本技术涉及测量与控制，具体涉及一种二合一电机位置模拟器。
背景技术：
1、近几年新能源汽车销量占比逐年攀升，其生产测试的需求也日渐增多，在新能源汽车测试项目中，经常会遇到旋转变压器和无刷直流电机相关的测试。
2、旋转变压器是一种用来测量旋转物体的转轴角位移和角速度的电磁式传感器，目前，仍常使用真实的电机带动旋转变压器中的转子转动，得到正弦余弦反馈信号来验证待测电驱功能。而无刷直流电机的测试也常通过驱动真实电机转动，得到电机内置三相霍尔传感器的输出信号来验证待测电驱功能。
3、但电机及传动机械结构需要定时维护保养，而且其自身易老化和磨损特性，在老化测试等一些不间断长时间测试项目中，带来了较高的故障损坏率，维护成本比较高；真实的电机和旋变，还存在噪音大、重量重、体积大等缺点，不利于测试系统的整体设计优化。
技术实现思路
1、本实用新型的目的是提供一种二合一电机位置模拟器，采用电子信号模拟的方式，将旋变信号模拟功能和霍尔信号模拟功能二合一，提高测试系统可靠性，降低使用和维护成本。
2、为实现上述目的，本实用新型提供了如下的技术方案：
3、一种二合一电机位置模拟器，包括微控制器mcu，所述微控制器mcu的uart单元与用于连接上位机的rs485收发器电性连接，所述微控制器mcu的定时器单元输出的霍尔模拟信号u、v、w经过电平转换器后输入至待测电驱对应信号端；待测电驱的励磁信号exc依次经过衰减器和第一低通滤波电路后输入至微控制器mcu的模数转换单元，微控制器mcu的数模转换单元输出的正弦信号依次经过第二低通滤波电路和第一放大器后输入至待测电驱对应信号端，微控制器mcu的数模转换单元输出的余弦信号依次经过第三低通滤波电路和第二放大器后输入至待测电驱对应信号端。
4、进一步的，待测电驱的励磁信号exc包括正激励端exc+和负激励端exc﹣，正激励端exc+依次串联电容c2和电阻r1后与运算放大器u1a的正向输入端连接，正激励端exc+依次串联电容c2和电阻r4后接地，负激励端exc﹣依次串联电容c5和电阻r8后与运算放大器u1b的正向输入端连接，负激励端exc﹣依次串联电容c5和电阻r7后接地，正激励端exc+和负激励端exc﹣之间串联有电阻r5，运算放大器u1a的正向输入端正向串联二极管d1后与15v电压正极端连接，运算放大器u1a的正向输入端反向串联二极管d2后与15v电压负极端连接，运算放大器u1a的反向输入端与输出端连接，运算放大器u1a的输出端串联电阻r2后与运算放大器u1c的正向输入端连接，运算放大器u1b的反向输入端与输出端连接，运算放大器u1b的正向输入端正向串联二极管d3后与15v电压正极端连接，运算放大器u1b的正向输入端反向串联二极管d4后与15v电压负极端连接，运算放大器u1b的输出端串联电阻r9后与运算放大器u1c的反向输入端连接，运算放大器u1c的反向输入端与输出端之间串联有电阻r10，运算放大器u1c的输出端串联电阻r6后与微控制器mcu的adc1_in1引脚端连接，运算放大器u1c的输出端还依次串联电阻r6和电容c4后接地，运算放大器u1a的输出端依次串联电阻r2、电阻r3后与参考电压源ref1连接，运算放大器u1a的输出端依次串联电阻r2、电阻r3、电阻r11后与微控制器mcu的adc1_in2引脚端连接，运算放大器u1a的输出端还依次串联电阻r2、电阻r3、电阻r11、电容c6后接地。
5、进一步的，微控制器mcu的数模转换单元由dac_out1引脚端输出正弦信号，微控制器mcu的dac_out1引脚端依次串联电容c20、电阻r24、电阻r25后与运算放大器u3a的正向输入端连接，控制器mcu的dac_out1引脚端依次串联电容c20、电阻r28后接地，微控制器mcu的dac_out1引脚端依次串联电容c20、电阻r24、电容c22后接地，微控制器mcu的dac_out1引脚端依次串联电容c20、电阻r24、电阻r25、电容c23后接地；运算放大器u3a的反向输入端串联电阻r27后接地，运算放大器u3a的反向输入端与输出端之间连接有电阻r30，运算放大器u3a的输出端依次串联电阻r26和电容c21后与待测电驱的sin wave+信号端连接，待测电驱的sin wave﹣信号端依次串联电容c25和电阻r29后接地。
6、进一步的，微控制器mcu的数模转换单元由dac out2引脚端输出余弦信号，微控制器mcu的dac_out2引脚端依次串联电容c26、电阻r31、电阻r32后与运算放大器u3b的正向输入端连接，控制器mcu的dac_out2引脚端依次串联电容c26、电阻r35后接地，微控制器mcu的dac_out2引脚端依次串联电容c26、电阻r31、电容c28后接地，微控制器mcu的dac_out2引脚端依次串联电容c26、电阻r31、电阻r32、电容c29后接地；运算放大器u3b的反向输入端串联电阻r34后接地，运算放大器u3b的反向输入端与输出端之间连接有电阻r36，运算放大器u3b的输出端依次串联电阻r33和电容c27后与待测电驱的cos wave+信号端连接，待测电驱的cos wave﹣信号端依次串联电容c30和电阻r37后接地。
