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电动机转速检测的LabVIEW程序设计


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第 ! 卷第 #期 " ! " 年+ 月 " * !

宿 州 学 院 学 报

电动机转速检测的 ; = @ 程序设计 <>? A
张起超
襄樊学院 电气信息工程系 ( 湖北 襄樊 B CDEF CEE
摘要 G 基于美国 H? 公司的 ; = @ 图形化编程语言 ( 针对电机参数的检测进行虚拟仪器编程设计 ( 开发出电动机 < >? A 转速和机电时间常数的在线测试系统 I该系统分为人机界面 ( 功能模块和外部电路三部分 I具有很强的实用性 ( 突 破了传统仪器在显示 J 储存 J 读取方面的限制 ( 有着成本低 J 兼容性强等特点 I 关键词 G 图形化编程 K 电机参数 K 虚拟仪器 K < >? A ;= @ 中图分类号 G M D L ND 文献标识码 G O 文章编号 G P N E P S E F P E T N D Q RS E B E T E RE U RE

近年来 ( 随着计算机技术的飞速发展 ( 虚拟仪器 技 术 在数据采集 ( 动 测 试 和 测 量 仪 器 领 域 得 到 广 自 泛 的 应用 ( 促进和 推 动 测 试 系 统 和 测 量 仪 器 的 设 计 方法与实现技术发生了深刻变化 I 电动机计算机辅 助测试 B OL 系统在电机行业得到了普及 I计算机 X F 在电机性能测试方面也逐步取代传统的手动操作式 电机检测 ( 并向着自动化智能化的方向发展 I 基于传 统 开 发平台的电 动 机 自 动 测 试 系 统 ( 往 面 临 开 发 往 周期长J 本 高J 容 性 和 扩 展 性 弱 的 不 足( 而 也 成 兼 从
D 阻碍了电动机自动测试系统的广泛应用 Y ZI 美国国

计如图 D示 I 可以看出此程序主要分为五个小部分 G

家 仪 器 公 司 B [ ^ _ ^[ cd[( F 创 新 软 件 H<\ < ?‘ b ^‘H?的 ] a 产品 ; = @ 已经成为虚拟仪器软 件 开 发 平 台 事 <>? A 实上的工业标准 ( 在研究 J 制造等众多领域得到广泛 应用 I可以说 ( ; = @ 开发的虚拟仪器有着传 用 <>? A 统的测试方法不可比拟的优势 I 将虚拟仪器技术应 用 于 电动机性能 测 试 领 域 ( 分 发 挥 虚 拟 仪 器 技 术 充 开 发 效率 高 J 活 性 J 容 性 强 和 网 络 通 信 的 特 点 ( 灵 兼 设计与实现电动机拖动系统的转速和机电时间常数 的 在 线 测 试( 为 实 现 机 电 控 制 提 供 直 接 的 调 控 是 数据 I
图 D 人机界面 D d‘^c<h^ ] [g ‘a g L =d M a] <_ g \dg^<[ bi d <

这部分主要包括速度曲线和速度 BF D 显示部分 ( 盘的显示面板 I 从图中的显示器下面的数据显示框 中的 j 现在的速度是 k 我们可以直接得出当前速度的 值( 而从速度曲线 的 显 示 器 窗 口 中 我 们 还 可 以 观 察 到信号在最近一段时间的变化趋势 I 速度曲线的显 示器窗口的纵坐 标 代 表 速 度 值 ( 横 坐 标 则 反 映 速 而 度随时间的变化规律 I 当时间超过速度曲线的显示 器窗口的横坐标最大值即 D S 时 ( E N 显示器中的波形 将会随时间的推移而沿着时间轴滚动 I 仿汽车速度 表( 设计了电动机的速度表盘 ( 速度表盘中的指针的 抖动能够很直观 的 模 拟 转 速 的 变 化 ( 以 很 方 便 的 可 如果要读出某时 刻 电 动 机 的 精 确 转 速 ( 参 考 显 示 则

+ 人机界面设计
电动机转速的测试系统 是 使 用 H? 据 采 集 卡 数 和 ; = @ @ fd‘ 件 系 统 去 实 现 直 流 测 速 电 软 <>? AQ e a‘ 动机的转速信号的采集 J 显示 J 分析 J 调理 J 存储和再 现等功能 I 为了直观的描述各个功能模块的功能和设计方 法( 考虑测试系统 要 实 现 的 功 能 以 及 操 作 时 的 简 便 快 捷 和编写程序 的 思 路 清 晰 ( 机 界 面 的 前 面 板 设 人
收稿日期 G E TE VD S E VQD 作 者 简 介G 起 超 BWP F 湖 北 武 汉 人( 教 授( 要 从 事 张 副 主 DTR ( 电气自动化及检测技术方面的教学与研究 I

