一种基于ARM的便携式伺服阀故障检测仪制造技术

本发明专利技术公开了一种基于ARM的便携式伺服阀故障检测仪，由主控模块负责整个系统的管理、运行以及反馈数据的处理，信号处理模块负责为电液伺服阀提供标准的模拟信号和将电液伺服阀反馈的模拟信号转换为主控芯片可以采集的数字信号，电源管理模块负责为主控芯片以及主控芯片的外围电路进行供电，伺服阀驱动模块负责为电液伺服阀进行供电，数据存储模块负责将主控芯片分析后的数据进行保存，信号显示模块负责将主控芯片处理后的数据以数值和曲线的形式进行展示，伺服阀接口模块用于连接被测电液伺服阀。本检测仪适用于对所有带位移反馈的电液伺服阀进行功能和性能的检测分析，且具有灵活性高、稳定性强、测试精度高、操作界面简单明了、携带方便等特点。携带方便等特点。携带方便等特点。

【技术实现步骤摘要】
一种基于ARM的便携式伺服阀故障检测仪


[0001]本专利技术属于仪器仪表和液压
，具体涉及一种基于ARM的便携式电液伺服阀故障检测仪，适用于对所有带位移反馈的电液伺服阀进行功能和性能的检测分析。

技术介绍

[0002]电液伺服阀是电液伺服控制系统中的关键元器件之一，是实现液压设备精确控制的核心。电液伺服阀具有动态响应快、控制精度高、功率密度大、执行机构刚度高等优点，已经广泛应用于航空、冶金、化工、工程机械等重要工业领域。以钢铁厂为例，每天都有数以百计的电液伺服阀工作生产线上，其性能的好坏直接影响生产线的制造精度和稳定性。由于电液伺服阀一般工作在高温、高压环境下，工作环境相对恶劣，因此电液伺服阀是电液伺服控制系统中故障频率最高的元器件之一，且一旦发生故障，往往会导致整个产线停机，给企业造成巨大的经济损失，甚至人身伤亡。因此开发一种便携、高效的电液伺服阀检测仪器，对电液伺服阀进行准确、迅速的故障排除将对提高生产效率具有重大意义。
[0003]随着嵌入式微控制器的不断发展，其成本越来越低、功能越来越强大，已经应用于各个领域。其中ARM系列的微控制器以其低成本、低功耗、性能更加强劲、代码密度更高等众多优势，以在各个控制领域有着十分广泛的应用。
[0004]目前市场上常用的电液伺服阀测试仪普遍存在重量大、移动困难、功能拓展性不强等缺点，而工业现场使用的电液伺服阀一般安装在固定阀台上，因此工业现场的电液伺服阀要想排除故障，需要将电液伺服阀拆下送去实验室再进行故障检测，这将极大的降低工作效率。
[0005]名为“一种手持式便携伺服阀测试仪的设计与实现”(张瑜、刘远、孙亿平在2018年4 月发表的信息技术期刊)的文献中设计并实现了一款手持式便携伺服阀测试仪，该仪器通过检测阀芯位置输出信号来确定阀芯的运动位置，从而实现对电液伺服阀的检测分析，虽然此仪器通过小巧的体积，解决了常用电液伺服阀测试仪普遍存在重量大、移动困难等问题，但是该仪器在设计方面存在诸多问题，如：该仪器无液晶显示界面，实际操作过程中需要操作人员需自己配合万用表记录反馈信号数值，人机交互极不友好；内部无微控制器无法对反馈的数据进行初步处理；内部无存储单元，无法对检测数据进行存储，不便后续数据的分析处理；电液伺服阀输出可调指令信号时，也需要配合万用表确定输出指令信号的范围，实际操作繁琐；输出信号范围较窄等问题。

