虛擬式扭矩、功率測試儀的製作方法
2023-05-28 07:03:51 4
專利名稱：虛擬式扭矩、功率測試儀的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及測試與分析儀器領域，更具體地講，涉及一種可通過PCI總線與計算機進行連接通訊的虛擬式扭矩、功率測試儀。
背景技術：
轉矩、轉速、功率測量裝置已成為科研單位、大專院校、工廠實驗室或檢驗部門的必備測試工具。對於工業傳動系統，如大型發電機組，汽車、摩託車、變速箱等，要知悉其功率、傳動效率，也必需首先測量轉矩等參數。而目前轉矩測量主要用轉矩表顯示，或通過箱式硬體儀表，把傳感器輸出的信號通過硬體電路計算後用數碼管顯示出來。這些方法經過多年的研究和實踐在各地得到了廣泛應用。其優點是測量穩定，單臺體積小，操作簡單。但隨著用戶要求的提高，這些方法越來越不能滿足需要。主要存在以下不足(1)功能單一，只能顯示數據，不能顯示和列印波形，更無分析功能；(2)存貯容量小，不能存放實時監控的大量數據；(3)測量多路信號時，需完全獨立的多臺轉矩儀，體積大，佔用空間大，用戶同時照看多臺儀器易產生讀數錯誤；(4)價格昂貴，特別是測量多路轉矩時，需相同儀器若干套；(5)儀器除了測量轉矩、轉速、功率外，不能它用；(6)不具開放性，功能不能增減，難以對本機升級，一旦過時基本上無改造價值。
發明內容
本實用新型的目的在於提供一種虛擬式扭矩、功率測試儀，能夠克服現有扭矩，克服現有扭矩、功率測試儀的上述不足，通過將扭矩傳感器和轉速傳感器輸出的TTL電平信號，經整形、調理之後，通過基於PCI總線的光隔離脈衝計數定時接口卡進入計算機，利用虛擬式扭矩、功率測試儀的軟體功能部分做進一步的顯示、處理和分析等功能。
本實用新型是通過如下技術方案實現的即一種虛擬式的扭矩、功率測試儀，包括扭矩傳感器和轉速傳感器輸，基於PCI總線的光隔離脈衝計數定時接口卡，其特徵在於，扭矩傳感器和轉速傳感器輸出的信號連接至信號調理電路，轉換頻率信號，經整形後，連接至基於PCI總線的光隔離脈衝計數定時接口卡實現脈寬計數，通過基於PCI總線的光隔離脈衝計數定時接口卡的PCI總線與計算機PCI總線擴展槽連接。在計算機裡通過虛擬式扭矩、轉速測試儀的軟體部分實現信號的分析、處理、計算和顯示等功能。
按照本實用新型提供的虛擬式扭矩、功率測試儀，所述的基於PCI總線的光隔離脈衝計數定時接口卡上的所有輸入、輸出通道均加有光電隔離電路，實現被測對象與現場環境之間的電氣隔離；外部事件通過總線直接向主機申請中斷，可達到實時控制的目的。
附圖1是本實用新型的虛擬式扭矩、功率測試儀結構原理示意圖；附圖2是本實用新型的PCI總線光隔離脈衝計數定時接口卡的光隔離輸入部分的原理示意圖；附圖3是本實用新型的PCI總線光隔離脈衝計數定時接口卡的光隔離輸出部分的原理示意圖；具體實施方案參見附圖1，本實用新型的虛擬式扭矩、功率測試儀，包括用於測量機器扭矩和轉速的傳感器(如JN338扭矩轉速傳感器)、將傳感器輸出的TTL電平信號通過調理電路的調理、濾波後，通過基於PCI總線的光隔離脈衝計數定時接口卡實現脈寬計數，在所述JN338扭矩轉速傳感器中集成了信號調理電路。所述信號調理電路的作用是將傳感器輸出的應變信號轉換頻率信號。
參見圖2、圖3，按照本實用新型提供的虛擬式扭矩、功率測試儀，所述基於PCI總線的光隔離脈衝計數定時接口卡包括光隔離脈衝計數定時模塊和接口控制邏輯部分。光隔離脈衝計數定時模塊使用的是8254可編程計數/定時器，它同時包括輸入、輸出光電隔離電路及輸入信號的去抖電路。接口控制邏輯部分為74LS245總線驅動控制器。基於PCI總線的光隔離脈衝計數定時接口卡的光隔離輸入、輸出電路原理如所示；然後通過PCI總線把扭矩和轉速數據傳送到計算機。