知道转速的粗略 值 和 当 前 电 动 机 转 速 的 增 减 趋 势 ( 器下方的速度数据显示框 I 这一部分主是数据采集 BF S 数据采集设置部分 ( 的一些参数的设置 ( 如采样率等 I 这里有几点需要注 l *

意! 第一 " 采样率 $ 设 置 要 参 考 数 据 的 实 际 频 率 " 的 # 一 般 与数据的实 际 频 率 相 等 " 样 出 来 的 波 形 和 信 这 号同频率 " 不会失真 % 第二 " 进行平均的点数 $ 表示 # 数 据 采集时有一 个 软 件 滤 波 的 设 置 " 是 说 在 数 据 就 采集过程中 " 程序将通过 & (* , 数据采集卡采集 ’ )+ 到 的 十个采样点 数 据 进 行 了 平 均 " 将 这 个 平 均 值 再 作 为 那一时刻的 信 号 的 值 输 入 到 计 算 机 中 " 采 集 使 到 的 数据 尽 可 能 地 接 近 实 际 真 值 " 减 小 误 差 % 第 以 三 " 信道设置 $ 是指在 数 据 采 集 卡 的 模 拟 输 入 通 道 # 选择第几通道 % 对通道的具体设置 " 实现数据的采集 功能 % 这一部分主要目的是为了监 .0 / 超速报警系统 " 测电动机是否按规定正常工作 % 报警灯在电动机正 常 工 作时为绿色 " 采 集 到 的 数 据 偏 离 额 定 转 速 时 若 变成红色 " 并且该系统会在窗口中弹出对话框 # 电动 2 机异常 " 请停机检查 $ 来提醒操作员停机 1 3% 如果计 算 机 带 有 音 响" 随 对 话 框 的 弹 出" 以 听 到 报 警 伴 可 声% 这样就可从声象两个媒体发出警告 " 由此可以看 出" 此系统有传统的示波器无法比拟的优点 % 对话框 如图 2所示 %

从扫描到内存中的 , 个信号采样点的信息取出 " 然 + 后将此 , 个采样点信息送到求平均值的 B( 中进行 + 一次简单的软件 滤 波 " 波 后 的 信 号 乘 以 一 个 比 例 滤
2 常 数 " 显 示 出 来 1 3" 加 的 程 序 功 能 还 有 报 警 再 附

设置 % 测试的目的在于获取被测对 .0 2 数据分析模块 " 象的性能 M 状态等特征 " 信号的分析和数据处理是构 成测试系统的重 要 组 成 部 分 之 一 " 用 的 分 析 方 法 常 功能强大的 B( D EC G8H C F ?H 软件提供了内容丰富 M 分析节点 % 本设计要对直流电动机的启动机电时间 常 数 4 进 行 测 定" 据 电 动 机 的 理 论 可 知" 电 根 机 N 时间常数 4 是电动机启动到达到额定转速的 N

可 以 分 为 数 学 分 析 和 数 字 信 号 处 理 两 大 类 " 5) A6

所 *O时 经 过 的 时 间" 以 本 设 计 要 用 软 件 实 现 机 电 / 时间常数 4 的测定和显示 %利用 A 6 C EC ) N 5B( D F % G8H ?H 软件提供的公式节点将程序设计如图 /

图 2 对话框图 2 :; = : 5 4 68 95 < 8>5?@ 57 7 <

图 / 机电时间常数 4 的测定程序 N / 4 68 N8Q RP7 R 7 S P7 : ); H R N >) 57 P 5 : 5 >8 P? 5 S PRS S4 5 8 : @8 5 8 S? R S RG;8=8 8@:5: ?P> ? ;

是 .0 错 信 息 部 分" 为 了 随 时 方 便 检 查 编 程 -出 过程中的问题而设计的 % 这是 A 6 C EC G8H 5B( D F ?H 软件自带的一项辅助功能 % 我在此处加上这一模块 " 主 要 是为了检查 程 序 编 写 是 否 有 误 " 个 模 块 之 间 各 数 据 的传输是否 顺 畅 " 个 模 块 的 参 数 设 置 是 否 合 各 理" 这样就可以通 过 它 来 时 刻 提 醒 在 程 序 设 计 过 程 中出现的问题 % 另外 " 在程序的编写过程中采取每加 进 一 个模块就对 程 序 重 新 命 名 的 方 法 " 一 步 避 免 进 了程序编写过程中找不到错误来源的情况 % 这一部分是数据存储模块 .0 I 写盘和读盘部分 " 和数据再现模块在主程序中的体现 %

