基于磁敏感传感器高速电主轴测速模块研究

发布时间：2017-11-02 20:41

  本文关键词：基于磁敏感传感器高速电主轴测速模块研究

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【摘要】：高速电主轴是现代高速加工的核心技术之一,其在高性能机床上应用广泛,对高速电主轴有关技术的研究皆具有重要的学术意义与社会经济效益。而转速数据为电机测试与控制系统提供了极具参考价值的状态参数,速度测量的精确性与实时性将对控制系统的测控效果与性能产生直接的影响。对高速精密电主轴的转速测量,有助于提升电主轴运行时的控制精确度,提升产品质量。本文基于两种磁敏感传感器实现对电主轴的高、低转速测量,确定了分别测量电主轴高速转速测量、低速转速测量、低速下转动角度测量的方案。高速与低速下的转速测量基于三端式差分磁阻传感器,低转速时速度与转角测量基于LENORD+BAUER磁感应式编码器,两者均为磁敏感传感器。测速方法分别应用频谱分析法和定采样周期M/T法。本文首先应用虚拟仪器(Lab VIEW)作为开发平台,设计了基于三端式差分磁阻传感器的频谱分析法测速程序,对电主轴进行转速测量实验并分析了该方法的优缺点。三端式差分磁阻传感器的集成度较低,DSP芯片不能直接识别其输出信号,本文设计制作了与传感器配合使用的信号处理电路以及整体电源电路,以实现滤波选频,波形转换,模数隔离等功能,最终将其输出的模拟信号转换为DSP可识别的数字信号。然后,分别基于两种磁敏感传感器,应用定采样周期M/T法,编写相应的软件程序,并且实现串口通讯功能,可以与PC机进行上、下位机数据通讯。最后,在完成对测速模块的整体的软、硬设计后,对其进行仿真与实验验证。首先利用Multisim仿真软件对测速模块的各项功能进行了仿真验证,然后对电主轴进行现场测量,通过与标准测速装置的数据对比,验证本课题研制的测速模块测速精度达到企业的预期要求。
【关键词】：高速电主轴 磁敏感传感器 信号处理电路 转速测量
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG502;TP212
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-8
• 第1章 绪论8-14
• 1.1 课题研究背景和意义8-9
• 1.2 国内外对电机转速测量方法的研究9-12
• 1.2.1 常用测量电机转速手段简介9-10
• 1.2.2 转速测量原理简介10
• 1.2.3 国内外电机转速测量研究现状10-12
• 1.3 课题来源及主要研究内容12-14
• 1.3.1 课题来源12-13
• 1.3.2 主要研究内容13-14
• 第2章 测速模块的总体设计14-30
• 2.1 模块总体框架设计14-15
• 2.2 转速传感器的选择15-18
• 2.2.1 测速传感器简介15-17
• 2.2.2 测速传感器的比较与选择17-18
• 2.3 数据处理方式选择18-20
• 2.3.1 虚拟仪器（LabVIEW）18-19
• 2.3.2 数字信号处理器（DSP）19-20
• 2.4 测速方案的设计与实现20-29
• 2.4.1 基于LabVIEW的频谱分析测速法20-23
• 2.4.2 定采样周期M/T法23-29
• 2.5 本章小结29-30
• 第3章 信号处理电路设计30-50
• 3.1 信号处理电路整体方案设计30-31
• 3.2 低通与带通滤波电路设计31-40
• 3.2.1 滤波器分类简介31-32
• 3.2.2 六阶低通滤波器设计32-38
• 3.2.3 二阶带通滤波器设计38-40
• 3.3 施密特整形电路设计40-43
• 3.4 光电隔离电路设计43-46
• 3.5 整体电路电源设计46-47
• 3.6 硬件电路的PCB设计47-49
• 3.7 本章小结49-50
• 第4章 测速模块软件设计50-58
• 4.1 TMS320F28335 芯片测速功能简介50
• 4.2 倍频辨向模块50-53
• 4.3 串口通信模块53-54
• 4.4 速度与位置测量程序设计54-57
• 4.4.1 速度测量程序设计55
• 4.4.2 位置测量程序设计55-56
• 4.4.3 速度与位置测量程序框图设计56-57
• 4.5 本章小结57-58
• 第5章 测速模块的仿真与实验58-69
• 5.1 硬件电路功能仿真与验证58-60
• 5.2 测速实验准备60-63
• 5.2.1 电主轴动平衡校验60-62
• 5.2.2 测速传感器调试62-63
• 5.3 模块整体测速实验63-68
• 5.3.1 频谱分析法测速实验63-65
• 5.3.2 定采样周期M/T法测速实验65-68
• 5.4 本章小结68-69
• 结论69-70
• 参考文献70-75
• 致谢75

【参考文献】

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1 彭文明;宁泽斌;;利用速度编码器测量旋转角度的方法及应用[J];设备管理与维修;2010年04期

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本文编号：1133116