實施本實用新型提供的虛擬式扭矩、功率測試儀，PCI總線的光隔離脈衝計數定時接口卡通過計算機上的PCI總線擴展槽與計算機進行通訊，將由扭矩和轉速傳感器採集的信號經處理後傳送到計算機，利用Windows作業系統，配上以模塊化方式實現的可獨立於虛擬式扭矩、功率測試儀外設運行的軟體，使其具有如下優點(1)簡化了硬體設計，使成本降低，工作可靠性提高；(2)由於虛擬式扭矩、功率測試儀開放性的特點，方便硬體、軟體升級；(3)利用計算機的硬、軟體資源，可實時記錄每一組扭矩和轉速數據，可在硬碟上存儲多達幾十萬條記錄，且可以轉存到刻錄光碟上做永久性保存；(4)由於PCI總線的光隔離脈衝計數定時器具有多路通道，因而可方便地實現多路信號的測量、分析和處理；(5)配合豐富的軟體功能，可以完成扭矩、轉速、功率曲線和數值的顯示，計算和分析；(6)可通過聯網功能，實現遠程監測。
本實用新型的虛擬式扭矩、功率測試儀軟體部分工作於微軟公司的Windows作業系統平臺，採用Visual C++程式語言編程，可在Windows98/2000/NT/XP及後續版本的作業系統平臺下工作。作為本實用新型的軟體部分，允許其脫離本實用新型的硬體部分獨立運行，通過互連網，可以實現遠程監測和處理。
本實用新型的計算機軟體以模塊化的方式實現，包括以下主要模塊(1)扭矩、轉速採集模塊，用於將PCI總線光隔離脈衝計數定時接口卡轉換得到的扭矩和轉速數據傳送到計算機；(2)傳感器標定模塊，數值式轉矩傳感器開機需預熱15分鐘，15分鐘後，傳感器達到熱平衡，測量值趨於穩定，這個穩定值與理論零點有一固定偏移，為了消除這個偏移，保證實測值的準確，必須進行定標；(3)報警設置模塊，通過用戶設定的扭矩、轉速和功率報警參數，超出報警參數時會自動報警；(4)信號波形顯示模塊，可實時、動態顯示扭矩、轉速和功率的瞬時數值和時間歷程波形和最大值；(5)信號硬碟存儲模塊，可把數據、波形及相關參數如採樣頻率、波形放大倍數等存入數據文件中，並放在指定硬碟目錄裡；(6)印表機輸出模塊，用於輸出當前的扭矩、轉速和功率的時域波形和扭矩、轉速和功率的最大、最小值及平均值。
(7)光碟存儲模塊，為了資料的永久保存或交流，本軟體設計了光碟存儲接口，可支持現今流行的移動光碟介質，包括刻錄光碟、DVD等；(8)網絡模塊，利用網際網路技術，可實現遠程監測和遠程交流。
權利要求1.一種虛擬式的扭矩、功率測試儀，包括扭矩傳感器和轉速傳感器及計算機，其特徵在於，扭矩傳感器和轉速傳感器輸出的信號連接至信號調理電路，轉變成頻率信號，經整形後，與基於PCI總線的光隔離脈衝計數定時接口卡連接，實現脈寬計數，通過基於PCI總線的光隔離脈衝計數定時接口卡的PCI總線與計算機PCI總線擴展槽連接。
2.根據權利要求1所述的虛擬式的扭矩、功率測試儀，其特徵是所述基於PCI總線的光隔離脈衝計數定時接口卡包括光隔離脈衝計數定時模塊和接口控制邏輯部分，其所有輸入、輸出通道均加有光電隔離電路。
專利摘要一種虛擬式的扭矩、功率測試儀，包括扭矩傳感器和轉速傳感器及計算機，其特徵在於，扭矩傳感器和轉速傳感器輸出的信號連接至信號調理電路，轉換成頻率信號，經整形後，與基於PCI總線的光隔離脈衝計數定時接口卡連接，實現脈寬計數，通過基於PCI總線的光隔離脈衝計數定時接口卡的PCI總線與計算機PCI總線擴展槽連接。具有的優點是簡化了硬體設計，工作可靠性提高；由於基於PCI總線的光隔離脈衝計數定時器具有多路通道，因而可方便地實現多路信號的測量、分析和處理；(配合豐富的軟體功能，可以完成扭矩、轉速、功率曲線和數值的顯示，計算、分析和存儲；方便硬體、軟體升級。
文檔編號G06F3/05GK2729805SQ200420061590
公開日2005年9月28日 申請日期2004年9月30日 優先權日2004年9月30日
發明者秦樹人 申請人:秦樹人