CMU3A型测控装置使用说明书

CMU3A测控装置使用说明书第1页共20页CMU3A型测控装置使用说明书凯迈（洛阳）机电有限公司（原洛阳南峰机电设备制造有限公司）CMU3A测控装置使用说明书第2页共20页CMU3A简介CMU3A是我公司立足现代科技新起点，采用先进的科技技术，吸收了我公司多年生产、科研的先进经验而开发研制的数、模结合的电涡流测控机的测控装置。它与以往我公司的类似产品相比具有以下特点：1）实现了数字操作，模拟控制体制.数字操作简单明快，逼真直观、方便简捷;模拟控制技术是我们多年使用的技术，经过实践考核，吃得透、可靠性高，在技术上有强强联合的思想.用户可以通过装在面板上的转速表和扭矩表的相关按键方便的设定、标定、监控转速、扭矩的相关参数，不用电路参数的更改去变动参数；同时系统的控制过程既稳定又迅速可靠，控制品质变优。控制系统橹棒性较高，用户基本上不需调试控制参数，方便使用。2)实现转速采集处理数字化，只要按一下转速表上的按键再不用焊电子元件，就能完成30或60个齿、运行监控、超速设定等配套要求。3)实现了扭矩采集处理电路器件先进化和标定、小数点、调零数字化，只要需要，随时都可利用“去皮”能进行扭矩零位设定。方便用户测量过程中的零位校准。4)实现PWM脉宽调制输出，细化和稳定了输出信号，提高了系统的稳定性，系统的抗躁能力、耐久性大为提高。5）系统中全部使用了开关电源，扭矩采集处理电路采用了先进的温度自动补偿和抑制比强的器件，电磁执行器电路中广泛采用了LC滤波器，扭矩采集显示的稳定性，系统温度稳定性，电磁执行机构的抗干扰性（抖动）CMU3A测控装置使用说明书第3页共20页效果良好。6）设计上增加了一块3号板，线路板中设置了一些转接点，可根据用户需要配置0-5V或0-10V模拟输出，配置0-5V或0-10V模拟输入、配置恒转速、恒扭矩、自然特性或恒电流、恒扭矩、自然特性控制方式；也可以根据需要输出转速的模拟量和数字量。还可以根据特殊要求配置458通信口输出扭矩、转速的全数字量实际值。可满足不通用户的相关要求，适配套能力大为提高。7）在输出级采用新型，大功率的IGBT管，再次提升可靠性指标。如能达到设计目标就可以做到方便耐用，经济实惠、好用抗躁。8）具有恒转速/恒电流、恒扭矩、自然特性控制方式,囊括了用户的使用要求。CMU3A测控装置使用说明书第4页共20页1．概要…………………………………………………..32．CMU3A测控装置的功能与工作原理………….……..33．主要技术指标…………………………………………64．校准与调节……………………………………………75.使用与操作……………………………………………86.常见故障及排除方法…………………………………97．图册部分……………………………………………..10感谢您选购CMU3A电涡流测功机测控装置。在安装和使用该装置前，请您仔细阅读使用说明书，掌握安装与使用的方法和要领，以免造成不必要的损失，使本设备更好地为您服务。由于现今科技的飞速发展，本产品使用说明书如有改动将不另行通知。凯迈（洛阳）机电有限公司（洛阳南峰机电设备制造有限公司）通讯地址：河南省洛阳市069信箱邮编：471003电话：0379-6338277263382775传真：[phone]电挂：河南洛阳3431网址：http：//电子信箱：[e-mail]3A测控装置使用说明书第5页共20页1、概述本测控装置与CW系列电涡流测功机配套使用，其基本功能是完成转速、扭矩信号的采集.显示。按照恒转速、恒扭矩、自然特性三种控制方式实现对电涡流测功机（制动器）的励磁控制。另外，可以向外部仪表提供转速、扭矩信息的模拟量输出和设定量的接收、执行。2、CMU3A电涡流测控装置的原理框图（见图一）CMU3A电涡流测功机测控装置是在测量显示扭矩和转速值的同时控制调节电涡流测功机，实现发动机不同工况的试验，它具有三种特性控制方式:自然特性(KL1)、恒转速控制(KL8)/恒电流和恒扭矩控制方式(KL9),有扭矩和转速数字显示，急停和超速报警指示及拉压检测转换，还有扭矩转速设定见图二。