[发明专利]一种基于FPGA的仪表电机磨合老化测试装置及方法

说明书

技术领域

本发明为一种老化测试装置及测试方法，具体是针对仪表电机的磨合老化检测装置。

背景技术

仪表电机是为汽车仪表盘和其他指示设备而开发设计的。电机直接受信号驱动带动指针来实现任何参数的显示。不需要模数转换即能准确地以模拟的方式准确地表现数值。这种仪表电机内部有一套1:180的减速齿轮系统，该减速齿轮系统，因为材料表面粗糙度和加工精度等因素引起齿轮间咬合不平顺，导致在使用初期，电机运转不灵活，输出扭矩偏低。因此需要专门的设备对电机在出厂前进行磨合老化。原有的磨合老化测试设备，采用微控制器带专用仪表驱动芯片驱动仪表电机，进行磨合老化。由于专用驱动芯片价格高，且一个驱动芯片只能驱动4个电机，且各部分电路之间的连接线很多，不利于使用和维护。同时目前未发现相关专利存在。

设计一个结构简单，稳定可靠的仪表电机磨合老化测试设备是本发明的目标。

发明内容

本发明的主要目的是提供一种基于FPGA的仪表电机磨合老化测试装置及方法，利用FPGA为控制单元的核心器件，产生电机运转必需的各种驱动信号，这些驱动信号经过电机驱动单元完成功率放大，最终实现对千只仪表电机的磨合老化。该装置实现模块化结构，便于维护，方便扩展，以满足更多数量仪表电机的磨合老化的需求。

本发明的发明目的通过一下方案实现：

本发明一种基于FPGA的仪表电机磨合老化测试装置，由核心控制单元、FPGA配置存储器单元、十个电机驱动单元和十个电机测试接插板、FPGA扩展存储器单元和键盘及显示单元构成；FPGA配置存储器单元、十个电机驱动单元、FPGA扩展存储器单元和键盘及显示单元分别与核心控制单元相连接；电机测试接插板与电机驱动单元相连接；待磨合老化的电机通过插座连接在电机测试接插板上；一个电机驱动单元和一个电机测试接插板组成一个测试分组。

核心控制单元由FPGA可编程逻辑器件实现，由NIOS软核CPU和电机运转驱动信号产生电路构成；NIOS软核CPU与电机运转驱动信号产生电路相连接。

电机驱动单元由2组H桥型电机驱动电路构成，每组H桥型电机驱动电路驱动仪表电机的一相线圈绕组。

电机测试接插板采用仪表电机专用插座按照六边形蜂窝状排列；每个电机测试接插板可以插接多个仪表电机；所述多个电机同相线圈绕组以并联形式连接；电机驱动单元与电机测试接插板之间的通过4芯导线连接。

一种基于FPGA的仪表电机磨合老化测试装置的测试方法如下：

核心控制单元产生驱动仪表电机转动的驱动信号，经过电机驱动单元对信号进行功率放大后，通过电机测试接插板驱动仪表电机。

所述核心控制单元由NIOS软核CPU和电机运转驱动信号产生电路构成：NIOS软核CPU根据用户设定的参数控制电机运转驱动信号产生电路产生2路PWM信号和电机转动方向控制信号；FPGA内部设有十个电机运转驱动信号产生电路，输出10组电机驱动信号，送给电机驱动单元，实现十个测试分组测试；该十个测试分组可以设定不同的测试参数同时步测试。

根据本发明，FPGA配置存储器单元、FPGA扩展存储器单元为FPGA器件提供配置信息和软件程序的存储空间。

根据本发明，其中电机驱动单元从核心控制单元获取电机驱动信号，经过2组H桥型电机驱动电路，将驱动信号进行功率放大。最终驱动电流送到电机测试接插板。H桥型电机驱动电路具有过压、欠压、过流、过热和输出短路保护功能

根据本发明，其中电机测试接插板上以六边形蜂窝状排列了100个仪表电机插座，电机通过这些插座接入磨合老化测试装置；在电机驱动单元的驱动下电机旋转进行磨合老化。

根据本发明，核心控制单元可以对各组电机的磨合老化时间和电机转速进行设定；各组电机可独立设置参数并独立控制。

附图说明

图1 本发明仪表电机磨合老化测试装置结构框图；

图2 本发明仪表电机磨合老化测试装置控制核心单元内部结构框图；

图中：1．核心控制单元，2.FPGA配置存储器单元，3．电机驱动单元4．电机测试接插板, 5.仪表电机，6.基于FPGA的仪表电机磨合老化测试装置，7.FPGA扩展存储器单元，8. 和键盘及显示单元，9.NIOS软核CPU，10. 电机运转驱动信号产生电路。 

具体实施方式

如图1所示，该基于FPGA的仪表电机磨合老化测试装置以驱动一千个仪表电机进行磨合老化测试为例，依据相同的原理及应用，使用者根据需求可以自行设计和调整实际驱动仪表电机的数目。