SHYL-JDY85機電液壓伺服測試實驗臺

    液壓伺服控制技術是隨著液壓傳動技術發(fā)展和自動化應用而發(fā)展起來的的新型液壓控制技術。其控制精度和響應的快速性遠遠高于普通的液壓傳動，在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中被廣泛采用。在液壓技術實驗教學環(huán)節(jié)中，伺服閥的靜態(tài)、動態(tài)性能測試能夠讓學生直觀的了解伺服系統(tǒng)核心元件的性能和主要參數(shù)。電液伺服測試試驗臺可以滿足高等院校、職業(yè)院校的實驗教學及科研開發(fā)要求。并可以根據(jù)現(xiàn)場的實際需要經(jīng)升級后增加新的實驗項目，具有良好的可擴展性。

1、機電液壓伺服測試試驗臺實驗內(nèi)容：

掌握實驗的基本技能，進一步了解機電一體 化技術及計算機輔助測試即CAT技術的應用，提高學生測試技能和動手能力。了解電液伺服閥的靜態(tài)特性和動態(tài)特性，并掌握其性能測試的實驗分析方法。了解電液伺服閥控液壓缸系統(tǒng)(開環(huán)、閉環(huán))在正弦輸入和階躍輸入時的響應特性,加深對反饋控制的理解。增加了比例溢流閥、比例電磁換向閥，通過專用的比例電路控制比例閥，達到對比例閥的認識及應用。

2、實驗標準：

2.1機械電子工業(yè)部1989年發(fā)布、實施的JB/JQ20233-88《電液伺服閥試驗方法》；

2.2航空工業(yè)部1987年發(fā)布的HB5610《電液流量伺服閥通用技術條件》；

2.3國家標準GB/T15623－1995《電液伺服閥試驗方法》。

3、主要技術參數(shù)

系統(tǒng)額定工作壓力：10Mpa；單泵6.67L/min—單電機1.5KW (進口件) 共2套；泵源AC 380V；控制電壓：DC24V；組合方式搭接。

3.1能夠完成伺服閥的特性實驗、伺服系統(tǒng)的閉環(huán)控制實驗、伺服系統(tǒng)的開環(huán)控制實驗（階躍信號響應、正弦信號響應）等實驗項目

3.2采用數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，可進行實驗數(shù)據(jù)采集、實驗數(shù)據(jù)分析處理、激勵信號發(fā)生、等功能，要求軟硬件齊全、界面友好。數(shù)據(jù)采集板卡采用32通道模擬輸入、16通道數(shù)字輸入和12路模擬輸出。

3.3靜態(tài)流量測量精度<2%，動態(tài)流量測量頻帶寬度>100Hz，壓力測量精度<2%，壓力測量頻帶寬度>100Hz。

3.4 工控機配置：（工業(yè)控制計算機是整個數(shù)據(jù)采集與處理系統(tǒng)的核心。為適應高速采集運算、海量存儲的現(xiàn)代計算機發(fā)展趨勢，可配置一臺基于PIV架構的計算機：945GZ主板/E2180（酷睿雙核2.0G）1G DDRII533/集成顯卡、網(wǎng)卡、聲卡/160G SATA/防水抗菌鍵盤/光電鼠標/17寸液晶/三年有限保修三年上門/硬盤保護/DOS系統(tǒng)/一鍵恢復；打印機（彩色噴墨，分辨率：5760×1400dpi，打印內(nèi)存：標配內(nèi)存：48MB；最大內(nèi)存：256MB，接口類型：USB2.0）、顯示器和PLC控制器（8位數(shù)字量輸入，6位數(shù)字量輸出，工作電源：24VDC/4.5A

3.5軟件開放良好性好，提供進行二次開發(fā)的程序接口。

3.6泵站額定流量：6.67L／min；

4、實驗臺的整體設計

電 液伺服閥的靜態(tài)特性包括壓力增益特性、空載流量特性、壓力流量特性、內(nèi)部泄漏特性等。實驗中應該測量的參數(shù)有：控制流量Q 、供油壓力ps、回油壓力pt、控制口壓力pa 、pb 等。電液伺服閥的動態(tài)特性通常用它的頻率特性或階躍響應特性來表示。實驗借助無載缸完成電液伺服閥的動態(tài)特性的測試。實驗應該測量的參數(shù)有無載缸的位移s 等。

