一种磁悬浮控制板可靠性检测系统及检测方法技术方案

本发明专利技术公开了一种磁悬浮控制板可靠性检测系统及检测方法，其技术要点在于包括：主控板、m个负载板、显示模块。主控板，其包括：m个CPU电压分压电路、m个第一、第二光电隔离电路、m个电平转换电路、第一~三多路选择器、串行转并行数据芯片、主控板CPU；负载板与磁悬浮控制板一一对应；每个负载板均包括：模拟位移信号电路、第一～三组模拟负载线圈；第一组模拟负载线圈用于模拟X+、X

【技术实现步骤摘要】
一种磁悬浮控制板可靠性检测系统及检测方法


[0001]本专利技术涉及测试领域，更具体地说，尤其涉及一种磁悬浮控制板可靠性检测系统及检测方法。

技术介绍

[0002] <磁悬浮控制板的构成>磁悬浮系统是由转子、位移传感器、控制器和电磁线圈等4部分组成。其中的磁悬浮控制板是控制器系统的核心。
[0003]如图1所示，磁悬浮控制板100包含以下7个部件：（1）CPU电源转换部件101，其包括电源输入接口、电源转换芯片。电压转换芯片负责向磁悬浮控制板各模块提供工作电源。
[0004]（2）核心CPU102，其是磁悬浮控制板的工作核心。
[0005]（3）位移信号输入放大检测部件103，其包含仪表放大器及模拟数字转换芯片。其功能是负责检测磁悬浮分子泵主轴位置信号。
[0006]（4）控制驱动输出部件104，其包含10路磁轴承驱动电路，负责控制X+、X
‑
、Y+、Y
‑
、A+、A
‑
、B+、B
‑
、Z+、Z
‑
这10个磁轴承负载线圈，使主轴悬浮居中。
[0007]（5）转速输入信号采集部件105，其负责采集磁悬浮分子泵电机模组的转速输出信号，在不同转速下动态调整控制驱动输出部件。
[0008]（6）悬浮信号输出部件106，其用于在磁悬浮分子泵悬浮状态下时输出悬浮节点信号。
[0009]（7）串行通讯接口107，负责将核心CPU测量的分子泵运行数值输出。/>[0010]<现有的磁悬浮控制板的检测方式>对于磁悬浮控制板而言，现有的生产检测方式如下：第一步：磁悬浮控制板由外协方加工，到厂进行入厂检验，将磁悬浮控制板装入工装控制器，进行功能测试，测试合格后入库。
[0011]第二步：生产人员组装控制器，将磁悬浮控制板装入控制器内部，控制器放置到货架上推入老化房内，将控制器通电后测试机房设置为55度，进行48小时高温可靠性测试。
[0012]第三步：高温可靠性测试后将控制器安装在测试工装泵上进行升降速和功能测试。
[0013]第四步：控制器检测合格后安装至磁悬浮分子泵上，进行出厂测试。
[0014]<现有的磁悬浮控制板的检测方式的缺点>对于上述测试方式而言，存在以下几点问题：第一，由于磁悬浮控制板是磁悬浮分子泵的核心电路板，需要进行全部检验，现有检测方式需要生产人员将每个磁悬浮控制板都得安装至控制器上，进行升速降速测试。这种测试方法的测试时间长，人员工时占用较大。
[0015]第二，测试过程磁悬浮控制板仅有电源处于通电状态，其他功能部分未工作，导致
无法对测试过程中出现的故障进行采集，使得此测试过程失效。
[0016]第三，如果对磁悬浮控制板进行完整功能的可靠性测试需要安装在控制器上与分子泵连接进行连续运行测试，工装结构复杂。并且一套工装只能测试一块磁悬浮板，测试效率低。
[0017]综上所述，如何研发一款适宜的磁悬浮控制板可靠性检测系统及测试方法，成为一个亟待解决的技术问题。

