专利名称：一种数字化交直流电动机拖动实验台的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种实验台，具体地讲，涉及一种数字化交直流电动机拖动实验台。
背景技术：
交直流电动机实验是电气化专业、机电专业、自动化专业的主要教学内容，目前的 教学实验装置基本以手动接线、手动控制为主，没有辅以数字化控制手段，部分重要的实验 数据无法直接获取或直观显示，且存在实验安排不便、实验耗时长等不足。普通的交直流 电机实验台一般存在体积大、接线较多、测量手段及控制手段落后等问题，学生做实验有一 定的风险性。且由于交直流电动机实验分属不同的教学内容，则需要分别配套不同的实验 设备，因此实验室建设成本高、占地面积大。此为现有技术的不足之处。
实用新型内容本实用新型要解决的技术问题是提供一种数字化交直流电动机拖动实验台。解决 了普通交直流电机实验台占地面积大、体积大、重量大、内容切换不便、接线多、耗时大、实 验风险较高、测控手段落后、实验数据不直观等问题。本实用新型采用如下技术手段实现发明目的一种数字化交直流电动机拖动实验台，包括实验桌，其特征是所述实验桌上 设置有电机拖动装置，所述电机拖动装置通过配线板连接操作屏。作为对本技术方案的进一步限定，所述电机拖动装置包括直流电动机，所述直流 电动机通过弹性联轴器一连接动态扭矩传感器，所述动态扭矩传感器通过弹性联轴器二连 接磁粉制动器，所述磁粉制动器一侧设置有测速传感器，所述磁粉制动器通过弹性联轴器 三连接三相交流异步电动机。作为对本技术方案的进一步限定，所述配线板上设置有主控开关、熔断器、交流接 触器、中间继电器、开关电源、电流传感器、模拟量输入采集模块Ml、模拟量输出模块M2、接 线端子排、励磁电流调节电阻、程控DC24V直流脉冲调速电源、程控DC220V直流脉冲调速电 源。作为对本技术方案的进一步限定，所述电机拖动装置下侧设置有底盘，所述动态 扭距传感器、磁粉制动器三相交流异步电动机的下侧都设置有垫板。底盘保证电机拖动装 置在同一个水平面上，并减少震动，垫板保证各个设备中心高度一致。作为对本技术方案的进一步限定，所述操作屏设置在所述配线板上，所述底盘和 配线板的下侧都设置有橡胶底脚。橡胶底脚15实现减震、加大摩擦、防滑等功效。与现有技术相比，本实用新型的优点和积极效果是本实验台同时具备交流电动 机和直流电动机两种实验功能，且结合了目前流行的组态软件、触摸屏、智能IO模块、RTU 模块、可控直流电源等技术，基本上所有实验的内容均采用了数字化检测及控制手段，并一 举解决了普通交直流电机实验台占地面积大、体积大、重量大、内容切换不便、接线多、耗时大、实验风险较高、测控手段落后、实验数据不直观等问题。
图1为本实用新型优选实施例的结构示意图。图2为本实用新型优选实施例的俯视图。图3为本实用新型电机拖动装置的结构示意图。图4为本实用新型配线板的结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图和优选实施例对本实用新型作更进一步的详细描述。参见图1-图4，本实用新型包括实验桌1、电机拖动装置2、操作屏3、配线板4、直 流电动机5、弹性联轴器一 6、动态扭矩传感器7、弹性联轴器二 8、磁粉制动器9、测速传感器 10、弹性联轴器三11、三相交流异步电动机12、底盘13、垫板14、橡胶底脚15。所述实验桌 1上设置有电机拖动装置2，所述电机拖动装置2通过配线板4连接操作屏3。所述电机拖动装置2包括直流电动机5，所述直流电动机5通过弹性联轴器一 6连 接动态扭矩传感器7，所述动态扭矩传感器7通过弹性联轴器二 8连接磁粉制动器9，所述 磁粉制动器9 一侧设置有测速传感器10，所述磁粉制动器9通过弹性联轴器三11连接三相 交流异步电动机12。所述配线板4上设置有主控开关DZ47/3P、熔断器RD1-RD3、交流接触器KM、 JC1-JC3、中间继电器KA1-KA3、开关电源DCMV/5A、STC-201型模块RTU、5A、IOA电流传感 器S1、S2、模拟量输入采集模块Ml、模拟量输出模块M2、接线端子排DZ1、励磁电流调节电阻 Rf、程控DC24V直流脉冲调速电源T2、程控DC220V直流脉冲调速电源Tl。