CMU3A测控装置使用说明书第6页共20页图1CMU3A工作原理框图图2前面板M信号扭矩放大处理扭矩实际值霍尔传感器（整形放大）n信号DisPIC单片机F/V比较器同相放大PID设定值主机负载功率放大、输出脉宽调制比较器锯齿波发生器KL8、9KL1KL8、9KL8KL9KL9KL8采集KL1DisPIC单片机扭矩表转速表通讯RS-485RS-485CMU3A测控装置使用说明书第7页共20页3、CMU3A的组成:CMU3A测控装置主要由以下部分组成:转速实际值采集、处理、PID伺服放大、扭矩采集处理板、报警板、特性曲线选择、开关电源、散热器组件（功率输出电路),前后面板等组成。如图三。图3CMU3A测控装置CMU3A的控制功能是通过对实际值,设定值的比较,PID伺服放大器的放大处理和输出级的功率放大来完成的。4．1．电源（底板组件）电源电路主要由开关电源T1-2、整流模块、电源滤波器、保险开关，集成块N1等组成，它提供土15V、+5V、+24V、+10V（1号板和2号板）直CMU3A测控装置使用说明书第8页共20页流电压,其中土15V电源供给集成电路、继电器和电源指示灯，+10V电源供给设定值调节器作为基准电压（1号板)和提供拉压传感器桥压（2号板）。4．2．扭矩调理部分（2号板－见图四）图42号板其主要功能：一是为扭矩传感器提供一个稳定的，温度漂移很小的电气环境。其次是将扭矩传感器测量到的扭矩信号,调理为0-10V的扭矩实际值信号，分别用于显示和控制。同时将0-10V扭矩实际电压值,送到CMU3A的后面板插座X5上给用户备用。A．扭矩信号放大电路;电涡流制动器工作时，安装在制动器上的扭矩传感器将检测到的微弱电压信号，经X8电缆传给高放大倍数,低漂移的精密放大器N2和N3进行放大,放大后的扭矩信号送至CMU3A面板上由数字表显示同送给1号板参与比较。其中R9和R12用于标定扭矩实际值的满量程。R9为粗调，R12为细调。CMU3A测控装置使用说明书第9页共20页B．调零电路由于扭矩传感器初始的不平衡输出和摆动体的左右不平衡,,以及放大器的初始零位,必须进行零位调整。调零电路由电位器R6和稳压管等组成。调节电位器R6可对扭矩信号进行粗调。日常调零可是用数字扭矩表的“去皮”功能。4．3．转速测量部分：测功机工作时,安装在制动器主轴下方的转速传感器将测得的转速信号，该信号由霍尔传感器产生，经X7电缆送到转速调理电路和转速显示表头。转速调理电路由F/V变换器为中心产生0－10V的模拟型实际值信号，然后再送到CMU3A的后面板插座X5上和控制系统的实际值一端去参与控制。被原动机带动旋转的测功机的转子轴上装有测速齿盘，为60个齿（或30个齿）,霍尔测速传感器就装在该齿盘的下方,当原动机转一周时,测功机的转子带动该齿盘亦转一周,转速传感器就接收到60个冲信号。如果该脉冲信号的频率为f(Hz),原动机的转速为n(r/Min),齿盘的齿数为Z,则:f＝n*z/60-------→f＝n可见,转速传感器输出的信号的频率即为原动机的转速。转速传感器检到的信号经CMU3A中R0、N6:A及N7等组成的电路处理,一路送给面板指示器(数字频率计)进行显示并送给后面板的X5供用户使用,另一路经频率/电压转换器N7变换成正比于转速的0--10V的直流电压,形成可用于调节控制的转速实际值同时送给后面板的X5供用户使用。CMU3A测控装置使用说明书第10页共20页4．4恒转速/恒电流及恒扭矩曲线KL8、KL9的PID伺服放大电路：PID伺服放大电路主要由N8-10等元件组成（见图五）。该电路用于恒转速/恒电流及恒扭矩特性曲线的PID调节,其中恒转速和恒电流特性曲线为二选一。图51号板设定值和实际值经N8比较放大后,一路送到P放大器。