一种闭环步进电机及其驱动器的测试系统的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种闭环步进电机及其驱动器的测试系统，包括微控制器、触摸屏、驱动控制电路、报警接口电路、振动检测接口电路、电压检测电路、电流检测电路和编码器接口电路，触摸屏接微控制器，报警接口电路的输出端、振动检测接口电路的输出端、电压检测电路的输出端、电流检测电路的输出端和编码器接口电路的输出端分别接微控制器；微控制器的控制信号输出端接驱动控制电路。本发明的测试系统结构简单、集成度高、操作简便。
【专利说明】
一种闭环步进电机及其驱动器的测试系统
[技术领域]
[0001]本发明涉及闭环步进电机及其驱动器测试，尤其涉及一种闭环步进电机及其驱动器的测试系统。
[【背景技术】]
[0002]随着技术不断成熟，由闭环步进电机及其驱动器构成的闭环步进电机驱动系统得到广泛应用。闭环步进电机与开环步进电机的区别在闭环步进电机比开环步进电机多安装了编码器作为反馈，编码器作为关键部件，是闭环步进电机驱动系统的性能的影响因素之一。在生产流程中，检验闭环步进电机及其驱动器的质量和功能的完整性，尤其重要，如检查确认其各项技术指标是否符合标准要求，因此闭环步进电机及其驱动器测试技术有着非常重要的作用。
[0003]目前，大多数闭环步进电机的传统检验办法是，使用一个合格的闭环步进驱动器进行驱动，如果闭环步进电机正常运行，说明闭环步进电机的编码器安装及引线正确；否则，需检查安装及引线是否正确，重新测试。
[0004]闭环步进驱动器主要有脉冲、方向、使能、报警、欠压、过压、过流等功能，大多数闭环步进驱动器的功能测试办法为，操作工通过外加控制器给闭环步进电机驱动器发送脉冲、方向、使能信号，通过目测或标记来观察驱动器的运行状态，从而判定闭环步进电机驱动器的功能是否符合设计要求。
[0005]申请号为CN201410593584.8的发明公开了一种步进电机驱动器的测试方法和步进电机驱动器测试工装，该方法包括:当接收到用户输入的开环功能测试请求时，响应所述开环功能测试请求，一键控制步进电机驱动器开环驱动步进电机运转，以及采集并输出所述步进电机当前的运行信息；当接收到用户输入的闭环功能测试请求时，响应所述闭环功能测试请求，一键控制所述步进电机驱动器闭环驱动所述步进电机运转，以及采集并输出所述步进电机当前的运行信息，以提高步进电机驱动器的测试过程的自动化程度。
[0006]该发明公开的步进电机驱动器的测试方法和步进电机驱动器测试工装是由多种不同工具组合而成的测试工装，结构复杂，集成度低，不便于携带，操作复杂，功能单一。
[
【发明内容】
]
[0007]本发明要解决的技术问题是提供一种结构简单、集成度高、操作简便的闭环步进电机及其驱动器的测试系统。
[0008]为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是，一种闭环步进电机及其驱动器的测试系统，包括微控制器、触摸屏、驱动控制电路、报警接口电路、振动检测接口电路、电压检测电路、电流检测电路、编码器接口电路、EEPROM电路和保护(欠压、过压、过流)测试电路，触摸屏连接微控制器，报警接口电路的输出端、振动检测接口电路的输出端、电压检测电路的输出端、电流检测电路的输出端和编码器接口电路的输出端分别接微控制器;微控制器的控制信号输出端接驱动控制电路;微控制器的保护测试信号输出端接保护(欠压、过压、过流)测试电路;EEPROM电路与微控制器连接。
[0009]以上所述的测试系统，其中，
[0010]触摸屏作为主机，与用户直接交互，接收用户输入测试请求，根据用户的测试请求，实现功能测试;接收从机反馈信息，并显示；
[0011 ]驱动控制电路接收微控制器发来的脉冲、方向、使能信号，进行电气隔离，再传送给被测对象；
[0012]编码器接口电路接收被测对象的编码器信号，并传送给微控制器；
[0013]振动检测接口电路连接振动传感器，采集电机在不同速度下的振动数据；
[0014]报警接口电路接收被测对象的报警信号，并传送给微控制器；
