一種壓電接口電路性能自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型設(shè)及壓電發(fā)電裝置領(lǐng)域，更具體地，設(shè)及一種壓電接口電路性能自動(dòng) 測(cè)試系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 目前，公知的壓電發(fā)電裝置主要由壓電發(fā)電元件、能量接口電路和負(fù)載=部分組 成。壓電發(fā)電元件產(chǎn)生的交流電壓會(huì)經(jīng)過能量接口電路轉(zhuǎn)化為直流電壓供負(fù)載消耗使用。 能量接口電路的輸出功率會(huì)隨接口電路所帶負(fù)載的電阻值變化而變化。一般對(duì)能量接口電 路輸出功率隨負(fù)載電阻值變化運(yùn)一特性曲線的測(cè)量方法是利用示波器、函數(shù)發(fā)生器和可變 電阻箱等常規(guī)儀器通過人工手動(dòng)的方式，對(duì)能量接口電路的輸出功率與負(fù)載的電阻值進(jìn)行 逐點(diǎn)測(cè)試和記錄。一般的測(cè)試方法所用的儀器體積大，成本高，測(cè)量步驟繁復(fù)，人工讀數(shù)誤 差大，測(cè)量時(shí)間長(zhǎng)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 為了克服現(xiàn)有的能量接口電路性能測(cè)試系統(tǒng)成本高，測(cè)量誤差大，測(cè)量時(shí)間長(zhǎng)的 不足，本實(shí)用新型提供一種壓電接口電路性能自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)，具體是能量接口電路輸出功 率隨負(fù)載電阻值變化特性曲線的自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)。
[0004] 為解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型的技術(shù)方案如下：
[000引一種壓電接口電路性能自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)，該測(cè)試系統(tǒng)分為上位機(jī)和下位機(jī)兩部分， 上位機(jī)和下位機(jī)之間通過W太網(wǎng)進(jìn)行通信，所述下位機(jī)包括懸臂梁實(shí)驗(yàn)平臺(tái)、數(shù)據(jù)采集模 塊、信號(hào)發(fā)生模塊、可變負(fù)載模塊和主控模塊，上位機(jī)通過W太網(wǎng)與下位機(jī)的主控模塊連 接，主控模塊分別與數(shù)據(jù)采集模塊、信號(hào)發(fā)生模塊和可變負(fù)載模塊連接;數(shù)據(jù)采集模塊與可 變負(fù)載模塊連接，懸臂梁實(shí)驗(yàn)平臺(tái)與信號(hào)發(fā)生模塊和可變負(fù)載模塊連接；
[0006] 所述懸臂梁實(shí)驗(yàn)平臺(tái)包括固定支架、懸臂梁、功率放大器、激振器、位移傳感器、壓 電片和待測(cè)接口電路;其中懸臂梁一端固定在固定支架上，另一端連接激振器，激振器通過 功率放大器與信號(hào)發(fā)生模塊連接，壓電片貼附在懸臂梁的上表面，并通過待測(cè)接口電路與 可變負(fù)載模塊連接;位移傳感器用于測(cè)量懸臂梁的振動(dòng)幅度，且與數(shù)據(jù)采集模塊連接。
[0007] 上位機(jī)利用W太網(wǎng)的通信方式與下位機(jī)進(jìn)行通信，對(duì)下位機(jī)進(jìn)行控制和數(shù)據(jù)采集 工作，實(shí)現(xiàn)測(cè)試過程的自動(dòng)化的目的。
[0008] 上述技術(shù)方案中，主控模塊控制信號(hào)發(fā)生模塊產(chǎn)生幅值和頻率可調(diào)的正弦波激勵(lì) 信號(hào)，激勵(lì)信號(hào)經(jīng)過功率放大器輸出到激振器中，激振器激振懸臂梁，使貼附在懸臂梁上的 壓電發(fā)電元件產(chǎn)生交流電壓，交流電壓輸入到待測(cè)（能量)接口電路中，待測(cè)接口電路輸出 直流電輸出到可變負(fù)載模塊，可變負(fù)載兩端電壓輸出到數(shù)據(jù)采集模塊的其中一個(gè)通道;懸 臂梁的振幅經(jīng)過位移傳感器采集，位移傳感器的輸出接到數(shù)據(jù)采集模塊的其中一個(gè)通道； 上位機(jī)利用位移傳感器測(cè)量到的懸臂梁的振幅反饋，調(diào)整信號(hào)發(fā)生模塊輸出信號(hào)的幅值， 實(shí)現(xiàn)懸臂梁振幅的恒定;上位機(jī)實(shí)現(xiàn)測(cè)試參數(shù)的設(shè)置、測(cè)試過程的控制和數(shù)據(jù)的采集和處 理功能，控制下位機(jī)，實(shí)現(xiàn)測(cè)試的自動(dòng)化的目的;上位機(jī)和下位機(jī)之間通過W太網(wǎng)通信。