所述电机拖动装置下侧设置有底盘13，所述动态扭距传感器7、磁粉制动器9、三 相交流异步电动机12的下侧都设置有垫板14。底盘13保证电机拖动装置在同一个水平面 上，并减少震动，垫板14保证各个设备中心高度一致。所述操作屏设置在所述配线板上，所述底盘和配线板的下侧都设置有橡胶底脚。 橡胶底脚15实现减震、加大摩擦、防滑等功效。本实用新型的操作屏3采用DC24V供电，运行WinCE操作系统、内嵌组态软件，是 系统唯一的人机界面，它作为数据输入、显示监控及控制终端。该操作屏具备一个标准的 LAN 口，也是工程下载口，IP地址是192. 168.0. 10。通过设置合适的IP、子网掩码、网关、 DNS后该网口也可访问因特网。该触摸屏具备USB接口，可插入优盘以进行组态工程备份和 恢复。触摸屏采用RS-485接口进行通讯，数据采集模块将传感器的实测值上传以用于显示 或监控，使用者通过该终端监控画面中的按钮、输入框实现程控操作，该终端还可按照编制 的脚本给各个智能模块下达操作指令，实现对接口设备的控制及数据采集，进而完成对整 个电机实验系统的控制。配线板4、电机拖动装置2之间的线路通过接线端子排DZl完成， 使得拆分也比较方便。电机拖动装置直观的显示在触摸屏上，线路切换也在触摸屏上完成， 操作者无需接线，整个实验过程轻松快捷、安全高效。直流电动机5用于完成直流电机启动、加载等实验内容。该设备参数如下励磁电压DC 220V，电枢电压DC 220V，电流2. 4A，功率355W，转速1500转/分钟。[0024]三相交流异步电动机12用于完成三相异步电机启动、加载、堵转等实验内容。该 设备参数如下采用星形接法，电枢电压，38(V220V，电流1. 12A/1. 93A，功率370W，转速1500转/分钟。动态扭矩传感器7用于测量电动机旋转时输出的扭矩，其参数如下量程士5N. m，正反两个方向；输出0-士5V;电源MVDC。磁粉制动器9产生负载扭矩给电动机加载，其参数如下电源DC24V ；扭矩士 5N. m，正反两个方向。测速传感器10即霍尔传感器，用于测量电动机转速，其参数如下电源10-30V， 三线制；垂直感应距离小于10mm。开关电源工作电源AC160V-250V，输出电压DCMV/5A，用于给电流传感器、扭矩 传感器、开关量输出模块、RTU模块、触摸屏、测速传感器等供电。RTU模块即“远动终端设备”，该模块主要控制交流电动机主回路、直流电动机的直 流脉宽调速电源及磁粉制动器的直流脉宽调速电源的启停，并采集主回路及被控回路的信 号反馈。还用于完成电路中单相、三相交流电参数的检测。其详细参数如下支持三表法准确测量三相交流电压、电流、有功、无功、频率、功率因数、零序电流 等电力参量，可以测量变频器输出。交流电压，三相四线制接入。具有3路独立的开关量输出(继电器无源触点输出)。6路开关量输入，也可以作为脉冲量输入实现脉冲累计，含两路高速计数。含频率测量功能。2路直流采样，可以接标准信号0-20mA。两路隔离独立串行通信接口，1个485 口，1个232 口。电流传感器两个电流传感器分别测量直流电动机工作时的电枢电流、及励磁电 流If其参数为a) 工作电源 DC24Vb) 测量电枢电流其量程直流0-10Ac) 测量励磁电流其量程直流0-5Ad) 输出信号DC0_5V模拟量输入模块Ml 该模块的多个输入通道分别检测两只电流传感器的实测值、 扭矩传感器的实测值、直流电动机电枢电压采样值，并将数据上传至触摸屏终端，用于显示 或控制分析。其参数为e) 工作电源 DC24Vf) 可采集8路模拟量，输入信号范围可设g) RS-485 通讯接 口h) 模块地址通过软件可设模拟量输出模块M2:该模块的输出信号用来调节磁粉制动器及直流电机。其参数 为i) 该模块工作电源为DCMVj) 4路模拟量输出k) 采用RS-485通讯接口[0051]1) 模块地址通过软件可设励磁电流调节电阻Rf:该系统中用来调节直流电动机励磁电流，加大励磁回路的 电阻即可减小励磁电流。直流脉宽调速电源Tl、T2:系统采用了 DC24V和DC220V两种设备，其控制信号均 为其4-20mA的电流信号，前者电压范围将在0-24V内变化；后者具有两组电压输出，其中一 组输出程随着控制信号的变化呈线性变化。