该放大器是一个反相比例放大，放大系数由电位器（R26、R27）调整。第二路输入到I放大器,它是一个反相积分放大器,其输出电压与输入信号电压的积分成比例，放大系数由电位器（R32、R33）调整。第三路输入到一个反相微分放大器的输入端,随着输入信号电压的突变,其输出端产生相应脉冲,其大小由电位器（R37、R38）调节。PID的三路输出信号同时输入到N9的13脚上，CMU3A测控装置使用说明书第11页共20页将这三路的输出电压实现相加并反相后,输入到比较器N11，去控制脉宽输出。N11：A/B,V13等组成锯齿波形成电路连同N11;D、V18而产生PWM控制信号U1光电离后输出到由V23等组成的驱动电路去推动执行级V2(安装在图四散热器上）。4．5．安全保护电路：安全保护电路主要用来保护测功机和发动机，由设置的传感器、声光报警器、以及相应的动作控制电路组成。A．超转速通过CMU3A面板上的转速表设定原动机工作的最高允许转速(误差为±50r/min),当实际值超过设定值时,测功机加报警前的负荷给原动机，油门执行器回零位，使原动机快速停车。超转速控制是为保护被测原动机飞车设置的。按转速表相关按键,将报警转速设定在某一对发动机有保护的转速值上,当转速实际值与这个转速报警值比较器高于时,转速表的12、13脚之间断开,使超速报警灯（ALM)点亮；同时通过报警板进行逻辑判断后输出控制信号,驱动继电器K4工作,使得油门执行器回零;讯响器给出声音报警，并使复位指示灯亮。B．急停：该电路的主要作用是系统出现任何意外情况时，按下面板上的上的磨菇按钮，通过报警板进行逻辑判断后输出控制信号,使发动机紧急停车。此时,测功机保持报警前的负荷给原动机，油门执行器回零位，见图六。CMU3A测控装置使用说明书第12页共20页图6报警板C．复位电路:包括上电自动复位和手动复位。上电自动复位:当电源刚一通电时，由于电容C16和电阻器R18的时间常数影响，在电路上电完毕时RS锁存器的R端的电压仍在门限一下，当上电过程中S端出现高电平时，输出OV不变,使得刚接通电源时,不致于由于触发器的上电而产生误动作。手动复位:出现故障后，RS触发器输出高电平,排除故障后RS触发器仍输出高电平,只有按了复位按钮,OV送到RS触发器的R端,RS触发器才能输出低电平(OV)，手动复位就是将RS触发器的R端接地一次解除所存。5、CMU3A的安装:CMU3A与电涡流测功机安装见图八。装置内部连线参照接线图1。图七中点画线内的部分无要求是可以不不接。安装时可再参考电缆上的标记（X1、X4、X7…..等）仔细地与后面板（见图九）上标有标记（X1、CMU3A测控装置使用说明书第13页共20页X4、X7…..等）的插座核对真确。要特别注意交流电源为单相220V,不要错接到三相380V上，那样会损坏整个装置。与外设接口是通过X5电缆进行的输入输出。图7X5电缆输入输出的定义为图八，使用时可根据具体情况决定配置。图8转速实际值(0-10V)接地端转速实际值(脉冲信号)油门设定值(α)油门实际值(α实)10.000V设定值(N、M、I)0-10V或0－5V扭矩实际值(0-10V或0-5V)CMU3A测控装置使用说明书第14页共20页6、CMU3A的标定、调试:A、使测功机和CMU3A测量调节装置处于工作准备状态。B、打开CMU3A电源，预热半小时。6、PID控制参数的调试CMU3A由于具有很高的橹棒性，因此一般不需要二次调试如出现特殊情况可按下述原测进行调试：①控制系统出现周期性振荡减小8P(恒转速）、9P（恒扭矩），减小8I(恒转速）、9I（恒扭矩）,减小8D(恒转速）、9D（恒扭矩）②达到平衡点需要的时间太长或出现恒定的控制偏差扩大8P(恒转速）、9P（恒扭矩）,扩大8I(恒转速）、9I（恒扭矩）增大8D(恒转速）、9D（恒扭矩）③出现非周期性波动减小8P(恒转速）、9P（恒扭矩），改变8I(恒转速）、9I（恒扭矩），减小8D(恒转速）、9D