其參數(shù)如下電源DC24V ；扭矩士 5N. m，正反兩個(gè)方向。測速傳感器10即霍爾傳感器，用于測量電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速，其參數(shù)如下電源10-30V， 三線制；垂直感應(yīng)距離小于10mm。開關(guān)電源工作電源AC160V-250V，輸出電壓DCMV/5A，用于給電流傳感器、扭矩 傳感器、開關(guān)量輸出模塊、RTU模塊、觸摸屏、測速傳感器等供電。RTU模塊即“遠(yuǎn)動(dòng)終端設(shè)備”，該模塊主要控制交流電動(dòng)機(jī)主回路、直流電動(dòng)機(jī)的直 流脈寬調(diào)速電源及磁粉制動(dòng)器的直流脈寬調(diào)速電源的啟停，并采集主回路及被控回路的信 號反饋。還用于完成電路中單相、三相交流電參數(shù)的檢測。其詳細(xì)參數(shù)如下支持三表法準(zhǔn)確測量三相交流電壓、電流、有功、無功、頻率、功率因數(shù)、零序電流 等電力參量，可以測量變頻器輸出。交流電壓，三相四線制接入。具有3路獨(dú)立的開關(guān)量輸出(繼電器無源觸點(diǎn)輸出)。6路開關(guān)量輸入，也可以作為脈沖量輸入實(shí)現(xiàn)脈沖累計(jì)，含兩路高速計(jì)數(shù)。含頻率測量功能。2路直流采樣，可以接標(biāo)準(zhǔn)信號0-20mA。兩路隔離獨(dú)立串行通信接口，1個(gè)485 口，1個(gè)232 口。電流傳感器兩個(gè)電流傳感器分別測量直流電動(dòng)機(jī)工作時(shí)的電樞電流、及勵(lì)磁電 流If其參數(shù)為a) 工作電源 DC24Vb) 測量電樞電流其量程直流0-10Ac) 測量勵(lì)磁電流其量程直流0-5Ad) 輸出信號DC0_5V模擬量輸入模塊Ml 該模塊的多個(gè)輸入通道分別檢測兩只電流傳感器的實(shí)測值、 扭矩傳感器的實(shí)測值、直流電動(dòng)機(jī)電樞電壓采樣值，并將數(shù)據(jù)上傳至觸摸屏終端，用于顯示 或控制分析。其參數(shù)為e) 工作電源 DC24Vf) 可采集8路模擬量，輸入信號范圍可設(shè)g) RS-485 通訊接 口h) 模塊地址通過軟件可設(shè)模擬量輸出模塊M2:該模塊的輸出信號用來調(diào)節(jié)磁粉制動(dòng)器及直流電機(jī)。其參數(shù) 為i) 該模塊工作電源為DCMVj) 4路模擬量輸出k) 采用RS-485通訊接口[0051]1) 模塊地址通過軟件可設(shè)勵(lì)磁電流調(diào)節(jié)電阻Rf:該系統(tǒng)中用來調(diào)節(jié)直流電動(dòng)機(jī)勵(lì)磁電流，加大勵(lì)磁回路的 電阻即可減小勵(lì)磁電流。直流脈寬調(diào)速電源Tl、T2:系統(tǒng)采用了 DC24V和DC220V兩種設(shè)備，其控制信號均 為其4-20mA的電流信號，前者電壓范圍將在0-24V內(nèi)變化；后者具有兩組電壓輸出，其中一 組輸出程隨著控制信號的變化呈線性變化。本實(shí)用新型的工作流程為接通該實(shí)驗(yàn)臺(tái)外部電源前須保證主控開關(guān)DZ47/3P處 于分?jǐn)酄顟B(tài)，操作屏3的啟停按鈕處于“按下”狀態(tài)即斷開狀態(tài)。送電時(shí)先閉合主控開關(guān) DZ47/3P，然后打開操作屏3的啟停按鈕，從而接通控制線路，使得主回路交流接觸器KM吸 合，實(shí)現(xiàn)配線板4供電，操作屏3也得電啟動(dòng)。將實(shí)驗(yàn)桌1送電后，操作屏3啟動(dòng)并進(jìn)入默認(rèn)的工程操作界面，根據(jù)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容在觸 摸屏內(nèi)進(jìn)行操作，選擇需要啟動(dòng)的設(shè)備，并設(shè)置其控制信號，即可由系統(tǒng)自動(dòng)實(shí)現(xiàn)用戶所需 的啟動(dòng)、調(diào)速、加載調(diào)節(jié)、轉(zhuǎn)速測量、電氣參數(shù)測量等功能。要實(shí)現(xiàn)啟動(dòng)直流電機(jī)并帶動(dòng)扭矩傳感器、磁粉制動(dòng)器、交流電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)的操作，只 需操作屏3畫面的直流電動(dòng)機(jī)下方啟動(dòng)按鈕，并逐漸點(diǎn)擊“ + ”以逐漸加大直流電機(jī)的電樞 電壓從而提高電機(jī)轉(zhuǎn)速，點(diǎn)擊“_”則逐漸減小轉(zhuǎn)速，“_”與“ + ”之間的顯示框允許用戶快速 輸入設(shè)定值4-20 (對應(yīng)0-220V)，以便快速地給直流電機(jī)施加一定的電樞電壓。直流電動(dòng) 機(jī)的電樞電壓的控制信號為4-20mA，超出該范圍的輸入值均無效。當(dāng)需要增加負(fù)載時(shí)，須觸 摸一下負(fù)荷設(shè)備啟動(dòng)按鈕，并點(diǎn)擊“ + ”以逐漸加大負(fù)荷，點(diǎn)擊“_”以逐漸減小負(fù)荷，同樣的， “-”與“ + ”之間的顯示框允許用戶快速輸入設(shè)定值4-20mA，直接控制磁粉制動(dòng)器的工作電 壓，從而令其輸出相應(yīng)的負(fù)載，磁粉制動(dòng)器的控制信號也是4-20mA范圍內(nèi)，超出范圍的輸 入值均無效。三相交流電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)與加載操作與直流電動(dòng)機(jī)基本相似，在此不再贅述。