技术实现思路

[0006]针对现有技术中存在的不足，本专利技术提出了一种基于ARM的便携式伺服阀故障检测仪，本申请所设计的伺服阀故障检测仪具有操作简单、交互界面友好、功能完善、测试精度高、安全可靠、体积小巧便于携带等优点，适用于所有带位移反馈的电液伺服阀进行功能和性能的检测分析。
[0007]本专利技术所采用的技术方案如下：
[0008]一种基于ARM的便携式伺服阀故障检测仪，包括集成在PCB上的主控模块、电源管理模块、信号处理模块、伺服阀驱动模块、数据存储模块和信号显示模块；
[0009]主控模块，所述主控模块采用ARM系列的微控制器作为主控芯片；
[0010]电源管理模块，所述电源管理模块包括电池、电源转换模块和电池管理模块；所述电池为故障检测仪的各单元供电，所述电源转换模块对电池提供的电压进行处理得到多种电压；所述电池管理模块根据主控模块的指令对电池的充放电进行控制；
[0011]信号处理模块，所述信号处理模块包括信号输出模块、信号输入模块、恒流源模块、信号切换模块；所述信号输入模块的输入端连接伺服阀接口模块，所述信号输入模块的输出端依次连接信号切换模块和主控模块，将伺服阀接口模块反馈信息输入主控模块；所述信号输出模块的输入端依次连接信号切换模块和主控模块，所述信号输出模块的输出端连接伺服阀接口模块，将主控模块输出的模拟量信号处理后输送至伺服阀接口模块；所述恒流源模块设置于信号输出模块输出端，为电液伺服阀提供恒定电流；
[0012]伺服阀驱动模块，所述伺服阀驱动模块的输入端连接电源管理模块以及主控模块，所述伺服阀驱动模块的输出端连接伺服阀；
[0013]数据存储模块，所述数据存储模块与主控芯片之间信号连接；
[0014]信号显示模块，所述信号显示模块与主控芯片之间信号连接。
[0015]进一步，所述电源转换模块对电池提供的电压进行DC/DC处理，得到+5V、
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5V、+15V、
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15V、+1.5V的多种电压；将+5V电压进行LDO处理得到+3.3V的电压。
[0016]进一步，所述信号切换模块包括输入信号切换模块和输出信号切换模块；所述输入信号切换模块的输入端连接信号输入模块，接收信号输入模块处理得到的数字信号，由输入信号切换模块选择输入通道，将数字信号输入至主控芯片，由主控芯片将数字信号输至信号显示模块；所述输出信号切换模块的输入端连接主控芯片，接收主控芯片输出的指令，并由输出信号切换模块选择输出通道，将输出的模拟量信号输送至信号输出模块。
[0017]进一步，在所述信号输出模块内，由主控芯片内部的数模转换模块DAC产生第一级指令信号，对第一级指令信号经过多级比例放大电路调制成输出指令信号，输出指令信号经过输出信号切换模块选择的输出通道进行输出。
[0018]进一步，对数模转换模块DAC的输出进行PID调节，在信号输出模块的输出端进行ADC 电压信号采集，将采集到的电压信号反馈到信号输出模块的输入端从而实现闭环调节输出信号,输入信号通过PID算法内部的比例环节、积分环节与微分环节处理。
[0019]进一步，在所述信号输入模块内，伺服阀的反馈信号通过输入信号切换模块选择输入通道，经过多级比例放大电路最终调制成反馈输入信号，反馈输入信号通过主控芯片的模数转换器ADC进行采集与处理。
[0020]进一步，多级比例放大电路是由多级外加偏置电压与多级运算放大器组成的，输入的信号经过外加偏置电压后再输入运算放大器；重复多组加偏置电压与运算放大器的处理。
[0021]进一步，恒流源模块采用两级放大设计，包括一级电压放大，二级功率放大。
[0022]进一步，伺服阀驱动模块将电池提供的电压进行DC/DC处理，得到+24V、+15V、
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15V 的多种电压，且伺服阀驱动模块根据主控模块的指令对电液伺服阀的电压进行切换。
[0023]进一步，电源转换模块的输出端设置三个电源插头，用于为电液伺服阀提供多种
电压；所述信号输出模块的输出端设置信号输出插头，所述信号输入模块的输入端设置信号输入插头。
[0024]本专利技术的有益效果：
[0025]1)本申请所设计的伺服阀故障检测仪内置电池，满足无外接电源的场景下使用。
[0026]2)本申请所设计的伺服阀故障检测仪通过元器件合理布局，使该仪器体积小巧，便于携带。
[0027]3)本申请所设计的伺服阀故障检测仪的信号处理模块不仅可以提供标准的模拟信号，还可以由恒流源模块直接输出电液伺服阀的电磁铁驱动电流。<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于ARM的便携式伺服阀故障检测仪，其特征在于，包括集成在PCB上的主控模块、电源管理模块、信号处理模块、伺服阀驱动模块、数据存储模块和信号显示模块；主控模块，所述主控模块采用ARM系列的微控制器作为主控芯片；电源管理模块，所述电源管理模块包括电池、电源转换模块和电池管理模块；所述电池为故障检测仪的各单元供电，所述电源转换模块对电池提供的电压进行处理得到多种电压；所述电池管理模块根据主控模块的指令对电池的充放电进行控制；信号处理模块，所述信号处理模块包括信号输出模块、信号输入模块、恒流源模块、信号切换模块；所述信号输入模块的输入端连接伺服阀接口模块，所述信号输入模块的输出端依次连接信号切换模块和主控模块，将伺服阀接口模块反馈信息输入主控模块；所述信号输出模块的输入端依次连接信号切换模块和主控模块，所述信号输出模块的输出端连接伺服阀接口模块，将主控模块输出的模拟量信号处理后输送至伺服阀接口模块；所述恒流源模块设置于信号输出模块输出端，为电液伺服阀提供恒定电流；伺服阀驱动模块，所述伺服阀驱动模块的输入端连接电源管理模块以及主控模块，所述伺服阀驱动模块的输出端连接伺服阀；数据存储模块，所述数据存储模块与主控芯片之间信号连接；信号显示模块，所述信号显示模块与主控芯片之间信号连接。2.根据权利要求1所述的一种基于ARM的便携式伺服阀故障检测仪，其特征在于，所述电源转换模块对电池提供的电压进行DC/DC处理，得到+5V、
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5V、+15V、
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15V、+1.5V的多种电压；将+5V电压进行LDO处理得到+3.3V的电压。3.根据权利要求1所述的一种基于ARM的便携式伺服阀故障检测仪，其特征在于，所述信号切换模块包括输入信号切换模块和输出信号切换模块；所述输入信号切换模块的输入端连接信号输入模块，接收信号输入模块处理得到的数字信号，由输入信号切换模块选择输入通道，将数字信号输入至主控芯片，由主控芯片将数字信号输至信号显示模块；所述输出信号切换模块的输入端连接主控芯片，接收主控芯片输出的指...

【专利技术属性】
技术研发人员：付永忠，韩海涛，
申请(专利权)人：江苏大学，
类型：发明
国别省市：