发布时间 : 星期三 文章NEW基于LabVIEW的电机转速测量与控制虚拟仪器设计 - 图文更新完毕开始阅读
4.4 实验结果分析
4.4.1 实验运行结果
当硬件设备连接齐全，软件系统编写好后，运行程序，由于设置转速默认为0，因此电动机没有转动，从输出电压控件可以看到数据采集卡的输出为0。运行时系统界面如图4-24所示。
图4-24 转速为0时的电压输出
在系统运行时，把设置转速的数值改为1000转/分钟时，设置转速的红色线瞬间从0升至1000转/分钟，实测转速的白色线逐渐从0升至1000转/分钟，响应时间为2.5s左右，其中上升过程中的延时时间为1s、上升时间为1.5s，当电动机转速快速到达1000转/分钟时，速度还会继续上升至1070转/分钟左右，然后会迅速下降，速度降为950转/分钟左右，接着白色线的实测转速会绕着红色线的设置转速来回波动并逐渐接近1000转/分钟，这是整个调整时间大概为10.5s，而电压输出的数值维持在3.33 V上下波动。尽管在速度达到1000转/分钟时，电机转速也有会较小的波动，但对总体的调节电机转速的效果良好，转速调节实时情况如图4-25所示。
图4-25 1000转/分钟时调速情况
36
随后在测控系统中测试了其他转速档位的调速控制测试，发现电机转速只能实现在350转/分钟到1650转/分钟之间调速，电动机调速范围如图4-26所示。
图4-26 电动机调速范围
4.4.2 实验结果分析
由于直流电动机的调速范围只能达到350转/分钟至1650转/分钟之间，与课题设计要求达到50转/分钟至2000转/分钟有一定的差距，因此需要对设计系统的硬件和软件进行分析。
1.从测控系统硬件方面分析
首先，本课题采用的直流电动机型号为EG-530AD 12v ccw，代表电机在额定电压12 V的情况下能够达到2400转/分钟的转速，因此给电机的两端输入实验台提供的稳压12 V的稳压电源，同时对电机的实时转速进行测量，发现直流电动机的转速在2400转/分钟上下轻微波动。由于本次实验采用的NI USB-6008数据采集卡的模拟输出为0~5 V，所以使用实验台提供的稳压5 V的直流电源接入电机电枢两端，同时对电机的实时转速进行测量，发现直流电动机的转速依然可以达到2400转/分钟，但是电机的转速不太稳定。
实验台和数据采集卡同样是输出5 V的直流电压，但是直流电动机的转速却有很大的差异，因此使用万能表的电压档，分别对测量两种不同情况下，电动机电枢的电压并记录下数据。通过两次测量得出的数据对比之后，发现软件平台显示采集卡输出为5 V时，电机电枢两端的电压只有4.39 V。
2.从测控系统软件方面分析
37
结合实验室里的电器元件，可以搭建一个光电效应测速的系统，利用实验台的硬件测速设备和计算机的软件测速同时测速。同时给电机提供一个稳压12 V的直流电压，观察发现硬件测速的LED显示屏的转速读数为2400转/分钟，此时LabVIED前面板的实测转速显示同样为2400转/分钟；当给使用数据采集卡的模拟输出端口给电机提供5 V的电压时，观察发现硬件测速的LED显示屏的转速读数为1666转/分钟，LabVIEW前面板的实测转速在1600~1700转/分钟之间波动。基于相同的条件下，控制采集卡的模拟输出端电压，发现硬件测速与软件测速所得的实测转速相差在?20转/分钟内。
综上所述，在输入直流稳压5 V的电源，电机可以达到2400转/分钟的额定转速，基于LabVIEW编写的测速程序中的数据采集、数据测量以及数据运算部分，实验证明测速效果稳定。因此直流电动机的调速范围达不到课题设计要求的主要原因为NI USB-6008数据采集卡的模拟输出端口提供的驱动电压，不足以让电机的转速达到2000转/分钟。
38
5. 改进方案
由于在该课题的设计中，只使用到了NI USB-6008数据采集卡的模拟输出端口以及模拟输入端口，因此尝试在现有的实验设备条件下，对相应的程序进行添加修改，并对测控系统的硬件整体搭建作出调整或者添加新的电子元件，实现本课题的设计要求。 5.1 方案一
5.1.1 设计构思
由于采集卡的模拟输出端口的驱动电压不能提供足够的输出，所以本方案将利用数据采集卡的数字端口，同时外接一块L298N模块，芯片引脚如图5-1所示，此芯片IN1、IN2为信号输入端，OUT1、OUT2为信号输出端，EN-A为使能端，可输入PWM方波。通过编写程序，控制输出电信号的通断间隔，实现一个类似PWM方波控制转速的方法。
图5-1 L298N芯片引脚
5.1.2 测控系统的硬件设计
在已搭建的硬件设备上，仍然使用光电效应传感器测速，数据采集端口依然使用采集卡的模拟输入端口AI3，作出调整的是把采集卡的数字输出端口P0.0、P0.1
39