技术实现思路

[0018]本专利技术的目的在于针对上述现有技术的不足，提供一种磁悬浮控制板可靠性检测系统及检测方法。
[0019]一种磁悬浮控制板可靠性检测系统，包括：负载板、待检测的磁悬浮控制板；其中，磁悬浮控制板包括：控制驱动输出部件、核心CPU；其中，负载板包括：第一组模拟负载线圈、第二组模拟负载线圈、第三组模拟负载线圈；第一组模拟负载线圈用于模拟X+、X
‑
、Y+、Y
‑
线圈的负载，第二组模拟负载线圈用于模拟A+、A
‑
、B+、B
‑
线圈的负载，第三组模拟负载线圈用于模拟Z+、Z
‑
线圈的负载；其中，第一组～第三组模拟负载线圈能够与控制驱动输出部件连通，控制驱动输出部件能够与核心CPU连通。
[0020]进一步，判断控制驱动输出部件单次检测是否合格的方法如下：a.磁悬浮控制板与第一组模拟负载线圈连通后，其工作时，第一组模拟负载线圈经过闭环控制后驱动电流稳定在第一组模拟负载电流设定值I
xy偏置设定
：若核心CPU输出的偏置电压U
xy偏置
在[（I
xy偏置设定
‑△
I）
×
（R
xy
‑△
R
xy
+
△
R
2xy
）,（I
xy偏置设定
+
△
I）
×
（R
xy
+
△
R
xy
+
△
R
2xy
）]范围内，则a项表示其合格；否则，表示其不合格；b. 磁悬浮控制板与第二组模拟负载线圈连通后，其工作时，第二组模拟负载线圈经过闭环控制后驱动电流稳定在第二组模拟负载电流设定值I
AB偏置设定
：若核心CPU输出的偏置电压U
AB偏置
在[（I
AB偏置设定
‑△
I）
×
（R
AB
‑△
R
AB
+
△
R
2AB
）,（I
AB偏置设定
+
△
I）
×
（R
AB
+
△
R
AB
+
△
R
2AB
）]范围内，则b项表示其合格；否则，表示其不合格；c．磁悬浮控制板与第三组模拟负载线圈连通后，其工作时，第三组模拟负载线圈经过闭环控制后驱动电流稳定在第三组模拟负载电流设定值I
ZZ偏置设定
：若核心CPU输出的偏置电压U
ZZ偏置
在[（I
ZZ偏置设定
‑△
I）
×
（R
ZZ
‑△
R
ZZ
+
△
R
2ZZ
）,（I
ZZ偏置设定
+
△
I）
×
（R
ZZ
+
△
R
ZZ
+
△
R
2ZZ
）]范围内，则c项表示其合格；否则，表示其不合格； d．若a、b、c三者判断均合格，则表示控制驱动输出部件单次检测合格；否则，控制驱动输出部件单次检测不合格；其中，I
xy偏置设定
、I
AB偏置设定
、I
ZZ偏置设定
、
△
I、R
xy
、
△
R
xy
、
△
R
2xy
、R
AB
、...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种磁悬浮控制板可靠性检测系统，其特征在于，包括：负载板、待检测的磁悬浮控制板；其中，磁悬浮控制板包括：控制驱动输出部件、核心CPU；其中，负载板包括：第一组模拟负载线圈、第二组模拟负载线圈、第三组模拟负载线圈；第一组模拟负载线圈用于模拟X+、X
‑
、Y+、Y
‑
线圈的负载，第二组模拟负载线圈用于模拟A+、A
‑
、B+、B
‑
线圈的负载，第三组模拟负载线圈用于模拟Z+、Z
‑
线圈的负载；其中，第一组～第三组模拟负载线圈能够与控制驱动输出部件连通，控制驱动输出部件能够与核心CPU连通。2.根据权利要求1所述的一种磁悬浮控制板可靠性检测系统，其特征在于，判断控制驱动输出部件单次检测是否合格的方法如下：a.磁悬浮控制板与第一组模拟负载线圈连通后，其工作时，第一组模拟负载线圈经过闭环控制后驱动电流稳定在第一组模拟负载电流设定值I
xy偏置设定
：若核心CPU输出的偏置电压U
xy偏置
在[（I
xy偏置设定
‑△
I）
×
（R
xy
‑△
R
xy
+
△
R
2xy
）,（I
xy偏置设定
+
△
I）
×
（R
xy
+
△
R
xy
+
△
R
2xy
）]范围内，则a项表示其合格；否则，表示其不合格；b. 磁悬浮控制板与第二组模拟负载线圈连通后，其工作时，第二组模拟负载线圈经过闭环控制后驱动电流稳定在第二组模拟负载电流设定值I
