轉動慣量測量電路與實現
2020-12-08 電子產品世界
摘要：為了實現在線測量迴轉機械傳動系統的轉動慣量，採用了以ADuC812單片機為核心，並結合其他外圍晶片的控制電路和實現方法。硬體重點設計了單片機採集與處理信號電路及繼電器控制電路的實現；軟體給出了主程序流程圖的設計。經過硬體實測，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，並具有線性度高，噪聲係數小等特點。
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，直接關係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。本文以實驗室某迴轉機械傳動系統為研究模型，採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體和軟體設計。
1 被測系統結構簡介
研究的迴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；
變頻範圍：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：轉速範圍為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 硬體設計
2．1 整體硬體結構圖
硬體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採集、處理、傳輸等任務，而且負責接收上位機的控制命令，並將採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採集電路、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。整體硬體電路設計框圖如圖2所示。
相關焦點
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轉動慣量的測量研究
轉動慣量的測量研究 轉動慣量是物體轉動慣性大小的量度，對於大多數形狀複雜、質量分布不均勻的物體，通常要用實驗的方法來測定其轉動慣量，本設計性實驗通過對不同的測量轉動慣量的方法研究，加深對有關物理過程、物理規律及其應用的理解和認識 . -
【實驗講義】轉動慣量的測量
選定砝碼下落起點到地面的高度h=60cm，並據此調節轉動慣量儀到桌面距離，並保持不變。2.觀察剛體質量分布對轉動慣量的影響取半徑為3.00cm的塔輪面，砝碼質量為20g，保持高度h不變，將配重物逐次取三種不同的位置，分別測量砝碼下落的時間，分析下落時間與轉動慣量的關係。本項實驗只作定性說明，不作數據計算。 -
轉動慣量的測定
實驗目的1.學習用恆力矩轉動法測定剛體轉動慣量的原理和方法。2.觀測剛體的轉動慣量隨其質量，質量分布及轉軸不同而改變的情況，驗證平行軸定理。3.學會使用智能計時計數器測量時間。實驗原理1.載物臺用螺釘與塔輪連接在一起，隨塔輪轉動。隨儀器配的被測試樣有1個圓盤、1個圓環、兩個圓柱；試樣上標有幾何尺寸及質量，便於將轉動慣量的測試值與理論計算值比較。圓柱試樣可插入載物臺上的不同孔，這些孔到中心的距離分別為45、60、75、90和105mm，便於驗證平行軸定理。鋁製小滑輪的轉動慣量與實驗臺相比可忽略不記。一隻光電門作測量，一隻作備用，可通過智能計時計數器上的按鈕方便的切換。 -
旋轉運動中的慣性——轉動慣量
恰當選擇測量儀器和用具，減小測量不確定度。自擬實驗步驟，確保三線擺的上、下圓盤的水平，使儀器達到最佳測量狀態。2.測量下圓盤的轉動慣量 ，並計算其不確定度。轉動三線擺上方的小圓盤，使其繞自身軸轉一角度α，藉助線的張力使下圓盤作扭擺運動，而避免產生左右晃動。自己擬定測 的方法，使周期的測量不確定度小於其它測量量的不確定度。 -
環保工程師基礎知識點:轉動慣量實驗
1、測定儀器常數 恰當選擇測量儀器和用具，減小測量不確定度。自擬實驗步驟，確保三線擺的上、下圓盤的水平，使儀器達到最佳測量狀態。 2、測量下圓盤的轉動慣量，並計算其不確定度 轉動三線擺上方的小圓盤，使其繞自身軸轉一角度α，藉助線的張力使下圓盤作扭擺運動，而避免產生左右晃動。自己擬定測的方法，使周期的測量不確定度小於其它測量量的不確定度。利用式，求出，並推導出不確定度傳遞公式，計算的不確定度。 -
測量虛擬同步發電機慣量與阻尼係數的新方法
目前的VSG研究多側重於技術的優化與改進，少有特性測量方面的研究成果。在實際的VSG應用中也通常是使用慣性時間常數綜合表徵系統轉動慣量J與阻尼係數D，這種表徵方式中轉動慣量與阻尼係數耦合，無法明確各參數的具體數值。為了解決該問題，基於非線性最小二乘曲線擬合法，分析了發電系統在離網、併網不同運行工況與阻尼狀態的時域單位階躍響應函數。 -
微型直流電機的轉動慣量如何計算?
微型直流電機在應用中為提高驅動及響應需要對直流電機負載慣量進行匹配，那麼直流電機轉子轉動慣量是如何計算的呢？下面天孚微電機來帶大家來了解下直流電機的轉動慣量計算方法。轉子的轉動慣量的大小對直流電機的啟動與制動性能都有直接影響，至於轉子轉動慣量的大小，在國家標準中沒有具體要求規定，一般是與微電機廠家根據實際要求來商定，直流電機的轉子轉動慣量可以用計算與測試兩種方法來實現，我們先來說計算方法，可以將直流電機的轉子看成一個密度均勻的圓柱體，秤其質量後，通過圓柱體轉動慣量公式來計算，如下：公式1式中，J為轉動慣量 -
轉動慣量計算
一個質點作圓周運動，當受到T=1Nm扭矩時，產生的加速度為ε=1rad/s²，則其轉動慣量為J=1kg/m²，T=Jε。 一個物體，其轉軸不同，轉動慣量也不同。以下是常見形狀物體在不同轉軸(如無特別標明，則轉軸穿過物體質心)下的轉動慣量。 -
哈工程最新大物實驗報告21——測量物體的轉動慣量
哈工程大物實驗包含以下內容：電位差計實驗分光計實驗光纖通信實驗測量透明薄片的折射率 -
什麼是轉動慣量,怎樣計算一根細杆的轉動慣量呢?
