一种通用开放模块化的运动控制实验装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种通用开放模块化的运动控制实验装置，涉及实验装置技术领域，解决了运动控制实验装置迁移应用效率低且耗资高的技术问题，其技术方案要点是该运动控制实验装置包括硬件模块和软件模块，所述硬件模块包括电机控制模块、数据采集模块、数据远传模块和电源模块，所述软件模块包括数据查看模块和数据监测报警模块。采用开放模块化的思想，依托于独立设计的电源模块，各模块能够自由组合，装置迁移应用效率高，可在一台实验装置上完成直流电机、交流电机等多种电机的实验，能够降低实验装置的引进成本。另外，通过数据远传模块将实验数据上传至云端，方便在实验过后查取、调用数据，节约实验时间，提高实验效率。提高实验效率。提高实验效率。

【技术实现步骤摘要】
一种通用开放模块化的运动控制实验装置


[0001]本申请涉及实验装置
，尤其涉及一种通用开放模块化的运动控制实验装置。

技术介绍

[0002]目前高校的运动控制实验装置多为封闭、整体的设备，其连接常采用接线的形式，不能做到模块化，使得学生在使用过程中不能直观的看到每个功能单元，给学生的学习带来了一定的困扰。此外，目前高校的运动控制实验装置大都针对某一确切的电机，例如直流电机实验装置只能完成直流电机运动控制实验、交流电机实验装置只能完成交流电动机的运动控制实验，实验装置迁移应用效率低。若欲完成两种电机的课程实验需要两台不同的实验装置，而每一种电机的学习都要斥资配备相对应的实验装置和资源，这对高校来说是一笔很大的投入。
[0003]同时，目前所存在的高校运动控制实验装置大都缺乏数据自动记录和保存的功能，往往只能通过拍摄的方式来记录实验数据图，试验结束后拍摄的很多图片不易区分，并且拍照质量参差不齐，给后续数据处理阶段带来了极大的不便。