[0009] 優(yōu)選的，所述下位機(jī)的主控模塊是基于ARM平臺(tái)的主控模塊，主控模塊通過SPI總 線與數(shù)據(jù)采集模塊、信號(hào)發(fā)生模塊和可變負(fù)載模塊進(jìn)行通信。
[0010] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的有益效果是：
[0011] 上位機(jī)通過W太網(wǎng)與下位機(jī)進(jìn)行通信，數(shù)據(jù)處理分析方便;下位機(jī)集成主控模塊、 信號(hào)發(fā)生模塊、數(shù)據(jù)采集模塊和可變負(fù)載模塊，系統(tǒng)體積小重量輕，成本低。
【附圖說明】
[0012] 圖1是本實(shí)用新型的系統(tǒng)原理示意圖。
[0013] 圖2是測(cè)試系統(tǒng)下位機(jī)各個(gè)功能模塊的總線連接方式圖示。
【具體實(shí)施方式】
[0014] 附圖僅用于示例性說明，不能理解為對(duì)本專利的限制;為了更好說明本實(shí)施例，附 圖某些部件會(huì)有省略、放大或縮小，并不代表實(shí)際產(chǎn)品的尺寸；
[0015] 對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說，附圖中某些公知結(jié)構(gòu)及其說明可能省略是可W理解 的。下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型的技術(shù)方案做進(jìn)一步的說明。
[0016] 如圖1所示，本實(shí)用新型提供一種基于ARM平臺(tái)的壓電接口電路性能自動(dòng)測(cè)試系 統(tǒng)，它是一套完整的用于自動(dòng)測(cè)量壓電發(fā)電裝置能量接口電路輸出功率與負(fù)載電阻值關(guān)系 特性曲線的測(cè)試系統(tǒng)。該測(cè)試系統(tǒng)分為上位機(jī)和下位機(jī)兩部分，上位機(jī)和下位機(jī)之間通過 W太網(wǎng)進(jìn)行通信。
[0017] 下位機(jī)分為懸臂梁實(shí)驗(yàn)平臺(tái)、數(shù)據(jù)采集模塊、信號(hào)發(fā)生模塊、可變負(fù)載模塊和主控 模塊。如圖2所示，主控模塊與其它模塊之間通過SPI總線進(jìn)行通信。
[0018] 懸臂梁實(shí)驗(yàn)平臺(tái)由固定支架、懸臂梁、功率放大器、激振器、位移傳感器、壓電片和 待測(cè)接口電路組成。懸臂梁一端固定在固定支架上，另一端連接激振器，功率放大器將輸入 信號(hào)放大輸出到激振器中，帶動(dòng)懸臂梁震動(dòng)，貼附在懸臂梁表面的壓電片就會(huì)隨懸臂梁震 動(dòng)而產(chǎn)生形變，輸出交流電壓到接口電路中，位移傳感器用于測(cè)量懸臂梁的振動(dòng)幅度。
[0019] 信號(hào)發(fā)生模塊可W被主控模塊通過SPI總線控制，輸出幅值和頻率可調(diào)的正弦信 號(hào)。
[0020] 可變負(fù)載模塊由多個(gè)數(shù)字電位器串聯(lián)組成，負(fù)載阻值可W由主控模塊經(jīng)過SPI總 線控制。
[0021 ]數(shù)據(jù)采集模塊是一個(gè)模數(shù)轉(zhuǎn)換器，它可W將輸入的電壓模擬量經(jīng)過模數(shù)轉(zhuǎn)換，存 放到自身緩沖器中，供主控模塊讀取處理。
[0022] 位移傳感器的輸出為模擬量，其輸出電壓與懸臂梁的振動(dòng)幅度成線性關(guān)系，用數(shù) 據(jù)采集模塊可采集位移傳感器的電壓輸出值，經(jīng)過上位機(jī)計(jì)算可得到懸臂梁的實(shí)際振動(dòng)幅 度。
[0023] 可變負(fù)載模塊兩端的直流電壓值同樣輸入到數(shù)據(jù)采集模塊中，接口電路輸出到可 變負(fù)載的電功率可W通過公式計(jì)算