[0015]电压检测电路与微控制器的ADC采样模块和被测对象的被测点连接，将被测对象的被测点的电压信号传送给微控制器；
[0016]电流检测电路与微控制器的ADC采样模块和被测对象的电机相线相连接，将被测对象的电流信号转化为电压信号传至微控制器；
[0017]EEPROM电路与微控制器的I2C读写模块连接，用于存储数据，微控制器可对其进行读写操作；
[0018]保护(欠压、过压、过流)测试电路分别与微控制器的保护测试模块、被测对象的电源接口及电机相线接口连接，接收微控制器的保护测试模块的测试信号，对被测对象进行保护功能检测。
[0019]以上所述的测试系统，微控制器包括运动控制模块、编码器读取模块、驱动控制模块、报警读取模块、ADC采样模块、12C读写模块、保护测试模块、Modbus串口模块;运动控制模块包括驱动器功能测试模块、编码器测试模块和驱动器老化测试模块。
[0020]以上所述的测试系统，运动控制模块包括:
[0021]401、被测对象的电路板上电压测试处理判断及报警；
[0022]402、被测对象的报警信号处理；
[0023]403、控制驱动器运行模式选择；
[0024]404、驱动器方向选择；
[0025]405、驱动器使能测试；
[0026]406、驱动器报警功能测试；
[0027]407、编码器误差处理；
[0028]408、电流信号处理；
[0029]409、振动信号处理；
[0030]410、保护功能测试。
[0031]以上所述的测试系统，
[0032]驱动器功能测试模块包括:
[0033]401、被测对象的电路板上电压测试处理判断及报警；
[0034]403、控制驱动器运行模式选择；
[0035]404、驱动器方向选择；
[0036]405、驱动器使能测试；
[0037]406、驱动器报警功能测试；
[0038]407、编码器误差处理；
[0039]408、电流信号处理；
[0040]409、振动信号处理；
[0041 ] 410、保护功能测试。
[0042]编码器测试模块包括:
[0043]403、控制驱动器运行模式选择；
[0044]404、驱动器方向选择；
[0045]407、编码器误差处理；
[0046]驱动器老化测试模块包括:
[0047]402、被测对象的报警信号处理；
[0048]403、控制驱动器运行模式选择；
[0049]404、驱动器方向选择；
[0050]407、编码器误差处理。
[0051]以上所述的测试系统，
[0052]驱动控制模块与驱动控制电路连接，执行运动控制模块的控制指令，控制驱动控制电路；
[0053]编码器读取模块与编码器接口电路连接，将编码器接口电路的电信号转化为数值信号，并判断被测编码器的运行状态，传至运动控制模块处理，最后传至触摸屏，进行显示；
[0054]报警读取模块与报警接口电路连接，读取报警接口电路的电平信号，并传至运动控制模块处理，最后传至触摸屏，进行显示；
[0055]ADC采样模块与ADC采样电路连接，将接收到的电压信号、电流信号、振动信号，转化为数字量，传至运动控制模块处理，最后传至触摸屏，进行显示；
[0056]I2C读写模块与EEPROM电路连接，将所述的编码器读取模块、报警读取模块、ADC采样模块等处理后的数据，传至EEPROM中；也读取EEPROM中相关数据；
[0057]保护测试模块与保护(欠压、过压、过流)测试电路连接，可分别对被测对象的欠压、过压、过流等保护功能进行测试。
[0058]以上所述的测试系统，进行测试时，驱动控制电路的第一光耦驱动电路接驱动器的脉冲信号输入接口，第二光耦驱动电路接驱动器的方向信号输入接口，第三光耦驱动电路接驱动器的使能信号输入接口；报警接口电路接驱动器的报警信号输出接口，电压检测电路接驱动器的电压测试点；电流检测电路接驱动器的电机接线端口和闭环步进电机的线路，编码器接口电路接闭环步进电机的编码器，振动检测接口电路接闭环步进电机上的振动传感器，保护(欠压、过压、过流)测试电路接驱动器的供电电源。
[0059]以上所述的测试系统，自动测试的顺序如下:
[0060]801、对驱动器多个被测点电压一次性同时检测，所采集的电压值与预定参考值进行对比，根据所设定误差范围确定是否符合要求，并于触摸屏上显示测试结果，如果有其中一项测试结果测试结果超出误差范围，则终止自动检测，同时报警；
[0061]802、对驱动器的输出电流(第一次上电对齐电流)进行检测，将设定的电流值与采样值比较，于触摸屏上显示电流曲线，测试结果在设定的误差范围内，则提示正常，测试结果超出误差，则终止自动检测，并报警；
[0062]803、对驱动器进行脉冲功能进行测试，采用单向固定脉冲连续运行测试方式，同时读取编码器的反馈值，获取驱动器所控制的电机的运行状态，判断驱动器的脉冲功能是否正常，如果测试结果超出误差，终止自动检测，并显示结果同时报警；
[0063]804、对驱动器的输出电流(正常旋转电流)进行检测，预先存储不同速度下(如30rpm、60rpm、120rpm等三个速度)电流曲线值，依次在三种不同速度下电流值，采样两个正弦周期的采样值，与参考值进行比较，同时于触摸屏上显示电流曲线，测试结果在设定的误差范围内，则提示正常，测试结果超出误差，则终止自动检测，并报警；
[0064]805、对驱动器的方向功能进行测试，采用往复固定脉冲连续运行测试方式，同时读取编码器的反馈值，获取驱动器所控制的电机的运行状态，判断驱动器的方向功能是否正常，如果测试结果超出误差，则终止自动检测，并显示结果同时报警；
[0065]806、对驱动器的使能功能进行测试，采用单向固定脉冲连续运行测试方式，同时读取编码器的反馈值，获取驱动器所控制的电机的，根据结果，判断驱动器的使能功能是否正常，如判断为异常，则终止自动检测，并显示结果同时报警；
[0066]807、对驱动器的报警功能进行测试，采用单向固定脉冲连续运行测试方式，同时给使能信号，让驱动器属于脱机状态;在设定的时间内，如果测试系统接收到驱动器的报警输出信号，确认驱动器报警功能正常并提示，相反，则终止自动检测，并报警提示；
[0067]808、对电机振动进行检测，根据系统所带的振动传感器采集电机在不同速度下的振动速度值，按设定的参考值进行自动判断，显示测试结果和判断提示；
[0068]809、对驱动器进行欠压保护测试，自动切换驱动器供电电源(电压值〈驱动器的欠压保护阈值)，在设定时间内，如果测试系统接收到驱动器的报警输出信号，确认驱动器的欠压保护功能正常并提示，相反，则报警提示；
[0069]8010、对驱动器进行过压保护测试，自动切换驱动器供电电源(电压值〉驱动器的过压保护阈值)，在设定时间内，如果测试系统接收到驱动器的报警输出信号，确认驱动器的过压保护功能正常并提示，相反，则报警提示；
[0070]8011、对驱动器进行过流保护测试，启动电机相线短路，在设定时间内，如果测试系统接收到驱动器的报警输出信号，确认驱动器的过流保护功能正常并提示，相反，则报警提示。
[0071]以上所述的测试系统，编码器测试时，闭环步进电机当作开环电机使用，测试步骤如下:
[0072]901、单向测试:先慢速、后快速，重复多次测试，测试系统总共发送设定的脉冲个数，控制闭环步进电机运行，同时采集编码器值，通过编码器接口的电平变化，与所发送脉冲个数进行对比，判断编码器安装是否正常；
[0073]902、往复快速测试:测试系统发送设定的脉冲个数，控制闭环步进电机运行，同时采集编码器值，与所发送脉冲个数进行对比，判断编码器的重复性。
[0074]以上所述的测试系统，串行连接复数台驱动器进行老化测试;测试时对驱动器设定包括运动曲线，速度和/或方向的不同运动状态。
[0075]本发明闭环步进电机及其驱动器测试系统具有高集成度、结构简单、操作简使等特点。[【附图说明】]
[0076]下面结合附图和【具体实施方式】对本发明作进一步详细的说明。
[0077]图1是本发明实施例测试系统的原理框图。
[0078]图2是本发明实施例MCU控制模块的软件架构图。
[0079]图3是本发明实施例测试系统模块连接的原理框图。
[0080]图4是本发明实施例测试系统的连接框图。
[0081 ]图5是本发明实施例驱动器自动测试流程图。
[0082]图6是本发明实施例编码器测试模块硬件连接框图。