技术实现思路

[0004]本申请提供了一种通用开放模块化的运动控制实验装置，其技术目的是提高运动控制实验装置的利用率，降低运动控制实验装置的成本。
[0005]本申请的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：
[0006]一种通用开放模块化的运动控制实验装置，包括硬件模块和软件模块，所述硬件模块包括电机控制模块、数据采集模块、数据远传模块和电源模块，所述电源模块向电机控制模块、数据采集模块和数据远传模块供电，所述电机控制模块与所述数据采集模块和所述数据远传模块均连接；所述软件模块包括数据查看模块和数据监测报警模块，所述数据查看模块和所述数据监测报警模块与所述数据远传模块连接。
[0007]进一步地，所述电机控制模块包括控制模块、驱动器和电机模块，所述控制模块与所述驱动器连接，所述驱动器与所述电机模块连接，所述电机模块与所述数据采集模块连接，所述数据采集模块与所述控制模块连接，所述控制模块与所述数据远传模块连接。
[0008]进一步地，所述控制模块与所述数据采集模块和所述数据远传模块均通过RS485进行通信。
[0009]进一步地，所述驱动器和所述电源模块均为封装模块。
[0010]进一步地，所述电源模块由单相半控桥式整流电路构成，当电源模块由1个单相半控桥式整流电路构成时，用于直流PWM调速；当电源模块由2个单相半控桥式整流电路构成时，用于实现电机的四象限运行控制；当电源模块由3个单相半控桥式整流电路构成时，用于组成三相桥式逆变电路。
[0011]进一步地，所述所述数据采集模块包括电压传感器、电流传感器、转速传感器和温
度传感器，所述转速传感器为三路霍尔传感器。
[0012]本申请的有益效果在于：本申请所述的通用开放模块化的运动控制实验装置，包括硬件模块和软件模块，所述硬件模块包括电机控制模块、数据采集模块、数据远传模块和电源模块，所述软件模块包括数据查看模块和数据监测报警模块。采用开放模块化的思想，依托于独立设计的电源模块，各模块能够自由组合，装置迁移应用效率高，可在一台实验装置上完成直流电机、交流电机等多种电机的实验，能够降低实验装置的引进成本。
[0013]另外，通过数据远传模块将实验数据上传至云端，方便在实验过后查取、调用数据，节约实验时间，提高实验效率。同时，数据监测报警模块能够处理自动预警功能，采用“报警死区”的设计思想，增加了报警的可靠性，提高了实验设备的安全性。
[0014]最后，本申请中所有模块间的通讯接口均被引出，使得模块间的通讯对使用者清晰可见，让实验过程不再是黑箱。
附图说明
[0015]图1为驱动器的示意图；
[0016]图2为数据采集模块的示意图；
[0017]图3为电源模块的示意图；
[0018]图4为本申请所述运动控制实验装置的示意图；
[0019]图5为本申请实施例的示意图。
具体实施方式
[0020]下面将结合附图对本申请技术方案进行详细说明。
[0021]如图4所示，本申请所述的通用开放模块化的运动控制实验装置包括硬件模块和软件模块，所述硬件模块包括电机控制模块、数据采集模块、数据远传模块和电源模块，所述电源模块向电机控制模块、数据采集模块和数据远传模块供电，所述电机控制模块与所述数据采集模块和所述数据远传模块均连接；所述软件模块包括数据查看模块和数据监测报警模块，所述数据查看模块和所述数据监测报警模块与所述数据远传模块连接。
[0022]作为具体实施例地，所述电机控制模块包括控制模块、驱动器和电机模块，驱动器如图1所示，该驱动器包括6路IGBT驱动和三相桥式逆变电路，对电机模块M进行驱动。所述控制模块与所述驱动器连接，所述驱动器与所述电机模块连接，所述电机模块与所述数据采集模块连接，所述数据采集模块与所述控制模块连接，所述控制模块与所述数据远传模块连接。
[0023]由于驱动器、电机模块和电源模块均为封装模块，使得实验者可按照需求自由组合，在一套装置上即可完成多种电机的实验，提高了装置的利用率，降低了在运动控制实验装置上的投入。
[0024]作为具体实施例地，控制模块选用华大HC32F460KETA，具有四个USART，且轮询式总线矩阵支持多个总线主机同时访问存储器和外设，提高运行性能，能够保证高效且稳定地与本专利技术装置中的模块化设备通讯。
[0025]作为具体实施例地，数据远传模块为4G模块，将装置的实验状态实时发送至云端，云端自动对数据进行分析，数据异常时可自动报警。此外，每组实验台的实验数据会保存在
云端，方便学生在实验后进行查取。
[0026]如图2所示，数据采集模块包括电压传感器、电流传感器、转速传感器和温度传感器，个传感器采集信息后，通过RS485总线传递给控制器。
[0027]转速传感器为三路霍尔传感器，能够准确定位转子磁极位置信息，并准确的输出电机的转速。
[0028]电流传感器和电压传感器采用具有采集并输出三相电压、电流、功率、功率因数及有功电能参数量，且提供RS485数据通信接口的模块化传感器。另外，电流传感器和电压传感器与控制模块之间采用RS485通讯，提高数据传输过程的抗干扰能力和可靠性，并配有引出RS485通讯接口，便于使用者监测通讯数据。
[0029]作为具体实施例地，电机模块为交流电机。则电压传感器用来检测交流电机的三相A、B、C电压，电流传感器用来检测交流电机的三相A、B、C电流，转速传感器用来检测交流电机转子的转速n，温度传感器用来检测交流电机的温度。
[0030]如图3所示，电源模块由单相半控桥式整流电路构成，单相半控桥式整流电路作为基础单元，使得电源模块能够自由组合。一个单相半控桥式整流电路可用作直流电机的PWM调速，两个单相半控桥式整流电路可组成H桥电路，三个单相半控桥式整流电路可组成三相桥式逆变电路，为实验过程种的电机、设备提供了可靠稳定的电源。
[0031]作为具体实本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种通用开放模块化的运动控制实验装置，其特征在于，包括硬件模块和软件模块，所述硬件模块包括电机控制模块、数据采集模块、数据远传模块和电源模块，所述电源模块向电机控制模块、数据采集模块和数据远传模块供电，所述电机控制模块与所述数据采集模块和所述数据远传模块均连接；所述软件模块包括数据查看模块和数据监测报警模块，所述数据查看模块和所述数据监测报警模块与所述数据远传模块连接。2.如权利要求1所述的运动控制实验装置，其特征在于，所述电机控制模块包括控制模块、驱动器和电机模块，所述控制模块与所述驱动器连接，所述驱动器与所述电机模块连接，所述电机模块与所述数据采集模块连接，所述数据采集模块与所述控制模块连接，所述控制模块与所述数据远传模块连接。3.如权利要求2所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：夏芝乾，郝立，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：