本實驗臺由液壓站、電控部分、立式儀表柜以及數(shù)據(jù)采集工控等四部分組成。電控部分主要是液壓站供電的控制柜，可集成在液壓站前面板上。儀表柜是液壓站工作參數(shù)的顯示面板，根據(jù)人機工程學原理，儀表柜設計成立式結構，內(nèi)部安裝高精度儀表及放大器組件，為保證儀表供電穩(wěn)定，儀表柜中安裝高質(zhì)量穩(wěn)壓電源及安全保護電路。工控機是整個系統(tǒng)的控制核心，內(nèi)部安裝高精度數(shù)據(jù)采集卡及標準模擬量輸出單元，它可對整個系統(tǒng)實現(xiàn)CAT，并通過I/O電路對液壓系統(tǒng)進行遠端控制。工控機配備液晶顯示單元及激光打印輸出單元，可實現(xiàn)實時數(shù)據(jù)顯示及數(shù)據(jù)處理和表格曲線打印輸出。

5液壓系統(tǒng)設計

5.1系統(tǒng)構成：

動靜態(tài)特性試驗采用同一試驗臺。在測試靜態(tài)特性時，通過安裝在液壓缸油路上的截止閥來阻斷通往液壓缸的油路。動態(tài)特性測試時則只打開到液壓油缸的通路。

硬 件配置方面：在電液伺服閥的進油口、兩個負載口安裝三個壓力傳感器,獲得壓力參數(shù)并變送輸出。在兩負載口之間設計一整流回路，并安裝渦輪流量計,得到控制油路流量參數(shù)。比例節(jié)流閥同渦輪流量計串聯(lián)，通過改變節(jié)流閥節(jié)流口的大小，得到不同的負載壓力。回油路的流量傳感器可測系統(tǒng)的泄漏流量。測試動態(tài)特性時, 由于液壓油缸的速度與閥輸出的空載流量成正比,在活塞桿上加裝速度傳感器，測量速度值乘以相關系數(shù)即可獲得伺服閥的輸出流量。

5.2原理圖

5.3系統(tǒng)動態(tài)缸的定中

由于被試伺服閥具有原始零偏、液壓油缸由于加工和裝配時的公差配合等原因造成油缸兩腔泄漏不一致,活塞與缸筒之間在左右往復運動時摩擦力不對稱等因素,當系統(tǒng)在正弦信號激勵下,活塞在作往復運動時會逐漸偏離其原始中立位置。因此在活塞桿另一端帶一只位移傳感器,其輸出信號反饋到伺服放大器的輸入端來糾正活塞的偏移。

6、數(shù)據(jù)采集及工控部分設計

CAT實驗臺的特點是全部試驗數(shù)據(jù)都是由計算機自動采集和處理的。試驗時，信號由相應的傳感器檢測，先送至儀表柜上的二次儀表，二次儀表對傳感器信號進行放大、濾波轉換后，進行數(shù)字顯示，并通過相應的接口電路傳輸給工控機，由測試軟件進行數(shù)據(jù)處理，實現(xiàn)存儲、顯示、報表、打印等功能。同時電磁閥特別是電液伺服閥的動作控制通過計算機用程序來實現(xiàn)。

                                         電氣控制方框圖

6.1 傳感器及二次儀表

根據(jù)國家標準GB/T15623－1995《電液伺服閥試驗方法》的要求，在電液伺服閥的具體測試試驗項目中，需要測量伺服閥的進出口和兩個控制油口的油液壓力，進出油口的油液溫度以及流量等試驗數(shù)據(jù)。根據(jù)液壓系統(tǒng)的油液壓力和流量條件選擇壓力、溫度、流量傳感器如下。并根據(jù)各種傳感器的便送輸出情況選擇二次儀表。并對傳感器和二次儀表的安裝和顯示等條件提出具體要求。