[0083]图7是本发明实施例编码器自动测试流程图。
[0084]图8是本发明实施例老化测试接线图。
[【具体实施方式】]
[0085]本发明实施例闭环步进电机及其驱动器测试系统的结构和原理如图1至图8所示。
[0086]如图1所示，测试系统包括微控制器(MCU控制模块)、触摸屏、驱动控制电路、报警接口电路、振动检测接口电路、电压检测电路、电流检测电路、编码器接口电路、串口通信电路、EEPROM电路和保护(欠压、过压、过流)测试电路。
[0087]触摸屏通过串口通信电路接M⑶控制模块，报警接口电路的输出端、振动检测接口电路的输出端、电压检测电路的输出端、电流检测电路的输出端和编码器接口电路的输出端分别接MCU控制模块;MCU控制模块的控制信号输出端接驱动控制电路;微控制器的保护测试信号输出端接保护(欠压、过压、过流)测试电路;EEPROM电路与微控制器连接。
[0088]其中，
[0089]触摸屏，与串口通信接口电路连接，作为主机，与用户直接交互，接收用户输入测试请求，根据用户的测试请求，实现功能测试;接收从机反馈信息，并直接显示。
[0090]驱动控制电路，用于接收MCU控制模块发来的脉冲、方向、使能信号，进行电气隔离，再传送给被测对象。
[0091 ]编码器接口电路，用于接收被测对象的编码器信号，并传送给MCU控制模块的编码器读取模块。
[0092]振动检测接口电路，连接振动传感器，采集电机在不同速度下的振动数据，转化成电压信号，并传送给MCU控制模块的ADC采样模块。
[0093]报警接口电路，用于接收被测对象的报警信号，并传送给MCU控制模块的报警读取模块。
[0094]电压检测电路，与MCU控制模块的ADC采样模块和被测对象的被测点连接，将被测对象的被测点的电压信号传送给MCU控制模块的ADC采样模块。
[0095]电流检测电路，与MCU控制模块的ADC采样模块和被测对象的电机相线相连接，将被测对象的电流信号转化为电压信号传至MCU控制模块的ADC采样模块。
[0096]串口通信电路，用于连接M⑶控制模块与触摸屏，接收触摸屏发来的数据并传送给MCU控制模块的Modbus串口模块，并接收MCU控制模块的Modbus串口模块的数据并传送给触摸屏。
[0097]EEPROM电路，用于储存数据，与I2C读写模块连接，进行数据读写。
[0098]保护(欠压、过压、过流)测试电路分别与微控制器的保护测试模块、被测对象的电源接口及电机相线接口连接，接收微控制器的保护测试模块的测试信号，对被测对象进行保护功能检测。
[0099]如图2和图3所示，微控制器的系统软件包括运动控制模块、编码器读取模块、驱动控制模块、报警读取模块、Modbus串口模块、I2C读写模块、ADC采样模块、保护测试模块。其中运动控制模块包括驱动器功能测试模块、编码器测试模块及驱动器老化测试模块。
[0100]运动控制模块，包括驱动器功能测试模块、编码器测试模块以及驱动器老化测试模块等三种运行模式，作为从机，通过Modbus串口模块等待响应触摸屏的数据，并处理;根据实际需要，可选择其中一种运行模式，并根据相关参数，对I2C读写模块、驱动控制模块和保护测试模块进行操作;接收编码器读取模块、ADC采样模块以及报警读取模块的数据并处理;最后通过Modbus串口模块发送至触摸屏，进行显示。
[0101 ]其中，运动控制模块主要用于:
[0102]1、被测对象的电路板上电压测试处理判断及报警；
[0103]2、被测对象的报警信号处理；
[0104]3、控制驱动器运行模式选择(单向连续运行和往返连续运行)；
[0105]4、驱动器方向选择；
[0106]5、驱动器使能测试；
[0107]6、驱动器报警功能测试；
[0108]7、编码器误差处理；
[0109]8、电流信号处理；
[0110]9、振动信号处理；
[0111]10、保护功能测试。
[0112]通过对子模块的选择可实现不同的功能，例如，驱动器功能测试模块由1、3、4、5、
6、7、8、9和10等9种功能组成;编码器测试模块由3、4和7等3种功能组成;驱动器老化测试模块由2、3、4和7等功能组成。
[0113]另外，其他子模块的功能如下:
[0114]Modbus串口模块，与串口通信接口电路连接，用于接收触摸屏所发送的数据，和向触摸屏发送数据。
[0115]驱动控制模块，与驱动器控制电路连接，执行运动控制模块的相应控制指令，从而控制驱动控制电路。
[0116]编码器读取模块，与编码器接口电路连接，将编码器接口电路的电信号转化为具体的数值，并判断被测编码器的运行状态，传至运动控制模块处理，最后通过Modbus串口模块传至触摸屏，进行显示。
[0117]报警读取模块，与报警接口电路连接，读取报警接口电路的电平信号，并传至运动控制模块处理，最后通过Modbus串口模块模块传至触摸屏，进行显示。
[0118]I2C读写模块，与EEPROM电路连接，可对外扩存储器进行读写数据。
[0119]ADC采样模块，与ADC采样电路连接，用于接收并将电压信号的模拟量、电流信号、振动信号，并将其转化为数字量，传至运动控制模块处理，最后通过Modbus串口模块传至触摸屏，进行显示。
[0120]保护测试模块与保护(欠压、过压、过流)测试电路连接，可分别对被测对象的欠压、过压、过流等保护功能进行测试。
[0121 ]闭环步进电机及驱动器测试系统的控制策略为一键自动检测和单步人工检测。
[0122]—键自动检测，即当接收到用户驱动器测试时，测试系统自动根据用户设定参数，依次测试驱动器的被测点电压、相电流、使能、脉冲、方向、报警、欠压、过压、过流等功能，并依次显示测试结果；例如，当接收到用户电机编码测试时，测试系统自动根据用户设定参数，依次测试电机编码器的正、反向的反馈值、及误差值，并依次显示测试结果。
[0123]单步人工检测，即用户可根据自己的检测需求对驱动器或编码器进行选择性功能测试。
[0124]当用户选择自动测试模式时，即当接收到用户驱动器测试时，测试系统自动根据用户设定参数或默认参数，进行自动测试。
[0125]如图4所示，进行驱动器测试，需要将测试系统与被测对象进行一一对应相连接，如，驱动控制电路的第一光耦驱动电路接驱动器的脉冲信号输入接口，第二光耦驱动电路接驱动器的方向信号输入接口，第三光耦驱动电路接驱动器的使能信号输入接口 ；报警接口电路接驱动器的报警信号输出接口，电压检测电路接驱动器的电压测试点；电流检测电路接驱动器的电机接线端口和闭环步进电机的线路，编码器接口电路接闭环步进电机的编码器，振动检测接口电路接闭环步进电机上的振动传感器，保护(欠压、过压、过流)测试电路接驱动器供电电源端。
[0126]测试过程如图5所示:
[0127]1、被测对象被测点电压(15￥、5￥、3.3￥、￥代€(1.0￥-1.5￥))等四种，一次性同时检测，确保被测对象的电源工作正常，按照每一种电压的误差范围(±1%或±5%，可设定)进行检测，如果符合这一要求，则显示测试结果及提示正常，如果测试结果超出误差，将终止自动检测，并显示结果同时报警提示，便于用户检修；
[0128]2、在完成步骤I基础上，进行被测对象的输出电流(第一次上电对齐电流)检测，根据设定电流值，与系统采样值相比较，并于触摸屏上显示电流曲线，测试结果在一定误差范围(±1%或±5%，可设定)内，则显示测试结果及提示正常，如果测试结果超出误差，将终止自动检测，并显示结果同时报警提示，便于用户检修；
[0129]3、在完成步骤2基础上，进行被测对象的脉冲功能测试，采用单向固定脉冲(I圈或多圈，可设定)连续运行测试方式，同时读取编码器的反馈值，即被测对象所控制的电机的运行状态(脉冲数和速度)并处理，根据结果，判断被测对象的脉冲功能是否正常，并显示提示，如果测试结果超出误差，将终止自动检测，并显示结果同时报警提示，便于用户检修；
[0130]4、在完成步骤3基础上，对驱动器的输出电流(正常旋转电流)进行检测，间隔一定时间，依次使电机在不同速度下(30rpm、60rpm、120rpm等三个速度)运行，同时在每一速度下采样两个正弦周期的采样值，并与参考值进行比较，同时于触摸屏上显示电流曲线，如果测试结果在设定的误差范围内，则提示正常，测试结果超出误差，则终止自动检测，并报警；
