一种机电设备在线测试装置及其测试系统以及测试方法与流程

本发明涉及机电设备在线测试技术领域，具体是涉及了一种机电设备在线测试装置及其测试系统以及测试方法。

背景技术：

机械电子一体化设备,或简化为电子设备,是现有最广泛应用设备。这些设备可以是购买的商品，可以是自己组装，也可是自己制作。无论是哪种设备，如果记录设备运行状态的话,就要一个装置。因此，提出一种能够对设备运行性能进行评估系统。这里的设备运行状态包括硬件和软件。但是，和一类现有的运行检测设备是截然不同的：一类现有的运行检测设备是以要检测的设备的核心部件为中心，再搭建和添加测试环境与测试部件，两者合为一个系统。

但是，这种现有的运行检测设备，所用的器件较多，价格较为昂贵，开发过程时间长，还需要对具体的检测线路进行复杂的布置。

技术实现要素：
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本发明的目的是为了提供一种在机电设备运行时另加检测部件进行运行分析和后续管理的机电设备在线测试装置及其测试系统以及测试方法。

所述目的是通过如下方案实现的，

一种机电设备在线测试装置，通过线缆与被检测的机电设备相连，其特征在于：包括有

信号接收单元，用于接收机电设备上发送的信号并将其转换成数据传输，

数据融合与性能判定单元，用于接收信号接收单元传输的数据并进行融合和性能判定，

通信模块，用于将经过融合与性能判定后的数据反馈至控制端， 以便检测人员读取。

作为本发明的改进，所述信号接收单元包括了

第一电压电流传感器与处理电路，与机电设备上的控制电源耦接，用于接收控制电源的电压与电流即时数据；

程序运行信号接收电路，与机电设备的微处理器部分耦接，用于接收微处理器部分的程序运行信号；

第二电压电流传感器与处理电路，与机电设备上的主电源耦接，用于接收主电源的电压与电流即时数据；

电动机参数传感器与处理电路，与机电设备上的驱动电机相连，用于接收驱动电机中电机轴的旋转信号；

机械参数传感器与处理电路，与机电设备上的各种机械结构相连，用于接收机械结构的变形及加速度信号。

作为本发明的进一步改进，所述通信模块为无线通信模块。

一种采用上述机电设备在线测试装置对机电设备进行在线测试的系统，包括有

信号产生模块，所述信号产生模块集成在被监测设备上，用于产生信号并将信号通过信号线传输给微处理器；

微处理器，包括了模拟/数字转换器，中央处理器，存储器和地址总线，所述模拟/数字转换器用于接收信号产生模块的模拟信号并转换成数字信号通过地址总线汇总至中央处理器，所述中央处理器用于对数字信号进行运算从而对被监测设备做出性能判定，再将判定数据传输至存储器和通信模块；

通信模块，用于将判定数据发送至控制端供监测人员读取；

控制电源，能产生控制电压和控制电流；

电力主回路，即机电设备的主电源，能产生主回路电流和主回路电压；

作为本发明的进一步改进，所述信号产生模块包括了

机械结构，能通过传感器产生变形信号和加速度信号；

电动机参数传感器，设置在机电设备的驱动电机上，能产生电动机的参数信号；

机电设备主程序，能产生程序运行信号以及产生程序运行状态的程序。

一种采用上述的机电设备在线测试装置进行在线测试的方法，包括了如下步骤：

1)、通过电流传感器、电压传感器、编码器、三轴加速度传感器和位移传感器采用机电设备上的电流、电压、电机转速、机械结构变形量、加速度以及程序运行的模拟信号并发送至在线测试装置的微处理器上；

2)、微处理器中的模拟/数字转换器将接收到的模拟信号转成数字信号，并通过地址总线发送给中央处理器；

3)、中央处理器进行数据融合和性能判定，并将结构储存至存储器的同时发送至通信模块；

4)、通信模块将信息发送给控制端，供监测人员读取。

作为本发明的优选，步骤4)中的通信模块为无线通信模块。

与现有技术相比，本发明的优点在于：所用的器件较少，价格低廉，不需要太多的成本，开发过程时间较短，设计也相对简单，具有一定的实际应用价值。若能将其推广并大量生产，则一定会给工业生产节省大量成本，带来显著的经济效益。

附图说明：

图1是本发明中机电设备在线测试装置的整体结构示意图；

图2是图1的硬件设计示意图；

图3为LA28-NP引脚接线图；

图4为LV28-P引脚接线图。

具体实施方式：

下面结合附图详细阐述本发明优选的实施方式。

本发明提供了一种机电设备在线测试装置，该测试装置是通过线缆与被检测的机电设备相连，它包括有信号接收单元，主要用于接收机电设备上发送的信号并将其转换成数据传输，具体的，该信号接收单元包括了第一电压电流传感器与处理电路，与机电设备上的控制电源耦接，用于接收控制电源的电压与电流即时数据；程序运行信号接收电路，与机电设备的微处理器部分耦接，用于接收微处理器部分的程序运行信号；第二电压电流传感器与处理电路，与机电设备上的主电源耦接，用于接收主电源的电压与电流即时数据；电动机参数传感器与处理电路，与机电设备上的驱动电机相连，用于接收驱动电机中电机轴的旋转信号；机械参数传感器与处理电路，与机电设备上的各种机械结构相连，用于接收机械结构的变形及加速度信号。