在 . 0 据 存 储 与 再 现 模 块" 实 际 的 测 试 应 用 /数 中" 通常需要将采集到的信号数据保存起来 " 以便日 后进行分析 % 这就涉及到了数据存储和读入问题 " 作 为 面 向 测 试 应 用 的 软 件 " 5B( D EC G8H 供 A6 C F ?H 提 了完善的数据存储和读取功能 % 无论哪种类型的文 件" 存 储 与 读 取 的 基 本 流 程 是 相 同 的" 打 开 文 其 即 件M 读文件或写文件 M 关闭文件 % 数据的存储与读取 分为 ! ’ ( 二进制文件 " 块记录文件 " 测试 KT ( 码文件 "
/ 数据文件的读写等 1 3% 本设计采用测试数据文件的

读 写 %利用 D? 8 5B( D N8H?@8S : 节点 : A6 C S 5=8 R U7 8 将数据采集卡采集到的信号写入测试数据文件 % 利 用此节点将测试 数 据 文 件 写 入 硬 盘 中 " 得 注 意 的 值

J 功能模块的程序设计
数据采集模块的设计思想是 .0 , 数据采集模块 " 将 9 扫 滤 KL 设 备 采 集 进 来 的 信 号 进 行 放 大 M 描 M 波M 显示和在信号错误的情况下报警等 % 信号的放大是将采集到的信号放大 , 倍来满 + 足分析的需要 " 再进行扫描数和采样率的设定 " 采样 率 的 设定根据信 号 的 频 率 来 确 定 " 般 与 信 号 频 率 一 相等 % 然后从缓存中读取需要的信息 " 这个程序中是 Y X

是 在 D? 8 5B( DN8H?@8S : 节 点 的 属 性 :A 6 C S 5=8 RU7 8 设 置 中 将 文 件 保 存 的 路 径 . ! 9 0 55 4 0 8S 9 1 T 3 S1 T 3 HV 读 VFW >S要设置好 % SS>S和文件保存的格式 . SSV 50 FW 50 取测试数据的时候要注意读取的路径一定要和写入
/ 读出的数据在显示 的路径相同 " 否则会提示错误 1 3%

器上再现 " 这显然要比传统的测试仪器方便得多 " 研 究 人 员 不 需 要 大 量 的 数 据 记 录 工 作" 5 A 6B( D E C 可以直接调用出来进 C G8H F ?H 带有很多的分析模块 "

行数据分析 ! " $ ’ 软件程序编写的最终完成图的程序 #%& ( 方框图如下图 )所示 ! 在人机界面上可以看到一个 * 现在时刻 + 的显示 框, 这样就方便使用者获取当前时间 ! 机电时间常数 也 可 以直接在显 示 部 分 显 示 出 来 , 方 便 使 用 者 读 可 数, 不必像传统示 波 器 靠 眼 睛 去 估 计 转 速 达 到 额 定 转速的 - / 时刻所经历的时间 !在数据写入和数据 . 读 取 部分 , 新添加了 * 是 第 次 数 据 采 集 + 显 示 这 的 框, 还有文件保存和读取的路径 , 方便使用者获取文 件的存盘路径 ! 在数据采集设置部分设有 * 额定转速 设定 + 的对话框 , 这样可针对不同的电机拖动系统进 行测试 !

围是 B%DE? 按下式求取电阻 3 F G> ? %, < 3 3 < 其中 > <I? %, GI? ? H H %! HG, 3 G 由于外部电路受到各种外 ;= G 滤波电路的设计 , 界干扰源的干扰 , 致 测 速 电 动 机 输 出 端 的 输 出 电 导 H<I 使得导入 @ &- < 数据采集卡中的信号不纯 , 这会 A BC ) 导致测试数据不准确 ! 本设计采用简单的 3 滤波 A
) 电 路 对 衰 减 电 路 的 输 出 电 压 进 行 滤 波 J K, 路 原 理 电

压在经过衰减电 路 的 衰 减 后 与 干 扰 信 号 发 生 混 合 ,

图如图 ?示 !