6.2 采集板卡和控制板卡

根據(jù)測試系統(tǒng)的系統(tǒng)功能和要求，整個數(shù)據(jù)采集和處理系統(tǒng)要實現(xiàn)以下功能：

1傳感器和二次儀表的測試數(shù)據(jù)的輸入

2根據(jù)測試試驗項目的不同，控制相關電磁閥的開閉

3程序控制電液伺服閥的動作和開度

傳感器采集的壓力、溫度、流量等測試數(shù)據(jù)經(jīng)過二次儀表便送輸出后，通過A/D板接口電路送至工控機，由軟件進行處理。

電磁閥的開閉通過工控機輸出電平信號來控制，經(jīng)過放大后控制相關電磁閥的動作。

電液伺服閥的動作和開度通過程序手動或者自動實現(xiàn)，將程序輸出的數(shù)字量轉變成模擬量，輸出到電液伺服閥的放大線圈控制電液伺服閥的相關動作。 

7、測試軟件

為了使軟件界面更加友好、操作更加簡單，我們開發(fā)了全中文的基于Window2k和XP操作系統(tǒng)的測試軟件,界面美觀大方，提示信息及其幫助全部為中文，易于掌握，操作使用方便，系統(tǒng)穩(wěn)定性和容錯性好。為了便于維護和使用，軟件在設計開發(fā)時采用了模塊化結構以及分層菜單和容錯技術。為提高數(shù)據(jù)采集的精度，程序中使用了多媒體定時器，采樣精度達到1ms。同時在軟件的編制中采用了多線程技術，采集、顯示和存儲分線程操作，提高采集和顯示的實時性，同時加速代碼執(zhí)行速度，節(jié)約系統(tǒng)資源。數(shù)據(jù)庫采用SQLSERVER2000便于數(shù)據(jù)的保存和查詢。

在主控模塊中，根據(jù)試驗項目及其擴展功能來設計菜單，測試軟件的主要菜單內(nèi)容包括：文件、系統(tǒng)測試、報表管理、技術參數(shù)入庫、設置、工具和幫助等。對于每一個測試項目，通過點擊菜單或者界面上的相關按鍵，程序對液壓系統(tǒng)的相關電磁閥和電控系統(tǒng)的加載裝置自動進行相關設置，只需要填寫試驗的編號，手動填寫其他相關參數(shù)，即可完成相關的試驗，操作方便，易學易用。用戶也可在界面上手動設置液壓系統(tǒng)和電控系統(tǒng)，進行其他一系列擴展試驗，靈活性高。報表管理給用戶和數(shù)據(jù)庫之間建立了一個交互的平臺，可以輕松實現(xiàn)試驗數(shù)據(jù)和相關試驗圖線的查詢和打印。設置菜單為用戶提供了更加人性化的功能，如前端顯示、開機自動運行、顯示每日一貼、最小化至任務欄等。工具菜單則可以使用戶在不退出檢測系統(tǒng)的情況下輕松調(diào)用計算器、記事本、畫圖板等常用工具。

8、測試方法

8.1靜態(tài)特性實驗

8.1.1無載流量特性實驗：

將比例節(jié)流閥的開口調(diào)節(jié)至最大,此時可以看作油液無損失通過。輸入整個額定電流范圍電流，顯示試驗曲線，并由計算機進行數(shù)據(jù)處理及分析，數(shù)字顯示出額定流量（正向與反向）、流量增益（正向與反向）、線性度（正向與反向）、不對稱度、滯環(huán)。

8.1.2壓力增益實驗：

將比例節(jié)流閥的開口關死,實現(xiàn)負載的無窮大。控制電流在正負額定電流范圍變化，顯示兩控制油口的壓力變化情況。

8.1.3負載流量特性實驗：

首先調(diào)節(jié)溢流閥使壓力達到電液伺服閥的額定壓力。信號源產(chǎn)生0. 01Hz 的三角波,幅值由用戶輸入。此信號經(jīng)過伺服放大器驅動放大后,送入電液伺服閥,計算機發(fā)出信號,通過比例放大器驅動放大后,控制比例節(jié)流閥的開口,以實現(xiàn)測試系統(tǒng)的外負載。現(xiàn)場的壓力或流量信號由相應的壓力傳感器和流量傳感器獲得,通過信號調(diào)理電路后,進行A/ D 轉換,然后輸入計算機。計算機對數(shù)據(jù)進行處理(傳感器的非線性校正、數(shù)字濾波、曲線擬合) 后,輸出實驗曲線。

8.2動態(tài)特性實驗

8.2.1 頻率響應實驗（亦即動態(tài)特性實驗）：調(diào)節(jié)系統(tǒng)壓力至閥的額定壓力。虛擬儀器的信號源產(chǎn)生5－200Hz 的正弦掃頻信號,此信號經(jīng)過驅動放大后,送入電液伺服閥,與此同時,伺服閥的輸出流量,通過安裝在液壓油缸上的速度傳感器獲得,經(jīng)信號調(diào)理和A/ D 轉換后,輸入計算機。計算機對電液伺服閥的輸入信號和輸出信號進行快速傅立葉變換,得到其幅值比和相位差,輸出波德圖。

