轉動慣量測量電路與實現

摘要：為了實現在線測量回轉機械傳動系統的轉動慣量，采用了以ADuC812單片機為核心，并結合其他外圍芯片的控制電路和實現方法。硬件重點設計了單片機采集與處理信號電路及繼電器控制電路的實現；軟件給出了主程序流程圖的設計。經過硬件實測，該電路可以方便快捷地完成對轉動慣量的實時測量，且電路結構簡單，使用靈活方便，并具有線性度高，噪聲系數小等特點。
關鍵詞：轉動慣量；ADuC812；在線測量；控制電路

轉動慣量是質量特性參數測量的重要部分，在多個領域從產品的設計、生產和控制系統中都起著舉足輕重的作用，直接關系到產品設計成敗和產品的質量。從航空工業對飛機轉動慣量的測量到汽車工業對轉動部件慣量的測量，無不體現著其測量的重要性。本文以實驗室某回轉機械傳動系統為研究模型，采用單片機作為核心控制器件，重點研究了轉動慣量測量過程的硬件和軟件設計。

1 被測系統結構簡介
研究的回轉機械傳動系統結構如圖1所示。

試驗設備清單如下所述：
變頻器一臺：輸入規格為AC 3PH 380～460 V，50／60 Hz；輸出規格為AC0～240 V 1．7 kVA 4．5 A；
變頻范圍：2～200 Hz。
三相異步電機：額定功率為0．55 kW；額定轉矩為3．5 N·m；同步轉速為1 500 r／min；輸入電壓為380 V。
轉矩傳感器：額定轉矩為10 N·m；
轉速傳感器：轉速范圍為0～6 000 r／min；
轉矩轉速測試卡：轉矩測試精度為±0．2％FS；轉速測試精度為±0．1％。

2 硬件設計
2．1 整體硬件結構圖
硬件電路設計是該測量系統的核心部分，它不僅負責傳感器信號的采集、處理、傳輸等任務，而且負責接收上位機的控制命令，并將采集到的數據傳送給上位機，從而使整個系統可靠、有序的工作。整個電路主要由傳感器信號采集電路、單片機控制電路、繼電器控制電路、通信接口電路及電源模塊組成。整體硬件電路設計框圖如圖2所示。