转速标准装置的制造方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种转速标准装置。该装置包括：电源单元；控制单元，其包括霍尔位置传感器、FPGA模块和微处理器，所述霍尔位置传感器与FPGA模块通信连接，所述FPGA模块与所述微处理器通信连接；电机单元，包括电机、电子换相器、电机升降机构和输出转轴，所述电机与所述电子换相器电连接，与所述电机升降机构机械连接，与所述输出转轴传动连接；以及输入输出单元，其与所述微处理器通信连接，与所述电子换相器和所述电源单元电连接，其中，所述电机与所述霍尔传感器通信连接。该装置基于微型电机和FPGA技术来实现标准转速的发生和精确控制，能够完成对非接触式转速测量仪表准确可靠的转速检测校准。
【专利说明】
转速标准装置
技术领域
[0001]本实用新型涉及计量测量领域，更具体地，涉及一种用于非接触式转速测量仪表检测的转速标准装置。
【背景技术】
[0002]转速是是描述各种旋转机械运转技术性能的一个重要参量，是力学运动学计量的基础。而旋转机械的转速均需利用转速测量仪表或转速传感器及二次仪表来实现测量。其中属于工作器具的转速测量仪表被社会各行业广泛选用。比如转速测量仪表是机械行业必备的仪器之一，用来测定电机的转速或频率，常用于电机、电扇、造纸、塑料、化纤、洗衣机、汽车、飞机、轮船等制造业，涉及国民经济各个领域。各种类型的转速测量仪表及转速传感器都必须通过转速标准装置来检定或校准。
[0003]在计量测量领域，为了保证量值统一或测量准确可靠，对转速测量仪表的测量范围和测量误差进行检测是一项重要工作。在国内，转速测量仪表的传统检测往往使用无刷电机配合齿轮变速装置来组成标准转速装置，扩展转速测量上限，如中国专利“标准转速装置”(申请号:201420626207.5)所公开的。
[0004]随着近年来航空航天、医疗卫生以及一些高新技术产业的飞速发展，现有的转速标准装置在测量范围、测量精度等方面已经越来越不能满足来自国防建设和民生安全的高转速计量需求。
[0005]在现有技术中，通常使用无刷电机配合齿轮变速装置，通过多级增速来实现输出转速上限的提高。其所能达到的转速上限为100000r/min，已经不能满足常用转速测量仪的测量上限120000r/min。并且这种标准转速装置运行时振动、噪声较大，分辨力低、精度指标不高，由于精密齿轮间的机械磨损严重，通常使用寿命不长。此外，整套装置较为笨重且造价高，不利于普及应用。
【实用新型内容】
[0006]本实用新型的目的是提出了一种转速标准装置，其基于微型电机和FPGA技术来实现标准转速的发生和精确控制，能够完成对非接触式转速测量仪表准确可靠的转速检测校准。
[0007]本实用新型采用以下解决方案:一种转速标准装置，该装置可以包括:电源单元；控制单元，包括霍尔位置传感器、FPGA模块和微处理器，所述霍尔位置传感器与FPGA模块通信连接，所述FPGA模块与所述微处理器通信连接;电机单元，其包括电机、电子换相器、电机升降机构和输出转轴，所述电机与所述电子换相器电连接，与所述电机升降机构机械连接，与所述输出转轴传动连接；以及输入输出单元，其与所述微处理器通信连接，与所述电子换相器和所述电源单元电连接，其中，所述电机与所述霍尔传感器通信连接。
[0008]优选地，在该转速标准装置中，电机可以为真流无刷空心杯微电机。
[0009]优选地，在该转速标准装置中，输出转轴可以为单一输出轴。
[0010]优选地，在该转速标准装置中，在所述输出转轴上可以贴有微珠玻璃反射条。
[0011]优选地，在该转速标准装置中，输出的转速范围可以为3000?120000r/min。
[0012]优选地，在该转速标准装置中，输入输出单元可以包括用户交互界面。
[0013]优选地，在该转速标准装置中，用户交互界面可以为触摸显示屏。
[0014]优选地，在该转速标准装置中，电机升降机构可以通过机械旋钮进行控制。
[0015]优选地，在该转速标准装置中，电机单元、控制单元、电源单元和输入输出单元可以集成在同一机箱。
[0016]优选地，在该转速标准装置中，机箱后面板上可以设有电源插座、开关和USB输出接口。
[0017]本实用新型的有益效果在于采用微型电机和FPGA技术来实现标准转速的发生和精确控制，能够完成对非接触式转速测量仪表准确可靠的转速检测校准。该装置的转速范围宽、转速上限高，并且运行噪声小、抗干扰能力强、操作灵活便捷、价格低廉。
【附图说明】
[0018]通过结合附图对公开的示例性实施方式进行更详细的描述，本实用新型的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显，其中，在本实用新型的示例性实施方式中，相同的参考标号通常代表相同部件。
[0019]图1示出了根据本实用新型的一个实施例的转速标准装置的示意图。
[0020]图2示出了根据本实用新型的一个实施例的转速标准装置的俯视图。
[0021 ]图3示出了根据本实用新型的一个实施例的转速标准装置的后视图。
【具体实施方式】
[0022]下面将参照附图更详细地描述本实用新型的优选实施方式。虽然附图中显示了本实用新型的优选实施方式，然而应该理解，可以以各种形式实现本实用新型而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了使本实用新型更加透彻和完整，并且能够将本实用新型的范围完整地传达给本领域的技术人员。