AB偏置设定
：若核心CPU输出的偏置电压U
AB偏置
在[（I
AB偏置设定
‑△
I）
×
（R
AB
‑△
R
AB
+
△
R
2AB
）,（I
AB偏置设定
+
△
I）
×
（R
AB
+
△
R
AB
+
△
R
2AB
）]范围内，则b项表示其合格；否则，表示其不合格；c．磁悬浮控制板与第三组模拟负载线圈连通后，其工作时，第三组模拟负载线圈经过闭环控制后驱动电流稳定在第三组模拟负载电流设定值I
ZZ偏置设定
：若核心CPU输出的偏置电压U
ZZ偏置
在[（I
ZZ偏置设定
‑△
I）
×
（R
ZZ
‑△
R
ZZ
+
△
R
2ZZ
）,（I
ZZ偏置设定
+
△
I）
×
（R
ZZ
+
△
R
ZZ
+
△
R
2ZZ
）]范围内，则c项表示其合格；否则，表示其不合格； d．若a、b、c三者判断均合格，则表示控制驱动输出部件单次检测合格；否则，控制驱动输出部件单次检测不合格；其中，I
xy偏置设定
、I
AB偏置设定
、I
ZZ偏置设定
、
△
I、R
xy
、
△
R
xy
、
△
R
2xy
、R
AB
、
△
R
AB
、
△
R
2AB
、R
ZZ
、
△
R
ZZ
、
△
R
2ZZ
均为已知量；
△
I表示电流检测精度；R
xy
、
△
R
xy
表示第一组模拟负载线圈的电阻、电阻误差；
△
R
2xy
=1%
×
R
xy
；R
AB
、
△
R
AB
表示第二组模拟负载线圈的电阻、电阻误差；
△
R
2AB
=1%
×
R
AB
；R
ZZ
、
△
R
ZZ
表示第三组模拟负载线圈的电阻、电阻误差；
△
R
2ZZ
=1%
×
R ZZ
。3.根据权利要求2所述的一种磁悬浮控制板可靠性检测系统，其特征在于，闭环控制的方法是：磁悬浮控制板工作后，控制驱动输出部件检测通过第一/二/三组模拟负载线圈的电流I
xy偏置
/I
AB偏置
/I
ZZ偏置
，如果其大于I
xy偏置设定
/I
AB偏置设定
/I
ZZ偏置设定
，则核心CPU降低偏置电压U
xy偏置
/U
AB偏置
/U
ZZ偏置
；如果I
xy偏置
/I
AB偏置
/I
ZZ偏置
小于I
xy偏置设定
/I
AB偏置设定
/I
ZZ偏置设定
，则核心增加偏置电压U
xy偏置
/U
AB偏置
/U
ZZ偏置
,经过闭环控制后驱动电流稳定在I
xy偏置设定
/I
AB偏置设定
/I
ZZ偏置设定
。4. 根据权利要求2所述的一种磁悬浮控制板可靠性检测系统，其特征在于，控制驱动输出部件包括：采样电阻R
采样
、功率驱动部分、 放大器；放大器将采样电阻采集的电压信号，进行放大，设计放大倍数为F
放大
倍；同时，根据放大器的原理，将控制驱动输出部件的基准电压U
p
‑
控制驱动
引脚接至放大器的Vref端；
核心CPU自带有模拟数字转换芯片，其用于检测控制驱动输出部件的采样电阻经过放大后的电压；模拟数字转换芯片的检测精度为G位，积分非线性误差为
±△
T；则有：
ꢀ△
I=U
p
‑
控制驱动
·
(
△
T/2
G
)/（R
采样
·
F
放大
）。5.根据权利要求2所述的一种磁悬浮控制板可靠性检测系统，其特征在于，I
xy偏置设定
=I
AB偏置设定
=I
ZZ偏置设定
；R
xy
=R
AB
=R
ZZ
；
△
R
xy
=
△
R
AB
=
△
R
ZZ
。6.一种磁悬浮控制板可靠性检测系统，其特征在于，包括：主控板、负载板、显示模块、待检测的磁悬浮控制板；其中，磁悬浮控制板包括：位移信号输入放大检测部件；其中，负载板包括：模拟位移信号电路；其中，主控板包括：主控板CPU；其中，模拟位移信号电路能够与位移信号输入放大检测部件连通；位移信号输入放大检测部件能够与核心CPU连通；核心CPU能够与所述主控板CPU连通，所述主控板CPU能够与所述显示模块连通。7.根据权利要求6所述的一种磁悬浮控制板可靠性检测系统，其特征在于，判断位移信号输入放大检测部件单次检测是否合格的方法如下：模拟位移信号电路产生5路位移信号U
X
‑
in
、U
Y
‑
in
、U
A
‑