自動掃頻測試后，顯示出被試伺服閥頻率響應波德圖，然后數(shù)字顯示幅頻寬（-3db）、相頻寬(-90o)。

8.2.2閥控液壓缸系統(tǒng)階躍響應特性實驗。

只打開接液壓缸的油路閥門，給伺服閥輸入系統(tǒng)在階躍輸入時的響應特性等。

9、測試系統(tǒng)的特點

(1) 系統(tǒng)動靜態(tài)性能測試采用同一個實驗臺,通過相應截止閥的開閉,實現(xiàn)動靜態(tài)性能試驗的切換

(2)全部實現(xiàn)計算機輔助測試及遠程控制，軟件接口開放，可靈活擴展與升級

(3) 系統(tǒng)加載采用比例節(jié)流閥,節(jié)省了人力和實驗時間,且實驗結果精確。

(4) 所有實驗所需的輸入信號,均由計算機的虛擬信號源產(chǎn)生,簡化了實驗設備(如超低頻信號發(fā)生器、頻響分析儀等) 。

(5) 實驗過程中的壓力、流量、輸入電流等信號,均通過虛擬儀器的軟面板顯示,簡化了實驗儀表(如壓力表、流量表、電流表等) 。

SHYL-214 檢測與轉換（傳感器）技術實驗臺

(9種傳感器)

一、檢測與轉換（傳感器）技術實驗臺描述:

SHYL-214檢測與轉換（傳感器）技術實驗臺是本公司最新推出為傳感器及教學實驗而開發(fā)的適應不同類別、不同層次的專業(yè)教學實驗設備。可完成“傳感器原理與應用”、“自動檢測技術”、“工業(yè)自動化儀表與控制”、“非電量電測技術”、“傳感器與測控技術”等課程的教學實驗。為各高等院校、中專與職業(yè)技術學院等新建或擴建實驗室，迅速開設實驗課提供了理想的實驗室設備。

 

二、檢測與轉換（傳感器）技術實驗臺技術參數(shù)：

1、輸入電源：AC220V±5%50±1Hz

2、額定電流：≤5A

3、直流電源：±5V±15V

4、穩(wěn)壓系數(shù)：±1%

5、電壓紋波：≤10mV

6、非線性誤差：≤5%

7、測量精度：≤1%

8、功耗：100VA

9、輸出電流：1A

10、相對溫度：-5℃～40℃

11、相對濕度：＜85%（25℃）

12、實驗臺外形尺寸：610×500×400mm

三、檢測與轉換（傳感器）技術實驗臺功能：

1、實驗臺提供四組直流穩(wěn)壓電源：±5V、±15V，具有短路保護功能。二組加熱源。

2、低頻信號發(fā)生器：1Hz-30Hz輸出連續(xù)可調(diào)，Vp-p值10V，最大輸出電流0.5A。

3、音頻信號發(fā)生器：0.4KHz-10KHz輸出連續(xù)可調(diào)，輸出電壓范圍：0VP~10VP連續(xù)可調(diào)，最大輸出電流：0.5A（有效值0.4KHz）。

4、差動放大器：通頻帶0-10KHz，可接成同相、反相、差動結構，增益為1-150倍的直流放大器。

5、數(shù)字式電壓表：三位半顯示，量程±2V、±20V，輸入阻抗100KΩ，精度1%。

6、數(shù)字式頻率/轉速表：由四只數(shù)碼管，2只發(fā)光管組成，輸入阻抗100KΩ，精度1%。頻率測量范圍1-9999Hz，轉速測量范圍1-9999r/min。

7、高精度溫度控制PID調(diào)節(jié)儀，多種輸入輸出規(guī)格，具有人工智能調(diào)節(jié)以參數(shù)自整定功能。

8、機械式壓力表：0-40Kpa，精度2%。

9、手動氣壓源：0-40Kpa。

三源部分：

1、熱源：16V交流電源加熱，溫度控制范圍0~150℃。

2、轉動源：0-12V直流電源驅動，轉速可調(diào)范圍0~2400轉/分。

3、振動源：振動頻率1-30Hz，共振頻率12Hz左右。

數(shù)據(jù)采集卡及處理軟件：

數(shù)據(jù)采集工作12位AD轉換、RS232、USB接口，分辨率由1/22048，采樣周期1m-100ms，采樣速度可選擇，即可單次采樣亦能連續(xù)采樣。提供的處理軟件有良好的計算機界面，可以進行實驗項目選擇與編輯、數(shù)據(jù)采集、特性曲線的分析、比較、文件存取、打印等。

四、實驗臺傳感器種類及技術指標：

序號	實驗模塊	傳感器名稱	量程	精度
1	電阻霍爾式傳感器模塊	電阻式傳感器	±2mm	±1.5%
2		霍爾式傳感器	≥2mm	0.1%
3	電容式傳感器模塊	電容式傳感器	±5mm	±2%
4	電感式傳感器模塊	電感式傳感器	±5mm	±2%
5	光電式傳感器模塊	光電式傳感器	0-2400轉/分	≤1.5%
6	渦流式傳感器模塊	渦流式傳感器	≥2mm	±3%
7	溫度式傳感器模塊	溫度式傳感器	0-80℃	±2%
8	壓電式加速度傳感器模塊	磁電式傳感器		0.5V/m
9	低頻振蕩器模塊	壓電式加速度傳器	1-30Hz	±2%/s
10	差動放大器模塊	渦流式測速傳感器	0-2400轉/分	≤1.5%
11		霍爾式傳感器	0-2400轉/分	≤1.5%
12		磁電式測速傳感器	0-2400轉/分	≤1.5%
13		轉速傳感器	0-2400轉/分	≤1.5%

