使用NI ELVIS III进行故障排除

更新 Sep 27, 2021

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  • NI ELVIS III

测量仪器,嵌入式设计和控制功能与网络驱动体验的结合,提供了一个轻松,主动的学习环境。实时测量和软面板(SFP)的直观界面使NI ELVIS变得可访问或具有挑战性。借助简便易用的设置安装程序,您几乎可以在任何计算机或平板电脑上使用NI ELVIS。精确的测量通过Wi-Fi,以太网或USB传输到您的首选计算机。这使您可以与同行协作,共享和比较结果。在以下各节中,您将了解NI ELVIS的测量和控制功能。然后,您将探索使用NI ELVIS III解决电路和控件中常见问题的方法。

可视化仪器

NI ELVIS III在一台设备中包含7个台式仪器。这些仪器包含学生设计和分析电路或对系统进行仪器分析所需的一切。有关NI ELVIS III上仪器和仪器规格的有用可视化说明,请参见下图:

使用NI ELVIS III的常见故障排除技术

NI ELVIS的最常见用例之一是对电路,项目和大型系统进行故障排除,以发现如何解决意外的结果并最终沿途学习。有关使用NI ELVIS III原型板的帮助,请参见本教程

考虑下面的三级低通滤波器:

 

意外的过滤器滚降

  1. 一旦输入超过截止频率(ωc),请验证LPF的每一级对20 dB / dec幅度的衰减贡献。
  2. 进行每个阶段的频率响应分析,并使用Bode分析仪查看每个阶段的滚降率是否为-20 dB / dec。
  3. 注意滚降是正的还是负的。 LPF需要所有阶段为负/衰减。正滚降意味着它是一个高通滤波器,当作为LPF中的一个级运作时,它可以用作带通滤波器。
  4. 如果级的频率响应在ωc附近没有显示出理想的变化,则通过使用DMM确认电阻或电容来检查每个无源和有源组件的值。

意外的截止频率

  1. 对于每个阶段,请验证是否已选择R和C来赋予相同的ωc值。当不同的阶段具有不同的截止频率时,最小值将应用于整个LPF。
  2. 目视验证R和C值后,使用数字万用表测量R和C组件是否如所示并处于工作状态。
  3. 与电路电容器并联或串联出现的寄生电容可能会导致与预期的截止频率产生偏差,请尝试查看理论上实际截止频率与理论截止的距离有多远,并切换组件以考虑增加的寄生电容。

注意与仿真不一致

  1. 测试运算放大器是否按预期工作,用示波器测量输出或验证可变电源已针对运算放大器的所需电压正确设置
  2. 使用函数发生器和示波器对照已知的输入电压和增益检查每个运算放大器的输出

Multisim Live可与NI ELVIS III结合使用,以在物理构建电路之前对其进行仿真。

现在,考虑一个用于步进电机的简单控制系统:

电机无法启动

  1. 检查电机功率是否足够。如果控制器电源无法向电动机提供足够的电流,则可能会导致系统中的电压降。这可能会导致传感器脱落,甚至导致控制器复位。通过使用数字万用表检查电压和电流,确认电源是否正确供应。您可以通过使用“仪表板”中的可变电源为电动机供电来解决此问题。
  2. 检查转矩对于设定的启动速度是否太低。请参考电动机规格表以确定最大空载启动速度,并进行相应设置。
  3. 确保所有连接均具有连续性。如果电动机有6根电线,则将有2对电线,每对电线共用一条电线。使用NI ELVIS III上的DMM识别公共线,并将其连接至电源的正极。然后,将剩余的电线依次手动依次接地。每次更换电线时,电动机都会跳一点。如果没有运动,则可能是电动机故障。

电机不规则转动

  1. 检查电动机的相位是否反转。
  2. 确保您的编码器返回了预期的结果。这可以通过在软件中从正在读取编码器并查看位置的计数器中探查数据来完成。然后,手动将电机轴旋转360度。编码器应读回等于规格文档中指定的每转刻度数的数字。
  3. 确认PID控制器正在发送适当的命令。尝试将I和D项设置为零,以便只有P项与系统发生任何交互。如果这样可以解决问题,则需要重新调整控制器或出现编码错误。

电机未在电路中工作

  1. 检查驱动器故障:如果峰值电压不受控制并损坏驱动器,则可能发生这种情况。使用DMM探测驱动程序或使用函数发生器输入已知值,然后使用示波器探测输出以检查适当的行为。

电路/电机发出噪音

  1. 没有松动的零件,电机轴承也没有磨损。
  2. 控制器上的增益设置不太高。速度控制器的增益决定了驱动器将产生多少扭矩。因此,增益值应与电动机负载的惯性成正比。

电机无法正确旋转

  1. 仔细检查进入和离开控制器的连接,包括其电源
  2. 确保您的编码器返回了预期的结果。这可以通过在软件中从正在读取编码器并查看位置的计数器中探查数据来完成。然后,手动将电机轴旋转360度。编码器应读回等于规格文档中指定的每转刻度数的数字。

电机永不达到设定点

  1. 将所有增益设置为零。
  2. 将P增益设置为一个较小的值(等于或小于1),并注意信号是否以比例增益振荡。
  3. 增大D增益,直到振荡消失(即,已严重衰减)。
  4. 继续增加P和D值,直到超过50%的过冲,然后将D增益值拉低至信号稳定的位置。将P和D设置为最后一个稳定值。
  5. 增大I增益,直到将其带入所需振荡次数的设定点为止。理想情况下,您希望振荡为零,但是如果您不介意出现过冲振荡,则响应速度会更快。

下一步

继续通过NI ELVIS III的实验室学习电气或机械工程