in
、U
B
‑
in
、U
Z
‑
in
；5路位移信号U
X
‑
in
、U
Y
‑
in
、U
A
‑
in
、U
B
‑
in
、U
Z
‑
in
发送给位移信号输入放大检测部件；位移信号输入放大检测部件包括5条放大线路，每条放大线路均包括顺序连通的运算放大器、放大器分压电路、模数转换器；模数转换器将测量得到的与5路位移信号U
X
‑
in
、U
Y
‑
in
、U
A
‑
in
、U
B
‑
in
、U
Z
‑
in
对应的位移信号经输入放大检测部件处理后输出DataX、DataY、DataA、DataB、DataZ发送给核心CPU；根据U
X
‑
in
、U
Y
‑
in
、U
A
‑
in
、U
B
‑
in
、U
Z
‑
in
、DataX、DataY、DataA、DataB、DataZ来判断位移信号输入放大检测部件单次检测是否合格：当同时满足以下条件时，位移信号输入放大检测部件单次检测合格：U
X
‑
out
在[0.995U
X
‑
out
‑
理论
.1.005 U
X
‑
out
‑
理论
]；U
Y
‑
out
在[0.995U
Y
‑
out
‑
理论
.1.005 U
Y
‑
out
‑
理论
]；U
A
‑
out
在[0.995U
A
‑
out
‑
理论
.1.005 U
A
‑
out
‑
理论
]；U
B
‑
out
在[0.995U
B
‑
out
‑
理论
.1.005 U
B
‑
out
‑
理论
]；U
Z
‑
out
在[0.995U
Z
‑
out
‑
理论
.1.005 U
Z
‑
out
‑
理论
]；否则，移信号输入放大检测部件单次检测不合格；对于参数U
X
‑
out
‑
理论
、U
Y
‑
out
‑
理论
、U
A
‑
out
‑
理论
、U
B
‑
out
‑
理论
、U
Z
‑
out
‑
理论
而言，采用下式得到：U
X
‑
out
‑
理论
=（H
X
×
U
X
‑
in
+U
p
‑
位移信号
）/2；U
Y
‑
out
‑
理论
=（H
Y
×
U
Y
‑
in
+U
p
‑
位移信号
）/2；U
A
‑
out
‑
理论
=（H
A
×
U
A
‑
in
+U
p
‑
位移信号
）/2；U
B
‑
out
‑
理论
=（H
B
×
U
B
‑
in
+U
p
‑
位移信号
）/2；U
Z
‑
out
‑
理论
=（H
Z
×
U
Z
‑
in
+U
p
‑
位移信号
）/2；其中，H
X
、H
Y
、H
A
、H
B
、H
Z
表示X路、Y路、A路、B路、Z路的位移放大倍数；U
p
‑
位移信号
表示位移信号输入放大检测部件的基准电压；对于参数U
X
‑
out
、U
Y
‑
out
、U
A
‑
out
、U
B
‑
out
、U
Z
‑
out
而言，其分别表示5路位移信号U
X
‑
in
、U
Y
‑
in
、U
A
‑
in
、U
B
‑
in
、U
Z
‑
in
经过各自对应的运算放大器、放大器分压电路后的输出结果；其采用下式得到：U
X
‑
out
=DataX
×
U
P
‑
模数转换
/2
JX
；U
Y
‑
out
=DataY
×
U
P
‑
模数转换
/2
JY
；
U
A
‑
out
=DataA
×
U
P
‑
模数转换
/2
JA
；U
B
‑
out
=DataB
×
U
P
‑
模数转换
/2
JB
；U
Z
‑
out
=DataZ
×
U
P
‑
模数转换
/2
JZ
；其中，JX、JY、JA、JB、JZ分别表示与5路位移信号U
X
‑
in
、U
Y
‑
in
、U
A
‑
in
、U
B
‑
in
、U
Z
‑
in
对应的模数转换器的转换精度。8.一种磁悬浮控制板可靠性检测系统，其特征在于，用于测试m块磁悬浮控制板的可靠性，其中，m表示大于等于1的自然数；所述磁悬浮控制板均包括：CPU电源转换部件、核心C...

【专利技术属性】
技术研发人员：付国林，马辉，刘立军，
申请(专利权)人：苏州中科科仪技术发展有限公司，
类型：发明
国别省市：