五、實驗臺傳感器特點：

1、傳感器外殼采用進口透明有機玻璃與硬聚氯制做，內(nèi)部裝置各種精密傳感器。

2、每種傳感器每個獨立，傳感器上印有原理圖與接線口，給學生做實驗時快捷方便，而且老師可以帶到課堂上講課用。

3、傳感器轉換電路板采用模塊式結構，模塊上印有轉換原理圖與接線口。

4、學校選購可根據(jù)要求增減實驗項目，實驗項目還可以根據(jù)新產(chǎn)品的開發(fā)不斷拓展。

六、實驗臺傳感器實驗內(nèi)容：帶*實驗為思考實驗

	實驗一	電阻式傳感器的單臂電橋性能實驗
	實驗二	電阻式傳感器的半橋性能實驗
	實驗三	電阻式傳感器的全橋性能實驗
	實驗四	電阻式傳感器的單臂、半橋和全橋的比較實驗
	實驗五	電阻式傳感器的振動實驗*
	實驗六	電阻式傳感器的電子秤實驗*
	實驗七	變面積式電容傳感器特性實驗
	實驗八	差動式電容傳感器特性實驗
	實驗九	電容傳感器的振動實驗*
	實驗十	電容傳感器的電子秤實驗*
	實驗十一	差動變壓器的特性實驗
	實驗十二	自感式差動變壓器的特性實驗
	實驗十三	差動變壓器的性能實驗
	實驗十四	激勵頻率對差動變壓器特性的影響
	實驗十五	差動變壓器的振動實驗*
	實驗十六	差動變壓器的電子秤實驗*
	實驗十七	光電式傳感器的轉速測量實驗
	實驗十八	光電式傳感器的旋轉方向測量實驗
	實驗十九	接近式霍爾傳感器實驗
	實驗二十	霍爾傳感器的轉速測量實驗*
	實驗二十一	霍爾傳感器的振動測量實驗*
	實驗二十二	渦流傳感器的位移特性實驗
	實驗二十三	被測體材質(zhì)對渦流傳感器特性的影響實驗
	實驗二十四	渦流式傳感器的振動實驗
	實驗二十五	渦流式傳感器的轉速測量實驗*
	實驗二十六	溫度傳感器及溫度控制實驗（AD590）
	實驗二十七	磁電式傳感器的特性實驗
	實驗二十八	磁電式傳感器的轉速測量實驗*
	實驗二十九	磁電式傳感器的應用實驗*
	實驗三十	壓電加速度式傳感器的特性實驗

七、實驗臺傳感器配置清單：

序號	器件名稱	單位	數(shù)量	備注
1	實驗臺	臺	1
2	電阻式霍爾式傳感器轉換電路	塊	1
3	電容式傳感器轉換電路	塊	1
4	電感式傳感器轉換電路	塊	1
5	光電式傳感器轉換電路	塊	1
6	渦流式傳感器轉換電路	塊	1
7	溫度式傳感器轉換電路	塊	1
8	壓電加速度式傳感器轉換電路	塊	1
9	低頻振蕩器電路	塊	1
10	差動放大器電路	塊	1
11	電阻式傳感器	個	1
12	電容式傳感器	個	1
13	霍爾式傳感器	個	1
14	電感式傳感器	個	1
15	光電式傳感器	個	1
16	渦流式傳感器	個	1
17	渦流測速傳感器	個	1
18	溫度式傳感器	個	1
19	磁電式傳感器	個	1
20	磁電測速傳感器	個	1
21	壓電加速度式傳感器	個	1
22	霍爾式轉速傳感器	個	1
23	轉速傳感器	個	1
24	位移臺架	套	1
25	測速位移臺架	個	1
26	測微器	把	1
27	鐵片、銅片、鋁片各一片	片	3
28	溫度計0-100℃	條	1
29	Φ8×4磁鋼	粒	1
30	傳感器實驗指導書	冊	1
31	實驗連接導線	條	1
32	數(shù)據(jù)采集連接線	條	1
33	數(shù)據(jù)采集處理軟件	盤	1