[0023]图1示出了根据本实用新型的一个实施例的转速标准装置的示意图，图2和图3分别示出了根据本实用新型的一个实施例的转速标准装置的俯视图和后视图。如图1所示，该转速标准装置可以包括:控制单元100、电机单元200、电源单元300和输入输出单元400。控制单元100可以包括霍尔位置传感器10UFPGA模块102和微处理器103，其中，霍尔位置传感器101与FPGA模块102通信连接，FPGA模块102与微处理器103通信连接。电机单元200可以包括电机201、电子换相器202、电机升降机构203和输出转轴204，其中，电机201与电子换相器202电连接，与电机升降机构203机械连接，与输出转轴204传动连接。输入输出单元400与微处理器203通信连接，与电子换相器102以及电源单元103电连接。在该高速标准装置中，电机201与霍尔位置传感器101通信连接。
[0024]用户通过输入输出单元400输入设定的转速，利用电机升降机构203对电机的位置进行调整，电子换相器202将输入的转速转换为驱动电机201的信号。霍尔位置传感器101实时测量电机201的转速，通过将所测量的转速与输入的转速进行比较，通过FPGA模块102和微处理器103的信号处理，从而将电机201的转速控制在输入的转速上。
[0025]本实用新型的转速标准装置基于微型电机和FPGA技术来实现标准转速的发生和精确控制，能够完成对非接触式转速测量仪表准确可靠的转速检测校准。
[0026]在一个示例中，电机201可以为直流无刷空心杯微电机。直流无刷空电杯微电机的能量转换效率高、运行特征稳定，能够实现可靠的转速输出。
[0027]在一个示例中，输出转轴204可以为单一输出轴。
[0028]在一个示例中，在所述输出转轴204上可以贴有微珠玻璃反射条。通过微珠玻璃反射条可以实现转速测量仪表对于本实用新型的转速标装置的输出转速的非接触式测量。
[0029]在一个示例中，输出转轴204输出的转速范围可以为3000?120000r/min。
[0030]在一个示例中，输入输出单元400可以包括用户交互界面。用户可以通过用户交互界面输入设定的转速。
[0031 ] 在一个示例中，用户交互界面可以为触摸显示屏401，如图2所示。
[0032]在一个示例中，电机升降机构203可以通过机械旋钮205进行控制。
[0033]在一个示例中，控制单元100、电机单元200、电源单元300和输入输出单元400集成在同一机箱上。
[0034]在一个示例中，机箱后面板上设有电源插座501、开关502和USB输出接口503，如图3所示。
[0035]应用示例
[0036]为便于理解本实用新型实施例的方案及其效果，以下给出两个具体应用示例。本领域技术人员应理解，该示例仅为了便于理解本实用新型，其任何具体细节并非意在以任何方式限制本实用新型。
[0037]应用示例1:利用本实用新型的转速标准装置对转速频率仪进行检测。
[0038]转速频率仪的激光传感器发射的测量光束照射在根据本实用新型的转速标准装置的输出转轴204上，对转速标准装置的输出转速进行测量。通过转速标准装置的触摸显示屏1，在转速范围3000?120000r/min按1、3、5系列进行输出转速的设置，完成对转速频率仪的测量上限和测量误差的检测。测量结果表明，本实用新型的转速分辨力在转速范围3000?120000r/min 内为 lr/min。
[0039]应用示例2:利用本实用新型的转速标准装置对手持光电数字转速表进行检测。
[0040]手持光电数字转速表的光电传感器发射的测量光束照射在本实用新型转速标准装置所述输出转轴2上，对转速标准装置的输出转速进行测量。通过转速标准装置的触摸显示屏1，在转速范围3000?99999r/min按1、3、5系列进行输出转速的设置，完成对手持光电数字转速表的测量上限和测量误差的检测。测量结果表明，本实用新型的转速分辨力在转速范围 3000 ?99999r/min 为 lr/min。
[0041]以上已经描述了本实用新型的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。本文中所用术语的选择，旨在最好地解释各实施例的原理、实际应用或对市场中的技术的改进，或者使本技术领域的其它普通技术人员能理解本文披露的各实施例。
【主权项】
1.一种转速标准装置，其特征在于，包括: 电源单元； 控制单元，包括霍尔位置传感器、FPGA模块和微处理器，所述霍尔位置传感器与FPGA模块通信连接，所述FPGA模块与所述微处理器通信连接； 电机单元，包括电机、电子换相器、电机升降机构和输出转轴，所述电机与所述电子换相器电连接，与所述电机升降机构机械连接，与所述输出转轴传动连接;以及 输入输出单元，与所述微处理器通信连接，与所述电子换相器和所述电源单元电连接， 其中，所述电机与所述霍尔传感器通信连接。2.根据权利要求1所述的转速标准装置，其特征在于，所述电机为直流无刷空心杯微电机。3.根据权利要求1所述的转速标准装置，其特征在于，所述输出转轴为单一输出轴。4.根据权利要求1所述的转速标准装置，其特征在于，在所述输出转轴上贴有微珠玻璃反射条。5.根据权利要求1所述的转速标准装置，其特征在于，所述输出转轴的输出转速范围为3000?120000r/min。6.根据权利要求1所述的转速标准装置，其特征在于，所述输入输出单元包括用户交互界面。7.根据权利要求6所述的转速标准装置，其特征在于，所述用户交互界面为触摸显示屏。8.根据权利要求1所述的转速标准装置，其特征在于，所述电机升降机构通过机械旋钮进行控制。9.根据权利要求1所述的转速标准装置，其特征在于，所述电机单元、控制单元、电源单元和输入输出单元集成在同一机箱。10.根据权利要求9所述的转速标准装置，其特征在于，所述机箱的后面板上设有电源插座、开关和USB输出接口。
【文档编号】G01P21/02GK205643388SQ201620473050
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2016年5月23日
【发明人】孙桥, 夏祖国, 杨兆顺, 白杰, 杜磊, 胡红波
【申请人】中国计量科学研究院