因此，「轉動慣量（慣性矩）」就是物體的線性運動的轉動當量，通常用「I」來表示。與之類似的一個詞「（力矩）」就是線性力的轉動當量，也可稱作扭矩。我們該如何計算轉動慣量呢？旋轉物體相對於其旋轉軸的轉動慣量I等於它的質量與它本身到旋轉軸距離的平方的乘積。 -
電機轉子轉動慣量測定試驗
轉子轉動慣量的大小，國家標準中沒有具體規定，一般由用戶按照實際需求與製造廠協定。轉動慣量用符號J來表示，單位kg.m2，是我國和國際標準中的標準物理量。但在工程中，習慣採用GD2來表示。今天Ms.參簡要分析如何用計算法和單鋼絲法測定轉子轉動慣量方法，其它方法類似，諸位可以藉此類比、推導、演繹。雖然電機轉子是一個接近規整的圓柱體，但因其至少有3種不同的材料製成，並且相互交叉，所以較難進行準確的計算。在要求不高時，可將轉子看成一個密度均勻的圓柱體，在秤其質量m後，用計算圓柱體轉動慣量的公式（2）進行計算求得。 -
轉動慣量減法計算原理及程序編制
動力總成轉動慣量合成一般用於發動機和變速器轉動慣量分別測試或者某一個是實測另一個是用數模讀取時，或者是某個零件在測試時不好擺姿態，比如驅動軸，排氣管等，是經常用到的，本公眾號已經發表過不好相關的文章了。但轉動慣量的減法，又是用在哪些場景呢？ -
縮減法計算剛體的轉動慣量
文獻[5]介紹了一種用縮減法計算剛體轉動慣量的方法，可看作是計算轉動慣量的一種擴展方法。縮減法的基本思想是，針對對稱性剛體，即按比例放大或縮小原剛體，引入無量綱常數並保持轉動慣量的量綱不變，求得該無量綱常數進而得到轉動慣量。 -
風機葉輪轉動慣量的計算
(一)飛輪力矩的一般概念從理論力學得知:要使一個物體圍繞一個軸轉動,需要加上一定的力矩,這個力矩的大小等於物體獲得的角加速度與物體的轉動慣量的乘積;要使不同的物體獲得同一角加速度,則轉動慣量大的物體,所需的力矩亦大 -
線性運動轉動慣量的計算及意義
轉動慣量：顧名思義是剛體繞中心軸旋轉時產生的慣性量度值。 -
課堂練習:分形物體轉動慣量的計算
他們的質量均為m，長度（邊長）為，試求他們對質心的轉動慣量康託爾三分集謝爾賓斯基地毯謝爾賓斯基三角形方法一：自相似法對於一個分形的質量為m 長度為的「線段」，我們可以這樣來計算它的轉動慣量考慮到分形結構的自相似性，我們可以得出左右兩個小部分的m '，' 和以其質心為轉軸的轉動慣量I ' 的關係和整體滿足一樣的關係。 即如果，則有。 -
飛輪轉動慣量計算公式詳細介紹
安裝在機器迴轉軸上的具有較大轉動慣量的輪狀蓄能器。具有適當轉動慣量、起貯存和釋放動能作用的轉動構件，常見於機器、汽車、自行車等，具有較大轉動慣量的輪狀蓄能器。 飛輪的功能 ①將發動機作功行程的部分能量儲存起來，以克服其他行程的阻力，使曲軸均勻旋轉。 ②通過安裝在飛輪上的離合器，把發動機和汽車傳動系統連接起來。 -
改變直線運動難易看質量,轉動狀態改變難易看哪個?轉動慣量
我們知道質量是物體直線移動時慣性大小的量度，那麼轉動的物體的慣性的大小應該如何來規定呢？在轉動運動中轉動慣量的地位就和直線運動中物體質量的地位是一樣的，這節課呢，小航就帶大家明確我們在工程力學裡面常用的兩個概念——轉動慣量和角動量。 -
抖抖.....抖個不停的伺服電機——轉動慣量匹配技術及資料分享
電氣工程師一臉懵逼，僵持不下，電機供應商的技術人員來現場看了下，悠悠的說「負載轉動慣量不匹配….電機跑得起來，停不下來」。電機裡的轉子是旋轉的，所以電機的慣性就是電機的轉動慣量。而負載轉動慣量越大，在相同的加速度下電機需要的力矩就越大。當負載作用到電機軸上時，負載的轉動慣量也會傳導到電機軸上。而負載的轉動慣量JL乘以角加速度α就是負載產生的轉矩TL。 -
伺服系統在線慣量辨識的新算法
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