，P為接口電路的輸出功率，U為可變負(fù)載兩端電 壓，R為可變負(fù)載當(dāng)前電阻值。
[0024] 上位機(jī)可將所有測(cè)量數(shù)據(jù)點(diǎn)繪制成曲線圖表，并按需保存數(shù)據(jù)結(jié)果。
[0025]顯然，本實(shí)用新型的上述實(shí)施例僅僅是為清楚地說明本實(shí)用新型所作的舉例，而 并非是對(duì)本實(shí)用新型的實(shí)施方式的限定。對(duì)于所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在上述說明 的基礎(chǔ)上還可W做出其它不同形式的變化或變動(dòng)。運(yùn)里無需也無法對(duì)所有的實(shí)施方式予W 窮舉。凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在 本實(shí)用新型權(quán)利要求的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種壓電接口電路性能自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)，該測(cè)試系統(tǒng)分為上位機(jī)和下位機(jī)兩部分，上 位機(jī)和下位機(jī)之間通過以太網(wǎng)進(jìn)行通信，其特征在于，所述下位機(jī)包括懸臂梁實(shí)驗(yàn)平臺(tái)、數(shù) 據(jù)采集模塊、信號(hào)發(fā)生模塊、可變負(fù)載模塊和主控模塊，上位機(jī)通過以太網(wǎng)與下位機(jī)的主控 模塊連接，主控模塊分別與數(shù)據(jù)采集模塊、信號(hào)發(fā)生模塊和可變負(fù)載模塊連接;數(shù)據(jù)采集模 塊與可變負(fù)載模塊連接，懸臂梁實(shí)驗(yàn)平臺(tái)與信號(hào)發(fā)生模塊和可變負(fù)載模塊連接； 所述懸臂梁實(shí)驗(yàn)平臺(tái)包括固定支架、懸臂梁、功率放大器、激振器、位移傳感器、壓電片 和待測(cè)接口電路;其中懸臂梁一端固定在固定支架上，另一端連接激振器，激振器通過功率 放大器與信號(hào)發(fā)生模塊連接，壓電片貼附在懸臂梁的上表面，并通過待測(cè)接口電路與可變 負(fù)載模塊連接;位移傳感器用于測(cè)量懸臂梁的振動(dòng)幅度，且與數(shù)據(jù)采集模塊連接。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的測(cè)試系統(tǒng)，其特征是:所述下位機(jī)的主控模塊是基于ARM平臺(tái) 的主控模塊，主控模塊通過SPI總線與數(shù)據(jù)采集模塊、信號(hào)發(fā)生模塊和可變負(fù)載模塊進(jìn)行通 ?目。
【專利摘要】本實(shí)用新型提供一種壓電接口電路性能自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)，包括上位機(jī)和下位機(jī)，下位機(jī)包括懸臂梁實(shí)驗(yàn)平臺(tái)、數(shù)據(jù)采集模塊、信號(hào)發(fā)生模塊、可變負(fù)載模塊和主控模塊，上位機(jī)與主控模塊連接，主控模塊與數(shù)據(jù)采集模塊、信號(hào)發(fā)生模塊和可變負(fù)載模塊連接；數(shù)據(jù)采集模塊與可變負(fù)載模塊連接，懸臂梁實(shí)驗(yàn)平臺(tái)與信號(hào)發(fā)生模塊和可變負(fù)載模塊連接；懸臂梁實(shí)驗(yàn)平臺(tái)包括固定支架、懸臂梁、功率放大器、激振器、位移傳感器、壓電片和待測(cè)接口電路；懸臂梁一端固定在固定支架上，另一端連接激振器，激振器通過功率放大器接信號(hào)發(fā)生模塊，壓電片貼附在懸臂梁的上表面，通過待測(cè)接口電路與可變負(fù)載模塊連接；位移傳感器用于測(cè)量懸臂梁的振動(dòng)幅度，與數(shù)據(jù)采集模塊連接。
【IPC分類】G01R31/28
【公開號(hào)】CN205374676
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201520980912
【發(fā)明人】黃錦偉, 黃以華
【申請(qǐng)人】廣東順德中山大學(xué)卡內(nèi)基梅隆大學(xué)國(guó)際聯(lián)合研究院, 中山大學(xué)
【公開日】2016年7月6日
【申請(qǐng)日】2015年12月1日