[0131]5、在完成步骤4基础上，进行被测对象的方向功能测试，采用往复固定脉冲(I圈或多圈)连续运行测试方式，同时读取编码器的反馈值，即被测对象所控制的电机的运行状态(方向)并处理，根据结果，判断被测对象的方向功能是否正常，并显示提示，否则将终止自动检测，并显示结果同时报警提示，便于用户检修；
[0132]6、在完成步骤5基础上，进行被测对象的使能功能测试，采用单向固定脉冲(I圈或多圈)连续运行测试方式，同时读取编码器的反馈值，即被测对象的运行状态(脉冲数)并处理，根据结果，判断被测对象的使能功能是否正常，并显示提示，否则将终止自动检测，并显示结果同时报警提示，便于用户检修；
[0133]7、在完成步骤6基础上，进行被测对象的报警功能测试，采用单向固定脉冲连续运行测试方式，同时给使能信号，让被测对象属于脱机状态，当被测对象接收脉冲个数超过设定位置报警阈值时，被测对象报警功能启动，在一定时间内，如果测试系统接收被测对象的报警输出信号，贝呲功能正常并提示，相反，将终止自动检测，并显示结果同时报警提示，便于用户检修；
[0134]8、在完成步骤7基础上，进行电机振动检测，根据系统所带的振动传感器采集电机在不同速度下的振动速度值，结合预存参考值(电动机振动诊断标准)，进行自动判断，显示测试结果和判断提示。
[0135]9、在完成步骤8基础上，对驱动器进行欠压保护测试，自动切换驱动器供电电源(电压值〈驱动器的欠压保护阈值)，在设定时间内，如果测试系统接收到驱动器的报警输出信号，确认驱动器的欠压保护功能正常并提示，相反，则报警提示；
[0136]10、在完成步骤9基础上，对驱动器进行过压保护测试，自动切换驱动器供电电源(电压值〉驱动器的过压保护阈值)，在设定时间内，如果测试系统接收到驱动器的报警输出信号，确认驱动器的过压保护功能正常并提示，相反，则报警提示；
[0137]11、在完成步骤10基础上，对驱动器进行过流保护测试，启动电机相线短路，在设定时间内，如果测试系统接收到驱动器的报警输出信号，确认驱动器的过流保护功能正常并提示，相反，则报警提示；
[0138]通过以上11点测试，可完成一次被测对象的整体性功能测试，排除各项可能存在的问题，减少人员干预，提高自动化程度，并可作为验证被测对象的性能是否满足设计要求的重要辅助判据。
[0139]如图6所示，编码器测试时，测试系统与开环步进驱动器及被测闭环步进电机连接，闭环步进电机当作开环电机使用，把编码器线连接入测试系统的编码器接口；测试过程如图7所示:
[0140]1、单向测试，先慢速( = Irps)后快速(>5rps)，重复几次测试，测试系统总共发送固定脉冲个数(4000个)，控制闭环步进电机运行，同时采集编码器值，通过编码器接口的电平变化，并且与所发送脉冲个数进行对比，判断编码器安装是否正常，并显示提示，如果不正常，将终止自动检测，并报警提示，便于用户检修；
[0141]2、往复快速(>5rps)测试，测试系统总共发送固定脉冲个数(默认4000个，可修改)，控制闭环步进电机运行，同时采集编码器值，并且与所发送脉冲个数进行对比，判断编码器的重复性，并显示提示，如果不正常，将终止自动检测，并报警提示，便于用户检修；
[0142]老化测试的接线如图8所示，老化测试模块可串行连接50台步进驱动器进行老化测试。
[0143]1、测试时对被测对象设定不同运动状态，包括运动曲线，速度，方向等；
[0144]2、如有驱动器异常，则在线进行提示；
[0145]3、可同时每一台被测对象进行温度检测。
[0146]本发明以上实施例闭环步进电机及驱动器测试系统针对闭环步进电机及其驱动器所需检测功能，采用ARM(或DSP)微控制器为核心，触摸屏为人机界面，具有驱动器测试、编码器测试及老化测试功能的一体化的测试系统。其中，通过触摸屏可选择不同测试模式。驱动器测试模式具有驱动器的板上电压测试、驱动输出电流检测、控制驱动器运行模式、方向功能测试、使能测试、驱动器报警测试、电机振动测试、保护功能测试等功能，对驱动器的功能进行完整性测试;编码器测试模式具有可选择不同方向、不同脉冲个数、运动模式情况下对编码器进行测试，并通过编码器反馈，可判断编码器的安装及引线是否正确;老化测试模式，成批量闭环步进电机及其驱动器一次性耐力测试，同时通过触摸屏监控驱动器是否报警，提高老化测试的效率;是一种自动检测，集成度高、功能多样、自动化程度有较高的集成系统。
