一种导电塑料电位计标定试验装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种导电塑料电位计标定试验装置及方法，该装置包括T型台、电机控制柜、数据采集设备、PC系统，以及设置在T型台上的伺服电机、高精度编码器和电位计；该方法能够对对导电塑料电位计进行标定测试，在电位计旋转过程中，利用数据采集设备同步记录此过程电位计的输出电压值以及高精度编码器输出的角度值，以电位计输出电压为横坐标，以高精度编码器输出角度为纵坐标，得到电位计实际运行的电压随角度的变化曲线，进而得到任意一点电压对应的真实转角，从而完成导电塑料的电位计标定。本发明专利技术能实现导电塑料电位计的快速标定，减少试验成本，缩短研发周期，有较大的推广价值。

A Calibration Test Device and Method for Conductive Plastic Potentiometer

The invention discloses a calibration test device and method for conductive plastic potentiometer, which includes T-stage, motor control cabinet, data acquisition equipment, PC system, servo motor, high precision encoder and potentiometer installed on T-stage. The method can calibrate and test conductive plastic potentiometer, and synchronize with data acquisition equipment in the process of potentiometer rotation. The output voltage of the potentiometer and the angle of the high precision encoder are recorded. The output voltage of the potentiometer is taken as the abscissa and the output angle of the high precision encoder is taken as the ordinate. The curve of the actual operation voltage of the potentiometer with respect to the angle is obtained, and then the true angle corresponding to the voltage at any point is obtained, thus the calibration of the potentiometer of conductive plastics is completed. The invention can realize the rapid calibration of conductive plastic potentiometer, reduce the test cost, shorten the research and development cycle, and has great popularization value.