本实用新型的工作流程为接通该实验台外部电源前须保证主控开关DZ47/3P处 于分断状态，操作屏3的启停按钮处于“按下”状态即断开状态。送电时先闭合主控开关 DZ47/3P，然后打开操作屏3的启停按钮，从而接通控制线路，使得主回路交流接触器KM吸 合，实现配线板4供电，操作屏3也得电启动。将实验桌1送电后，操作屏3启动并进入默认的工程操作界面，根据实验内容在触 摸屏内进行操作，选择需要启动的设备，并设置其控制信号，即可由系统自动实现用户所需 的启动、调速、加载调节、转速测量、电气参数测量等功能。要实现启动直流电机并带动扭矩传感器、磁粉制动器、交流电动机旋转的操作，只 需操作屏3画面的直流电动机下方启动按钮，并逐渐点击“ + ”以逐渐加大直流电机的电枢 电压从而提高电机转速，点击“_”则逐渐减小转速，“_”与“ + ”之间的显示框允许用户快速 输入设定值4-20 (对应0-220V)，以便快速地给直流电机施加一定的电枢电压。直流电动 机的电枢电压的控制信号为4-20mA，超出该范围的输入值均无效。当需要增加负载时，须触 摸一下负荷设备启动按钮，并点击“ + ”以逐渐加大负荷，点击“_”以逐渐减小负荷，同样的， “-”与“ + ”之间的显示框允许用户快速输入设定值4-20mA，直接控制磁粉制动器的工作电 压，从而令其输出相应的负载，磁粉制动器的控制信号也是4-20mA范围内，超出范围的输 入值均无效。三相交流电动机的启动与加载操作与直流电动机基本相似，在此不再赘述。该操作屏3中的一个特殊设计直流电机和磁粉制动器对应的启停按钮与逐步调 节按钮+、-以及数字输入框是分开控制的，也就说控制信号是单独存在的，通常与设备的 启停无关，这样可以直接按照预定的参数启停设备。操作屏3的直流电动机与交流电动机按钮已经做了软件互锁，即操作屏中的一个 电机启动按钮按下后另一个电机的按钮将会失效、被锁定、无法操作，因此两种电动机不会 同时启动或运行，大大提高了系统的安全性。当然，上述说明并非对本实用新型的限制，本实用新型也不仅限于上述举例，本技 术领域的普通技术人员在本实用新型的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也属 于本实用新型的保护范围。
权利要求1.一种数字化交直流电动机拖动实验台，包括实验桌，其特征是所述实验桌上设置 有电机拖动装置，所述电机拖动装置通过配线板连接操作屏。
2.根据权利要求1所述数字化交直流电动机拖动实验台，其特征是所述电机拖动装 置包括直流电动机，所述直流电动机通过弹性联轴器一连接动态扭矩传感器，所述动态扭 矩传感器通过弹性联轴器二连接磁粉制动器，所述磁粉制动器一侧设置有测速传感器，所 述磁粉制动器通过弹性联轴器三连接三相交流异步电动机。
3.根据权利要求1所述数字化交直流电动机拖动实验台，其特征是所述配线板上设 置有主控开关、熔断器、交流接触器、中间继电器、开关电源、电流传感器、模拟量输入采集 模块Ml、模拟量输出模块M2、接线端子排、励磁电流调节电阻、程控DC24V直流脉冲调速电 源、程控DC220V直流脉冲调速电源。
4.根据权利要求3所述数字化交直流电动机拖动实验台，其特征是所述电机拖动装 置下侧设置有底盘，所述动态扭距传感器、磁粉制动器、三相交流异步电动机的下侧都设置 有垫板。
5.根据权利要求4所述数字化交直流电动机拖动实验台，其特征是所述操作屏设置 在所述配线板上，所述底盘和配线板的下侧都设置有橡胶底脚。
专利摘要本实用新型公开了一种数字化交直流电动机拖动实验台，包括实验桌，其特征是所述实验桌上设置有电机拖动装置，所述电机拖动装置通过配线板连接操作屏。本实验台同时具备交流电动机和直流电动机两种实验功能，且结合了目前流行的组态软件、触摸屏、智能IO模块、RTU模块、可控直流电源等技术，基本上所有实验的内容均采用了数字化检测及控制手段，并一举解决了普通交直流电机实验台占地面积大、体积大、重量大、内容切换不便、接线多、耗时大、实验风险较高、测控手段落后、实验数据不直观等问题。
文档编号G09B25/02GK201918102SQ201020586250
公开日2011年8月3日 申请日期2010年11月2日 优先权日2010年11月2日
发明者王继 申请人:山东星科智能科技有限公司