長沙昱霆機電有限公司
Changsha Yuting electromechanical Co., Ltd
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3.1電流，電壓及電功率的測試
由壓縮機電機銘牌可知，電機額定電壓為DC 1500V（+300V，-200V），額定功率為12.2kW，該電機屬高壓直流電動機。故本方案采用高壓電量隔離轉(zhuǎn)換裝置，可對DC2500V以下直流電壓進行精確測量，短時過壓可達4000V，輸入輸出隔離電壓為3000V.電流測量采用額定20A的直流電量隔離轉(zhuǎn)換器，過載電流可達額定電流的10倍。由電量轉(zhuǎn)換器準確測出電壓，電流數(shù)值后，再由PC機計算出相應(yīng)的電功率。
3.2壓縮機氣路溫度測試
為保持本裝置與原試驗裝置的相對獨立性，本方案另配備了一套溫度傳感器。其外形尺寸與原溫度傳感器一致，經(jīng)標定后，制造相應(yīng)的溫度變送器，構(gòu)成溫度檢測裝置。設(shè)計要求的測溫范圍為-50～250℃，因此，擬采用線性度和精度都較好的鉑電阻溫度傳感器HEL-700.其阻-溫特性曲線近似為線性，其函數(shù)為：RT=R0（1+AT+BT 2 -100T 3 +CT 4）式中：RT為在T℃時電阻；R0為在0℃時的電阻；R0，A，B，C為已知的系數(shù)。由于傳感器所采集的信號為非標準信號，溫度變送器考慮用恒流源及放大后續(xù)電路等將其轉(zhuǎn)化成標準信號（0～5V）。
3.3壓縮機壓力的控制與檢測壓縮機的氣體壓力控制由PID氣體壓力控制裝置和壓力調(diào)節(jié)執(zhí)行器來完成。PID氣體壓力控制裝置根據(jù)PC機發(fā)出的壓力給定指令和壓力傳感器檢測到的壓力反饋信號，經(jīng)PID綜合調(diào)節(jié)后輸出壓力調(diào)節(jié)信號，由壓力調(diào)節(jié)執(zhí)行機構(gòu)進行壓力調(diào)節(jié)，以達到穩(wěn)定壓力的目的。壓力調(diào)節(jié)執(zhí)行機構(gòu)通過步進電機及機械傳動機構(gòu)控制調(diào)節(jié)閥的開啟程度來完成。
由于壓力檢測是壓力控制至為重要的一個環(huán)節(jié)，其測試精度與整機的性能指標有關(guān)，因此必須選擇精度高，可靠性高，溫度適用范圍寬的壓力傳感器。Honeywell公司出品的高精度40PC系列壓力傳感器能滿足以上要求。壓力傳感器將不同測量點的壓力信號進行轉(zhuǎn)換后傳遞至PC機中進行處理，顯示，控制等。
3.4電動機轉(zhuǎn)速的測試
電動機轉(zhuǎn)速采用反射式紅外光檢測頭和數(shù)字脈沖電路構(gòu)成數(shù)字轉(zhuǎn)速進行檢測。原理如圖2所示。檢測時在電機轉(zhuǎn)動體上粘上一條與轉(zhuǎn)動體有一定反差的反光條，將紅外檢測頭置于反光條的一定區(qū)域內(nèi)即可測出電機的轉(zhuǎn)速。檢測到的數(shù)據(jù)信息經(jīng)過計數(shù)器和定時器傳至PC機，并進行處理。
3.5數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換
數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換包括A/D和D/A轉(zhuǎn)換兩部分。采用8路輸入，單電源供電以及分辨率為12位的數(shù)據(jù)采集芯片MAX197，能滿足A/D轉(zhuǎn)換的要求。其所有邏輯輸入和輸出都與TTL/CMOS電平相兼容。但該芯片本身的參考電壓精度較低，影響數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換精度，可采用外接參考電壓加以改進。該芯片把上述傳感器采集到的模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號傳送至單片機，供單片機和PC機通訊，進行后續(xù)處理。D/A轉(zhuǎn)換的功能是把經(jīng)過處理的數(shù)字量轉(zhuǎn)化為模擬量。它用來把PID控制系統(tǒng)所需的參數(shù)傳給壓力調(diào)節(jié)執(zhí)行器，達到控制高壓儲氣缸壓力的目的，使實際壓力與給定壓力保持在允許的誤差范圍內(nèi)。
3.6通訊裝置
通訊裝置用于完成單片機與PC機之間的通訊。本裝置擬采用串行通訊。當(dāng)設(shè)置好波特率并進行一定的程序處理后，單片機把A/D轉(zhuǎn)換得到的數(shù)字量經(jīng)處理傳至PC機中，使計算機進行顯示等后處理。串行通訊可能遇到的問題是發(fā)送，接收不同步，可通過控制協(xié)議來解決<4>。
裝置采用串行通訊的物理標準為RS-232標準，其規(guī)定的信號電平及極性與TTL/CMOS電平不兼容，需要轉(zhuǎn)換。通常用集成芯片MCI1488把TTL/CMOS電平轉(zhuǎn)換成RS-232電平，用芯片MCI 1489把RS-232電平轉(zhuǎn)換成TTL/CMOS電平。在RS-232標準中，電纜線的長度不能超過30cm.本項目裝置符合該標準。
3.7壓縮機組被測參數(shù)的顯示
PC機部分用VisualBasic編程。通過各測量裝置檢測到的各個數(shù)據(jù)，最終全部匯總在PC機中，由PC機對所測數(shù)據(jù)進行整理和統(tǒng)計后在PC機的顯示屏上以表格，曲線或動態(tài)形式顯示；亦可根據(jù)要求顯示統(tǒng)計規(guī)律，如顯示某一測量點的最小值，平均數(shù)等；也可用拷貝的形式打印試驗報告，對最終結(jié)果和各數(shù)據(jù)超限進行可靠保存。PC機部分要求人機界面操作盡可能方便，可以實時顯示，并對所出現(xiàn)的故障進行及時，有效處理。
3.8自動試驗裝置的保護
為使自動試驗臺安全可靠地運行，必須具有報警和強迫關(guān)機功能。為此，本裝置擬采用兩級報警：當(dāng)壓力超過第一個設(shè)定壓力值時進行聲光報警，此時壓力尚未對壓縮機造成嚴重危害，因此可以由工作人員進行適當(dāng)處理；當(dāng)壓力超過第二個設(shè)定壓力值（此壓力可能對壓縮機造成嚴重危害）時要強迫關(guān)機，同時報警給工作人員，以便于進行維修檢查，防止發(fā)生嚴重事故。