本实施例的测试装置还包括了数据融合与性能判定单元，用于接收信号接收单元传输的数据并进行融合和性能判定；通信模块，用于将经过融合与性能判定后的数据反馈至控制端如PC端的显示器上，以便检测人员读取。这里，优选地采用无线通信模块，在保证了数据传输速度的同时，还省去了测试装置与控制端之间的布线过程，更加便捷。

采用上述机电设备在线测试装置对机电设备进行在线测试的系统，该系统包括有信号产生模块，所述信号产生模块集成在被监测设备上，用于产生信号并将信号通过信号线传输给微处理器；

微处理器，包括了模拟/数字转换器，中央处理器，存储器和地址总线，所述模拟/数字转换器用于接收信号产生模块的模拟信号并转换成数字信号通过地址总线汇总至中央处理器，所述中央处理器用于对数字信号进行运算从而对被监测设备做出性能判定，再将判定数据传输至存储器和通信模块；通信模块，用于将判定数据发送至控制端供监测人员读取；

控制电源，能产生控制电压和控制电流；

电力主回路，即机电设备的主电源，能产生主回路电流和主回路电压；

前述的所述信号产生模块包括了机械结构，能通过传感器产生变形信号和加速度信号，这里的加速度信号为X/Y/Z三轴加速度信号；电动机参数传感器，设置在机电设备的驱动电机上，能产生电动机的参数信号；机电设备主程序，能产生程序运行信号以及产生程序运行状态的程序。

这里，对于电流与电压信号的采集主要是通过电流传感器和电压传感器来实现。在本实施例中，电流传感器选用了LEM公司的LA28-NP多量程传感器。LEM电流传感器模块是瑞士LEM公司推出的电力电子器件,它可进行直流、交流、脉动电流的测量。LEM模块是一种有源电子互感器,它的突出优点在于把普通互感器与霍尔器件、电子电路有机地结合起来,既发挥了普通互感器测量范围大的优势,又利用了电子电路反应速度快的长处。LEM模块由于具有一系列优点,因而在电力电子技术的许多领域得到了广泛的应用。

LA28-NP是应用霍尔效应的闭环补偿的电流传感器，可进行直流、交流、脉动电流的测量。除此之外，与其他电流传感器相比，它也具有很大的优势：出色的精度、良好的线性度、低温漂、优秀的反应时间、频带范围宽、无插入损失、抗干扰能力强、电流过载能力强。

LA28-NP背面上方有两排的10个引脚，根据连接方式的不同我们可以选择不同的匝比，具体的连接说明如表1所示。由于交流电动机每一相的电流不大于2A，所以我们选择原边匝数为5，也就是表中的最后一种方式，以提高测量的精度。其中“+”端接+15V，“—”端接—15V，“M”端为输出电流。R_M根据自己需求输出的电压来确定阻值。

表1 LA28-NP匝比选择方式连接说明

在本实施例中，电压传感器采用的是LEM公司的LV28-P电压传感器，它与LEM的电流传感器模块原理一样并具有相同的优点。LV28-P的优势与LA28-NP一样，不同之处是对于电压测量，原边电流与被测电的比一定要通过一个由用户选择的外部电阻R₁确定,并串联在传感器原边回路上。LV28-P电压传感器不需要量程的选择，不同之处在于 要选择的一个外部电阻R₁,并串联在传感器原边回路上，LV28-P的额定电流为10mA，所以对于相电压为220V的异步电动机选取R₁为22kΩ。所示，其中“+”端接+15V，“—”端接—15V，“M”端为输出电流。R_M根据自己需求输出的电压来确定阻值。

其具体的在线检测方法包括了如下步骤：

1)、通过电流传感器、电压传感器、编码器、三轴加速度传感器和位移传感器采用机电设备上的电流、电压、电机转速、机械结构变形量、加速度以及程序运行的模拟信号并发送至在线测试装置的微处理器上；

2)、微处理器中的模拟/数字转换器将接收到的模拟信号转成数字信号，并通过地址总线发送给中央处理器；

3)、中央处理器进行数据融合和性能判定，并将结构储存至存储器的同时发送至通信模块；

4)、通信模块将信息发送给控制端，供监测人员读取。

其中，步骤4)中的通信模块为无线通信模块。

以上所述使本发明的优选实施方式，对于本领域的普通技术人员来说不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干变型和改进，这些也应视为本发明的保护范围。