基于LabVIEW与ELVIS的舵机测试仪设计

题目：基于LabVIEW与ELVIS的舵机测试仪设计

摘要

本论文根据设计要求提出了基于LabVIEW与ELVIS的舵机测试仪系统的设计方案。该方案以基于LabVIEW软件平台的上下位机系统为主，以基于ELVIS的硬件平台为辅。

本论文一方面介绍了包括舵机结构、信号特点和控制原理在内的舵机基本知识，另一方面简述了建立在ELVIS之上的虚拟仪器使用和控制的一般知识。数据采集卡的硬件和使用得到了比较详细的说明。

基于上面两点，本论文通过数据采集卡提供信号输入实现了舵机PWM信号的波形显示，电位器电路的搭建实现了舵机角度控制，光电传感器电路实现了舵机速度显示，同时通过扭矩传感器电路实现了舵机转矩大小的测试。

关键词：舵机测试仪；ELVIS；LabVIEW

Abstract

According to the requirements of the design this paper put forward a test design scheme of the system based on the steering gear with ELVIS and LabVIEW. The scheme based on the platform of LabVIEW software and a machine system is given the priority, and based on ELVIS hardware platform of services.

In this paper, we have an introduction of the basics of steering gear, including the structure of the steering gear, signal characteristics and the control principle on the one hand, and on the other hand a briefly account of the general knowledge of virtual instruments based on ELVIS . The hardware and usage of the data acquisition card has get a more detailed explanation.

Based on the above two points, this paper provides the signal input through the data acquisition card to achieve the Servo PWM signal waveform display, potentiometer circuit structures to achieve the angle control of the steering gear, photoelectric sensor circuit to achieve the steering gear speed display, and through the torque the sensor circuit to achieve the testing of steering gear torque.

Keywords: Steering gear tester; ELVIS; LabVIEW

目录

摘要 .................................................................. I Abstract ................................................................ II 引言 (1)

课题的提出 (1)

课题分析 (2)

1舵机测试仪设计分析 (3)

1.1 舵机的基本知识 (3)

1.11 舵机的结构 (3)

1.12 舵机的规格和选型 (4)

1.13 舵机及其控制原理 (5)

1.2 ELVIS的基本知识 (6)

1.21 ELVIS的硬件结构 (6)

1.22 ELVIS平台工作站及原型实验板 (7)

1.23 配置ELVIS的软件及配置 (9)

1.24 DAQ硬件 (10)

2 舵机测试仪系统设计 (12)

2.1舵机测试仪系统总方案 (12)

2.2 数据采集卡NI-DAQ (14)

2.3 舵机PWM信号的波形显示 (20)

2.4 舵机角度控制与检测 (21)

2.5 舵机速度显示 (24)

2.6 舵机转矩大小检测 (28)

结论 (30)

致谢 .................................................. 错误!未定义书签。参考文献 . (31)

引言

根据现今计算机技术、大规模集成电路技术和通信技术的高度发展速度，仪器技术领域同样卷入了翻天覆地的变化之中。从最开始的模拟仪器阶段发展到现今的数字化、嵌入式系统及智能仪器;各种新的测试技术理论、测试方法不断得被应用于实际工作中;各种新的测试领域随着学科门类的进一步细化和交叉发展而不断出现;仪器结构也随同着设计想法的更新变化而不断发展进步。特别是以计算机为核心的设计思路同仪器系统与计算机软件技术的密切结合，使得仪器的概念产生了突破性的变化，由此而产生了一种全新的仪器概念——虚拟仪器（Virtual Instruments ,VI）。

课题的提出

近年来，舵机在小型机器人、微机电以及模型系统上应用已十分广泛，渐渐成为一种重要的执行机构。但是由于舵机PWM控制信号的特殊性，不能像普通直流电机一样方便地测试，控制器的输出信号也不便观察和测量。因此当舵机的使用越来越广泛时，需要一种专门的测试仪来测试舵机的各项参数。

由于舵机在控制中的作用越来越大，对舵机的性能和参数指标进行严格的测试变得越来越重要，传统上使用的测试手段一般来说所需仪器繁多并且相对复杂。而使用虚拟仪器技术构造的测试系统，加上必要的传感器、数据采集卡等硬件就能达到实际测试分析所需要的要求。

虚拟仪器( VI, virtual instruments)是近几十年的计算机软件技术、通信技术和测量技术高速发展而产生出的一项重要的革命性技术，它的核心就是用软件来模拟实现硬件的功能。基于图形化的G语言编程环境，LabVIEW是由美国NI公司研发的创新型软件产品，作为虚拟仪器开发平台它拥有相当强大的功能，同时它也是目前测试领域发展最快、应用最广、功能最强的图形化软件集成虚拟仪器开发环境之一。本文所设计的基于LabVIEW和ELVIS的舵机测试仪系统就是通过LabVIEW的虚拟仪器实现软件平台的操作。该测试系统操作面板的优点主要有：界面友好，功能完善、高可靠性、很强的可维护性等。

同时基于LabVIEW的虚拟仪器技术通过计算机强大的处理及计算能力使用软件来模拟实现传统测试仪器硬件的部分功能, 在相同的硬件操作平台上可以使用LabVIEW软件开发环境高效率得开发高应用性能的测试系统。这种模拟系统可以依据用户需求实现仪器的界面定制, 并在相同硬件平台上通过使用不同软件来模拟实现不同的仪器功能, 实现硬件的参数测试, 大大地提高了测试系统的功能和灵活性, 同时也降低了测试成本和复杂程度。

基于学生的专业基础及实验室的硬件条件，本次毕业设计拟设计一种基于LabVIEW