【主权项】
1.一种闭环步进电机及其驱动器的测试系统，包括微控制器、触摸屏、驱动控制电路、报警接口电路、振动检测接口电路、电压检测电路、电流检测电路、编码器接口电路、EEPROM电路和保护测试电路，触摸屏连接微控制器，报警接口电路的输出端、振动检测接口电路的输出端、电压检测电路的输出端、电流检测电路的输出端和编码器接口电路的输出端分别接微控制器;微控制器的控制信号输出端接驱动控制电路;微控制器的保护测试信号输出端接保护测试电路;EEPROM电路与微控制器连接。2.根据权利要求1所述的测试系统，其特征在于，其中， 触摸屏作为主机，与用户直接交互，接收用户输入测试请求，根据用户的测试请求，实现功能测试;接收从机反馈信息，并显示； 驱动控制电路接收微控制器发来的脉冲、方向、使能信号，进行电气隔离，再传送给被测对象； 编码器接口电路接收被测对象的编码器信号，并传送给微控制器； 振动检测接口电路连接振动传感器，采集电机在不同速度下的振动数据，并传送给微控制器； 报警接口电路接收被测对象的报警信号，并传送给微控制器； 电压检测电路与微控制器的ADC采样模块和被测对象的被测点连接，将被测对象的被测点的电压信号传送给微控制器； 电流检测电路与微控制器的ADC采样模块和被测对象的电机相线相连接，将被测对象的电流信号转化为电压信号传至微控制器； EEPROM电路与微控制器的I2C读写模块连接，用于存储数据，微控制器可对其进行读写操作； 保护测试电路分别与微控制器的保护测试模块、被测对象的电源接口及电机相线接口连接，接收微控制器的保护测试模块的测试信号，对被测对象进行保护功能检测。3.根据权利要求2所述的测试系统，其特征在于，微控制器包括运动控制模块、编码器读取模块、驱动控制模块、报警读取模块、ADC采样模块、I2C读写模块、保护测试模块、Modbus串口模块;运动控制模块包括驱动器功能测试模块、编码器测试模块和驱动器老化测试模块。4.根据权利要求3所述的测试系统，其特征在于，运动控制模块包括: 401、被测对象的电路板上电压测试处理判断及报警； 402、被测对象的报警信号处理； 403、控制驱动器运行模式选择； 404、驱动器方向选择； 405、驱动器使能测试； 406、驱动器报警功能测试； 407、编码器误差处理； 408、电流信号处理； 409、振动信号处理； 410、保护功能测试。5.根据权利要求4所述的测试系统，其特征在于， 驱动器功能测试模块包括: 401、被测对象的电路板上电压测试处理判断及报警； 403、控制驱动器运行模式选择； 404、驱动器方向选择； 405、驱动器使能测试； 406、驱动器报警功能测试； 407、编码器误差处理； 408、电流信号处理； 409、振动信号处理； 410、保护功能测试； 编码器测试模块包括: 403、控制驱动器运行模式选择； 404、驱动器方向选择； 407、编码器误差处理； 驱动器老化测试模块包括: 402、被测对象的报警信号处理； 403、控制驱动器运行模式选择； 404、驱动器方向选择； 407、编码器误差处理。6.根据权利要求3所述的测试系统，其特征在于， 驱动控制模块与驱动控制电路连接，执行运动控制模块的控制指令，控制驱动控制电路； 编码器读取模块与编码器接口电路连接，将编码器接口电路的电信号转化为数值信号，并判断被测编码器的运行状态，传至运动控制模块处理，最后传至触摸屏，进行显示；报警读取模块与报警接口电路连接，读取报警接口电路的电平信号，并传至运动控制模块处理，最后传至触摸屏，进行显示； ADC采样模块与ADC采样电路连接，将接收到的电压信号、电流信号、振动信号，转化为数字量，传至运动控制模块处理，最后传至触摸屏，进行显示； I2C读写模块与EEPROM电路连接，将所述的编码器读取模块、报警读取模块、ADC采样模块等处理后的数据，传至EEPROM中；也读取EEPROM中相关数据； 保护测试模块与保护测试电路连接，可分别对被测对象的欠压、过压、过流等保护功能进行测试。