【技术实现步骤摘要】
一种导电塑料电位计标定试验装置及方法
本专利技术属于传感器的标定领域，特别涉及一种导电塑料电位计标定试验装置及方法。
技术介绍
位标器控制系统中，精密导电塑料电位计因其尺寸小，角度计算方便，接口简单等原因常常作为控制系统角度反馈的角位移传感器，但是因为电位计材料，制造等多方面的原因，其电压和真实的角度并不是真实的线性关系，工程上计算用的频压转换系数得到的角度有较大误差，这就导致如果进行更加精确的角度计算如位标器回差计算时，电位计的精度到达不到要求。工程上常用的测量传动链的回差和传动误差的方法是在输入输出轴连接分别连接一个光电编码器，然后通过连个编码器角度的对比得到回差或者传动误差。但是因为位标器的整体尺寸小，无法通过外加传感器的方式测量位标器的回差及传动误差，只能通过位标器内部的传感器来进行角度的换算，位标器内部的传感器包括导电塑料电位计和测速电机，但是精度不高，大多数研究是对压力传感器，陀螺仪等进行标定，对导电塑料电位计进行标定以提高其测量精度的研究并不多见。
技术实现思路
本专利技术针对现有的导电塑料电位计标定试验技术的不足，提出了一种导电塑料电位计标定试验装置及方法，本专利技术通过高精度编码器对导电塑料电位计进行标定，可以有效提高电位计的测量精度，使得位标器回差测量等高精度测量具备可行性，同时试验环境和操作也比较简单。本专利技术采用如下技术方案来实现的：一种导电塑料电位计标定试验装置，包括T型台、电机控制柜、数据采集设备、PC系统、标准直流稳压电源以及设置在T型台上的伺服电机、高精度编码器和电位计；其中，伺服电机通过伺服电机支架设置在T型台上，高精度编码器的两端通过第一编码器支架和第二编码器支架设置在T型台上，电位计通过电位计支架设置在T型台上，且伺服电机的输出端通过第一联轴器与高精度编码器的一端连接，高精度编码器的另一端通过第二联轴器与电位计连接；电机控制柜用于控制伺服电机旋转时的角度和速度，高精度编码器的输出端和电位计的输出端通过数据线均连接至数据采集设备的输入端，数据采集设备的输出端连接至PC系统的输入端，PC系统用于运行上位机控制软件，用于设置文件保存位置，同时向数据采集设备发送数据采集指令和终止采集指令。本专利技术进一步的改进在于，电位计的工作角度范围是0-340度，伺服电机的角度旋转范围为-160度到+160度，防止超量程。本专利技术进一步的改进在于，T型台上开设有T型槽，通过T型螺母分别连接伺服电机支架、第一编码器支架、第二编码器支架和电位计支架。本专利技术进一步的改进在于，第一联轴器采用弹性联轴器，防止伺服电机启停式的冲击影响，第二联轴器采用刚性联轴器，确保高精度编码器和电位计同轴同时旋转。本专利技术进一步的改进在于，伺服电机采用三菱伺服电机，用于带动高精度编码器和电位计转动。本专利技术进一步的改进在于，高精度编码器采用增量式编码器，用于实时计算电位计转动角度。本专利技术进一步的改进在于，数据采集设备为NI多功能数据采集卡模块。一种导电塑料电位计标定试验方法，该方法基于上述一种导电塑料电位计标定试验装置，包括：对导电塑料的电位计进行标定测试，得到电位计旋转过程中的输出电压信号，通过电位计量程范围确定电位计旋转的角度；采用高精度编码器和电位计同轴相连，得到电位计旋转过程中高精度编码器转过的角度，通过高精度编码器的角度对电位计的输出电压进行标定；在电位计旋转过程中，利用数据采集设备同时采集电位计和高精度编码器的数据，设置伺服电机运行在位置控制模式，便于调整旋转角度；试验时，伺服电机旋转，带动电位计和高精度编码器同步旋转，同步记录此过程电位计的输出电压值以及高精度编码器输出的角度值，以高精度编码器输出的角度值为真实角度，以电位计输出电压为横坐标，以高精度编码器输出角度为纵坐标，得到电位计实际运行的电压随角度的变化曲线，进而得到任意一点电压对应的真实转角，从而完成导电塑料的电位计标定。本专利技术具有如下有益的技术效果：本专利技术提供的一种导电塑料电位计标定试验装置，可以运行一次就能得到电位计输出电压对应的真实角度，大大缩短电位计标定的时间和复杂度；将安装在T型台上的伺服电机通过数据线和电控系统连接，将伺服电机、高精度编码器以及电位计支架固定在T型台上，将高精度编码器、电位计和数据采集系统用数据线连接。在伺服电机旋转的过程中，数据采集系统可以实时同步采集和记录高精度编码器角度数据和电压数据，数据采集系统和PC端相连，PC端可以存储和读取采集的信号。综上，本专利技术的装置有效对导电塑料电位计进行标定，可以节约时间成本，同时试验环境装置结构操作比较简单。本专利技术提供的一种导电塑料电位计标定试验方法，该方法基于传感器标定原理，对位标器上的导电塑料电位计进行出厂规格参数的查询，得到其量程范围；采用伺服电机带动电位计，电位计由标准直流稳压源供电，伺服电机由电控系统控制，选定工作在位置控制模式，旋转角度不超过电位计量程范围；在对电位计进行标定时，利用数据采集设备同时采集高精度编码器信号和电位计信号，最后进行电压和角度一对一的标定，提高电位计的测量精度。试验结果表明：通过本专利技术的方法，可以实现同类导电塑料电位计的快速标定，因此能降低试验成本；并且通过实验得到的标定参数提高电位计的测量精度，从而可以为位标器的精确角度测量提供有力支撑。综上所述，本专利技术采用基于数据采集卡的模拟信号和数字信号同时同步采集的数据采集方案，在对电位计模拟电压信号采集的同时得到高精度编码器的数字信号，保证角度和电压的一一匹配；基于导电塑料电位计的误差产生原理以及电位计的出厂规格，确定电位计的量程范围并以此作为伺服电机位置控制模式的转角依据，伺服电机、高精度编码器以及电位计同轴相连，确定电位计的标定运动方案；本专利技术的轴向固定及标定装置可以保证伺服电机，高精度编码器，电位计同轴固定在于其对应的支架上，同时支架也能紧密连接T型工作台。因此本专利技术能实现导电塑料电位计的快速标定，减少试验成本，缩短研发周期，有较大的推广价值。附图说明图1为本专利技术一种导电塑料电位计标定试验方法的流程图；图2为本专利技术标定实验数据采集装置示意图；图3为电位计运动方案流程图；图4为轴向固定及标定装置整体结构示意图。图中：201为T型台，202为电机控制柜，203为数据采集设备，204为PC系统，205为标准直流稳压源；401为伺服电机，402为第一联轴器，403为高精度编码器，404为第二联轴器，405为电位计，406为伺服电机支架，407为第一编码器支架，408为第二编码器支架，409为电位计支架。具体实施方式为使本专利技术的目的及技术方案更加清楚明白，下面结合附图对本专利技术做进一步的详细说明。如图1所示，本专利技术提供的一种导电塑料电位计标定试验方法，包括如下步骤：制定标定试验数据采集方案，实现电位计数据和高精度编码器数据的实时同步采集；其中电位计数据为模拟电压信号，需要使用模拟通道测量，高精度编码器为数字脉冲信号，需要使用数字通道测量，同时保证模拟通道和数字通道的采样率以及采样时间相同。制定电位计运动方案：通过导电塑料的电位计误差机理分析以及查询电位计的规格得到电位计的量程范围；设置伺服电机工作在位置控制模式，转动的角度范围即为电位计405的量程；然后通过伺服电机启动，带动电位计转动。设计轴向固定及标定装置：为了使本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种导电塑料电位计标定试验装置，其特征在于，包括T型台(201)、电机控制柜(202)、数据采集设备(203)、PC系统(204)、标准直流稳压电源(205)以及设置在T型台(201)上的伺服电机(401)、高精度编码器(403)和电位计(405)；其中，伺服电机(401)通过伺服电机支架(406)设置在T型台(201)上，高精度编码器(403)的两端通过第一编码器支架(407)和第二编码器支架(408)设置在T型台(201)上，电位计(405)通过电位计支架(409)设置在T型台(201)上，且伺服电机(401)的输出端通过第一联轴器(402)与高精度编码器(403)的一端连接，高精度编码器(403)的另一端通过第二联轴器(404)与电位计(405)连接；电机控制柜(202)用于控制伺服电机(401)旋转时的角度和速度，高精度编码器(403)的输出端和电位计(405)的输出端通过数据线均连接至数据采集设备(203)的输入端，数据采集设备(203)的输出端连接至PC系统(204)的输入端，PC系统(204)用于运行上位机控制软件，用于设置文件保存位置，同时向数据采集设备(203)发送数据采集指令和终止采集指令。...