图 ? 3 滤波电路 A ? A7M4 L OM 0 $2 3 L2 N NL #1 1 4

在完成了以 上 的 硬 件 和 软 件 的 设 计 工 作 之 后 , 经过一系列的实 际 测 试 , 现 该 系 统 能 够 较 好 地 完 发 成测试任务 , 经误 差 分 析 发 现 该 系 统 和 传 统 方 法 测 出的数据误差相差很小 , 约在 G 测试数据的可信 /, 度高 , 而测试的精度高于传统的测试设备 ! 本系统的 人机界面简捷 F 操作方便 , 测试结果直观并可根据需 求设置 , 能自动完 成 电 动 机 转 速 和 机 电 时 间 常 数 的 实时监控 P 该系统具有开发周期短 F 使用效率高以及 成本低廉的特点 , 时 具 有 较 强 的 可 扩 展 性 和 较 强 同
图 ) 后面板程序框图 ) 24 # 2 7 9 0 $2 3 # 56 11 #1 8

的应用价值 !
参考文献 > 孙肖子 Q 基于图形 化 编 程 语 " $ L 虚 拟 仪 器 的 方 JK < 邹翔 , # R2 9 法 JK 现代电子技术 , C . ; = . D. Q GC,<>- T S 虚 J K 求 湛 等 Q 拟 仪 器 与 " $ ’ U’ 52W程 序 设 计 G周 # %& ( V 4W 北京 > 北京航空航天大学出版社 , C ) J Q GC XK 王 J K 焱 , 磊 Q # %& (U <测 试 技 术 与 仪 器 应 用 J Q .邓 "$ ’ Q XK 北 京> 机械工业出版社 , C ) GC 虚 J K 正 盛 Q 拟 仪 器 技 术 分 析 与 应 用 JK 电 子 技 术 应 用 , )林 SQ <Y,..>) YUG;=G

: 外部接口电路的设计
由于数采卡的信号输入范 ;= < 衰减电路的设计 , 围的限制和实际测速电机输出端的输出电压值之间 的差别, 在实验操 作 中 要 外 接 衰 减 电 路 解 决 接 口 问 题 ! 设计采用的衰减电路是根据串联分压的原理来 设计的 , 根据测速直流电动机输出端的输出电压值 > 约 ? % 和 @ &- < 数据采集卡的输入端的电压范 ? A BC )

Z [] ‘ ba daa [g g ^ b ] _ o q s aet [ \ _] c ‘ef ghi ‘ ‘ jk‘ n p r ej_ ^ a g] lm
B # u vwxy zL { 8 N ; 1 M 6N # |&74 M 6’ ~62L~! 5 "# ~# ’2 4 L 6 68}#L 6 L24 N8 W 8 6 2M L 76H6R4L ,"# ~# 6 L W # L 76vO 2 ) < C = 2 M 6 $L ) C C

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电动机转速检测的LabVIEW程序设计
作者: 作者单位: 刊名: 英文刊名: 年,卷(期): 被引用次数: 张起超, ZHANG Qi-chao 襄樊学院,电气信息工程系,湖北,襄樊,441000 宿州学院学报 JOURNAL OF SUZHOU COLLEGE 2005,20(6) 0次

参考文献(4条) 1.邹翔.孙肖子 基于图形化编程语Labview虚拟仪器的方法[期刊论文]-现代电子技术 2003(01) 2.周求湛 虚拟仪器与LabVIEW 7 Express程序设计 2004 3.邓焱.王磊 LabVIEW7.1测试技术与仪器应用 2004 4.林正盛 虚拟仪器技术分析与应用 1997(03)

相似文献(2条) 1.期刊论文 张起超.ZHANG Qi-chao 基于虚拟仪器的电机转速检测系统 -襄樊学院学报2006,27(5)
基于美国NI公司的LabVIEW图形化编程语言,针对电机参数的检测进行虚拟仪器编程设计,开发出电动机转速和机电时间常数的在线测试系统.该系 统分为人机界面,功能模块和外部电路三部分,改进了传统仪器在显示、储存、读取方面的限制.

2.期刊论文 向东.熊浩.李槐树.XIANG Dong.XIONG Hao.LI Huai-shu 基于虚拟仪器的多相电机测试系统的设计 微特电机2008,36(4)
介绍了基于虚拟仪器的多相电机测试系统的设计与实现,在设计该系统时采用了符合PXI总线规定的硬件仪器模块,使用图形化编程语言LabView设 计了多相电机参数自动测试的各种算法,实现了多通道同时快速数据采集以及并行同步采集.实际应用结果表明该系统稳定可靠,测量结果达到了设计要 求的精度.

本文链接:http://d.wanfangdata.com.cn/Periodical_szszxb200506028.aspx 授权使用:西南交通大学(wfxnjtdx),授权号:fa03d784-d2e5-4db1-867a-9daf01297683 下载时间:2010年7月10日


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