7.根据权利要求6所述的测试系统，其特征在于，进行测试时，驱动控制电路的第一光耦驱动电路接驱动器的脉冲信号输入接口，第二光耦驱动电路接驱动器的方向信号输入接口，第三光耦驱动电路接驱动器的使能信号输入接口 ；报警接口电路接驱动器的报警信号输出接口，电压检测电路接驱动器的电压测试点；电流检测电路接驱动器的电机接线端口和闭环步进电机的线路，编码器接口电路接闭环步进电机的编码器，振动检测接口电路接闭环步进电机上的振动传感器，保护测试电路接驱动器的供电电源。8.根据权利要求7所述的测试系统，其特征在于，自动测试的顺序如下: 801、对驱动器多个被测点电压一次性同时检测，所采集的电压值与预定参考值进行对比，根据所设定误差范围确定是否符合要求，并于触摸屏上显示测试结果，如果有其中一项测试结果超出误差范围，则终止自动检测，同时报警； 802、对驱动器的输出电流进行检测，将设定的电流值与采样值比较，于触摸屏上显示电流曲线，测试结果在设定的误差范围内，则提示正常，测试结果超出误差，则终止自动检测，并报警； 803、对驱动器进行脉冲功能进行测试，采用单向固定脉冲连续运行测试方式，同时读取编码器的反馈值，获取驱动器所控制的电机的运行状态，判断驱动器的脉冲功能是否正常，如果测试结果超出误差，终止自动检测，并显示结果同时报警； 804、对驱动器的输出电流进行检测，预先存储不同速度下电流曲线值，依次在三种不同速度下电流值，采样两个正弦周期的采样值，与参考值进行比较，同时于触摸屏上显示电流曲线，测试结果在设定的误差范围内，则提示正常，测试结果超出误差，则终止自动检测，并报警； 805、对驱动器的方向功能进行测试，采用往复固定脉冲连续运行测试方式，同时读取编码器的反馈值，获取驱动器所控制的电机的运行状态，判断驱动器的方向功能是否正常，如果测试结果超出误差，则终止自动检测，并显示结果同时报警； 806、对驱动器的使能功能进行测试，采用单向固定脉冲连续运行测试方式，同时读取编码器的反馈值，获取驱动器所控制的电机的，根据结果，判断驱动器的使能功能是否正常，如判断为异常，则终止自动检测，并显示结果同时报警； 807、对驱动器的报警功能进行测试，采用单向固定脉冲连续运行测试方式，同时给使能信号，让驱动器属于脱机状态;在设定的时间内，如果测试系统接收到驱动器的报警输出信号，确认驱动器报警功能正常并提示，相反，则终止自动检测，并报警提示； 808、对电机振动进行检测，根据系统所带的振动传感器采集电机在不同速度下的振动速度值，按设定的参考值进行自动判断，显示测试结果和判断提示； 809、对驱动器进行欠压保护测试，自动切换驱动器供电电源，在设定时间内，如果测试系统接收到驱动器的报警输出信号，确认驱动器的欠压保护功能正常并提示，相反，则报警提示； 8010、对驱动器进行过压保护测试，自动切换驱动器供电电源，在设定时间内，如果测试系统接收到驱动器的报警输出信号，确认驱动器的过压保护功能正常并提示，相反，则报警提示； 8011、对驱动器进行过流保护测试，启动电机相线短路，在设定时间内，如果测试系统接收到驱动器的报警输出信号，确认驱动器的过流保护功能正常并提示，相反，则报警提不O9.根据权利要求6所述的测试系统，其特征在于，编码器测试时，闭环步进电机当作开环电机使用，测试步骤如下: 901、单向测试:先慢速、后快速，重复多次测试，测试系统总共发送设定的脉冲个数，控制闭环步进电机运行，同时采集编码器值，通过编码器接口的电平变化，与所发送脉冲个数进行对比，判断编码器安装是否正常； 902、往复快速测试:测试系统发送设定的脉冲个数，控制闭环步进电机运行，同时采集编码器值，与所发送脉冲个数进行对比，判断编码器的重复性。10.根据权利要求6所述的测试系统，其特征在于，串行连接复数台驱动器进行老化测试;测试时对驱动器设定包括运动曲线，速度和/或方向的不同运动状态。
【文档编号】G01R31/34GK105866683SQ201610203239
【公开日】2016年8月17日
【申请日】2016年4月1日
【发明人】李寒逸, 郑铁帅
【申请人】深圳北航天汇创业孵化器有限公司