[发明专利]一种基于一主二从处理器的机电设备综合测试仪系统

说明书

技术领域：本发明涉及一种机电设备检测装置对机电的各种参数进行检查和测量，可以及时的发现异常情况，加强故障预防达到早期诊断的目的，从而有效的避免严重的突发事故，保证设备和人员的安全，提高经济效益。 

背景技术：随着现代科学技术的高速发展，整个工业生产对机电设备的要求和依赖程度越来越高。机电设备对工业产品的生产率、质量、成本、安全、环保等，在一定意义上有决定性作用。在现代机器制造企业中，主要是由工人操纵机器设备进行生产，为了保正设备的正常运转，对设备的检测显得日益重要。传统的检测仪器大多由硬件电路来完成，不仅功能单一，而且开发周期长，不易维护。随着微电子技术和信息技术的高速发展，检测仪器正向组合式、多功能、智能化和微型化方向发展。现代数字部件的快速发展为检测仪提供了强有力的支持，检测仪器都无一例外地采用了微处理器来增强其功能。广泛地应用微处理器芯片能增强仪器的智能化程度，提高其稳定性和数据处理的精确性，使信号的采集、通信一体化，并具抗干扰等一系列优点。随着数字测量技术和单片机技术的发展，设备参数检测技术越来越成熟，并向着数字化、智能化方向迅速发展。 

发明内容：

本发明采用器系统结构、异步传输模式以及类LRC（纵向冗余错误校验）校验多处理码格式设计而成；包含模拟量输入调理电路、开关量输入输出电路；并设计了液晶显示、日历、RAM、SD卡及电源系统等功能模块电路。

测试仪采用多CPU分立采集处理、中央控制器集中控制的结构，包括模拟量检测模块、开关量检测模块、电源系统模块、串口通信模块、SD卡数据存储模块、人机互动模块。其测试仪硬件结构如图1 

针对机电设备动作及检测信号的瞬时性，装置选用了对信号反应非常迅速的闭环霍尔电流传感器CSM050NP，输入/输出电流比为1000:1，响应时间小于200ns，线性度<0.1%FS，并具有频率响应范围宽、抗干扰能力强、体积小、耗能低、低温漂等优点。机电设备线圈的直流模拟信号11 (0—3A)经过霍尔电流传感器CSM050NP变换成0—3mA电流信号I2，I2如经过匹配电阻R（为3kQ）转换成A/D转换模块能够接收的0～9V电压信号Uo。图2中R1和D1一起构成限压保护环节，防止输入范围过大而烧坏单片机系统，其中R1是限流电阻，防止传感器输出端的电流过大而毁坏电源单元。

线圈电流测试接线图如图3所示，动作回路由闭环霍尔电流传感器通过动作继电器与动作线圈串联组成。闭环霍尔电流传感器与直流220V相连，当系统发出分动作命令后，主处理器控制动作继电器吸合，形成动作测试回路，机电设备动作。A/D转换模块进行电流信号采集，并保存到模拟量采集板的静态RAM中，以完成线圈电流信号的测量。 

选用基于磁平衡霍尔检测原理的霍尔电压传感器VSM025A进行操作电压的测试，其响应时间小于40 ，可以满足机电设备瞬变特性的测试。测试电路图如图4所示。 

测试机电设备的运行位置状态，是机电设备状态综合参数测试系统的基本功能之一。机电设备的触头信号通过其辅助触点引出，辅助触点位置与机电设备位置一一对应。只需将辅助触点的信息采集进来就完成了机电设备位置状态信号的采集，信号采集电路如图5所示，触头信号的采集电路的工作原理如下：假设机电设备处于关闭状态，则其常闭辅助触点闭合，+12V经过RC网络后输入到光耦，光耦中发光二极管发光，光敏三极管导通，输出端输出低电平“0”；若机电设备处于开通状态，其常闭辅助触点断开，发光二极管无电不发光，光敏三极管截止，输出端输出高电平“1”。从而完成了机电设备触头信号的采集。 

键盘设计采用了4行4列的矩阵式键盘，键盘是同仪器面板的面膜一同设计的，各个按键的含义如下：0~9位数字键，同时2、8、4、6分别具有上、下、左、右选择菜单的功能；ENT键即Enter键，表示确认；ESC键表示退出；此外还有四个功能按键，其在指定界面可以完成不同的特定功能，如幅值放大、幅值缩小、时间轴拉伸、时间轴压缩等功能。具体键盘布局图如图6所示。 

在SPI模式下，SD卡为主机提供了CS、SCLK、DI、DO的四线接口。ATmega128单片机与SD卡的接口电路如图7所示。