【技术特征摘要】
1.一种导电塑料电位计标定试验装置，其特征在于，包括T型台(201)、电机控制柜(202)、数据采集设备(203)、PC系统(204)、标准直流稳压电源(205)以及设置在T型台(201)上的伺服电机(401)、高精度编码器(403)和电位计(405)；其中，伺服电机(401)通过伺服电机支架(406)设置在T型台(201)上，高精度编码器(403)的两端通过第一编码器支架(407)和第二编码器支架(408)设置在T型台(201)上，电位计(405)通过电位计支架(409)设置在T型台(201)上，且伺服电机(401)的输出端通过第一联轴器(402)与高精度编码器(403)的一端连接，高精度编码器(403)的另一端通过第二联轴器(404)与电位计(405)连接；电机控制柜(202)用于控制伺服电机(401)旋转时的角度和速度，高精度编码器(403)的输出端和电位计(405)的输出端通过数据线均连接至数据采集设备(203)的输入端，数据采集设备(203)的输出端连接至PC系统(204)的输入端，PC系统(204)用于运行上位机控制软件，用于设置文件保存位置，同时向数据采集设备(203)发送数据采集指令和终止采集指令。2.根据权利要求1所述的一种导电塑料电位计标定试验装置，其特征在于，电位计(405)的工作角度范围是0-340度，伺服电机(401)的角度旋转范围为-160度到+160度，防止超量程。3.根据权利要求1所述的一种导电塑料电位计标定试验装置，其特征在于，T型台(201)上开设有T型槽，通过T型螺母分别连接伺服电机支架(406)、第一编码器支架(407)、第二编码器支架(408)和电位计支架(409)。4.根据权利要求1所述的一种导电塑料电位计标定试验装置，其特征在于，第一联轴器(402)采用弹性联轴器，防止伺服电机(401)启停式的冲击影...

【专利技术属性】
技术研发人员：訾艳阳，朱国威，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：陕西,61