該操作屏3中的一個(gè)特殊設(shè)計(jì)直流電機(jī)和磁粉制動(dòng)器對應(yīng)的啟停按鈕與逐步調(diào) 節(jié)按鈕+、-以及數(shù)字輸入框是分開控制的，也就說控制信號是單獨(dú)存在的，通常與設(shè)備的 啟停無關(guān)，這樣可以直接按照預(yù)定的參數(shù)啟停設(shè)備。操作屏3的直流電動(dòng)機(jī)與交流電動(dòng)機(jī)按鈕已經(jīng)做了軟件互鎖，即操作屏中的一個(gè) 電機(jī)啟動(dòng)按鈕按下后另一個(gè)電機(jī)的按鈕將會(huì)失效、被鎖定、無法操作，因此兩種電動(dòng)機(jī)不會(huì) 同時(shí)啟動(dòng)或運(yùn)行，大大提高了系統(tǒng)的安全性。當(dāng)然，上述說明并非對本實(shí)用新型的限制，本實(shí)用新型也不僅限于上述舉例，本技 術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在本實(shí)用新型的實(shí)質(zhì)范圍內(nèi)所做出的變化、改型、添加或替換，也屬 于本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求1.一種數(shù)字化交直流電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)實(shí)驗(yàn)臺(tái)，包括實(shí)驗(yàn)桌，其特征是所述實(shí)驗(yàn)桌上設(shè)置 有電機(jī)拖動(dòng)裝置，所述電機(jī)拖動(dòng)裝置通過配線板連接操作屏。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述數(shù)字化交直流電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)實(shí)驗(yàn)臺(tái)，其特征是所述電機(jī)拖動(dòng)裝 置包括直流電動(dòng)機(jī)，所述直流電動(dòng)機(jī)通過彈性聯(lián)軸器一連接動(dòng)態(tài)扭矩傳感器，所述動(dòng)態(tài)扭 矩傳感器通過彈性聯(lián)軸器二連接磁粉制動(dòng)器，所述磁粉制動(dòng)器一側(cè)設(shè)置有測速傳感器，所 述磁粉制動(dòng)器通過彈性聯(lián)軸器三連接三相交流異步電動(dòng)機(jī)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述數(shù)字化交直流電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)實(shí)驗(yàn)臺(tái)，其特征是所述配線板上設(shè) 置有主控開關(guān)、熔斷器、交流接觸器、中間繼電器、開關(guān)電源、電流傳感器、模擬量輸入采集 模塊Ml、模擬量輸出模塊M2、接線端子排、勵(lì)磁電流調(diào)節(jié)電阻、程控DC24V直流脈沖調(diào)速電 源、程控DC220V直流脈沖調(diào)速電源。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述數(shù)字化交直流電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)實(shí)驗(yàn)臺(tái)，其特征是所述電機(jī)拖動(dòng)裝 置下側(cè)設(shè)置有底盤，所述動(dòng)態(tài)扭距傳感器、磁粉制動(dòng)器、三相交流異步電動(dòng)機(jī)的下側(cè)都設(shè)置 有墊板。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述數(shù)字化交直流電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)實(shí)驗(yàn)臺(tái)，其特征是所述操作屏設(shè)置 在所述配線板上，所述底盤和配線板的下側(cè)都設(shè)置有橡膠底腳。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種數(shù)字化交直流電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)實(shí)驗(yàn)臺(tái)，包括實(shí)驗(yàn)桌，其特征是所述實(shí)驗(yàn)桌上設(shè)置有電機(jī)拖動(dòng)裝置，所述電機(jī)拖動(dòng)裝置通過配線板連接操作屏。本實(shí)驗(yàn)臺(tái)同時(shí)具備交流電動(dòng)機(jī)和直流電動(dòng)機(jī)兩種實(shí)驗(yàn)功能，且結(jié)合了目前流行的組態(tài)軟件、觸摸屏、智能IO模塊、RTU模塊、可控直流電源等技術(shù)，基本上所有實(shí)驗(yàn)的內(nèi)容均采用了數(shù)字化檢測及控制手段，并一舉解決了普通交直流電機(jī)實(shí)驗(yàn)臺(tái)占地面積大、體積大、重量大、內(nèi)容切換不便、接線多、耗時(shí)大、實(shí)驗(yàn)風(fēng)險(xiǎn)較高、測控手段落后、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)不直觀等問題。
文檔編號G09B25/02GK201918102SQ201020586250
公開日2011年8月3日 申請日期2010年11月2日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月2日
發(fā)明者王繼 申請人:山東星科智能科技有限公司