7、进一步的，微控制器mcu的定时器单元由tim8_ch1引脚端、tim8_ch2引脚端和tim8_ch3引脚端分别输出霍尔模拟信号u、v、w；微控制器mcu的tim8_ch1引脚端与mos管q5的栅极连接，mos管q5的源极接地，mos管q5的漏极串联电阻r44后接入3.3v电压，mos管q5的漏极还与mos管q6的栅极连接，mos管q6的源极接地，mos管q6的漏极正向串联二极管d7后接入5v电压，mos管q6的漏极串联电阻r46后接入5v电压，mos管q6的漏极还串联电阻r45后输出霍尔模拟信号u；微控制器mcu的tim8_ch2引脚端与mos管q3的栅极连接，mos管q3的源极接地，mos管q3的漏极串联电阻r41后接入3.3v电压，mos管q3的漏极还与mos管q4的栅极连接，mos管q4的源极接地，mos管q4的漏极正向串联二极管d6后接入5v电压，mos管q4的漏极串联电阻r43后接入5v电压，mos管q4的漏极还串联电阻r42后输出霍尔模拟信号v；微控制器mcu的tim8_ch3引脚端与mos管q1的栅极连接，mos管q1的源极接地，mos管q1的漏极串联电阻r38后接入3.3v电压，mos管q1的漏极还与mos管q2的栅极连接，mos管q2的源极接地，mos管q2的漏极正向串联二极管d5后接入5v电压，mos管q2的漏极串联电阻r40后接入5v电压，mos管q2的漏极还串联电阻r39后输出霍尔模拟信号w。
8、进一步的，微控制器mcu的uart单元与用于连接上位机的rs485收发器电性连接，具体包括，微控制器mcu的uart3_tx引脚端与收发器芯片u4的di引脚端连接，微控制器mcu的rs485 de re引脚端分别与收发器芯片u4的re、de引脚端连接，微控制器mcu的uart3_rx引脚端串联电阻r50后与收发器芯片u4的ro引脚端连接，收发器芯片u4的vcc引脚端接入3.3v电压，收发器芯片u4的vcc引脚端还串联电容c31后接地，电容c31两端并联有电容c32，收发器芯片u4的b引脚端串联电阻r53后接地，发器芯片u4的b引脚端串联电阻r51后输出rs485 b端信号，收发器芯片u4的b引脚端串联电阻r51后输出rs485 b端信号，收发器芯片u4的b引脚端依次串联电阻r51和双极型tvs管d8后接地，收发器芯片u4的a引脚端串联电阻r48后接3.3v电压，收发器芯片u4的a引脚端串联电阻r52后输出rs485 a端信号，收发器芯片u4的a引脚端依次串联电阻r52和双极型tvs管d9后接地，收发器芯片u4的a引脚端和b引脚端之后依次串联有电阻r49，收发器芯片u4的gnd引脚端接地。
9、本实用新型的有益效果是：
10、1)采用电子模拟的方式，将旋变信号模拟功能和霍尔信号模拟功能二合一，应用更广泛。
11、2)所有功能基于一片mcu并辅以简单的外围调理电路实现，集成度高，系统参数一致性很好。
12、3)相比于纯机械的方案，无噪音，体积、重量显著减小，可靠性明显提升，使用和维护成本也更低。
1.一种二合一电机位置模拟器，其特征在于，包括微控制器mcu，所述微控制器mcu的uart单元与用于连接上位机的rs485收发器电性连接，所述微控制器mcu的定时器单元输出的霍尔模拟信号u、v、w经过电平转换器后输入至待测电驱对应信号端；待测电驱的励磁信号exc依次经过衰减器和第一低通滤波电路后输入至微控制器mcu的模数转换单元，微控制器mcu的数模转换单元输出的正弦信号依次经过第二低通滤波电路和第一放大器后输入至待测电驱对应信号端，微控制器mcu的数模转换单元输出的余弦信号依次经过第三低通滤波电路和第二放大器后输入至待测电驱对应信号端。
2.根据权利要求1所述的一种二合一电机位置模拟器，其特征在于：待测电驱的励磁信号exc包括正激励端exc+和负激励端exc﹣，正激励端exc+依次串联电容c2和电阻r1后与运算放大器u1a的正向输入端连接，正激励端exc+依次串联电容c2和电阻r4后接地，负激励端exc﹣依次串联电容c5和电阻r8后与运算放大器u1b的正向输入端连接，负激励端exc﹣依次串联电容c5和电阻r7后接地，正激励端exc+和负激励端exc﹣之间串联有电阻r5，运算放大器u1a的正向输入端正向串联二极管d1后与15v电压正极端连接，运算放大器u1a的正向输入端反向串联二极管d2后与15v电压负极端连接，运算放大器u1a的反向输入端与输出端连接，运算放大器u1a的输出端串联电阻r2后与运算放大器u1c的正向输入端连接，运算放大器u1b的反向输入端与输出端连接，运算放大器u1b的正向输入端正向串联二极管d3后与15v电压正极端连接，运算放大器u1b的正向输入端反向串联二极管d4后与15v电压负极端连接，运算放大器u1b的输出端串联电阻r9后与运算放大器u1c的反向输入端连接，运算放大器u1c的反向输入端与输出端之间串联有电阻r10，运算放大器u1c的输出端串联电阻r6后与微控制器mcu的adc1_in1引脚端连接，运算放大器u1c的输出端还依次串联电阻r6和电容c4后接地，运算放大器u1a的输出端依次串联电阻r2、电阻r3后与参考电压源ref1连接，运算放大器u1a的输出端依次串联电阻r2、电阻r3、电阻r11后与微控制器mcu的adc1_in2引脚端连接，运算放大器u1a的输出端还依次串联电阻r2、电阻r3、电阻r11、电容c6后接地。
3.根据权利要求1所述的一种二合一电机位置模拟器，其特征在于：微控制器mcu的数模转换单元由dac_out1引脚端输出正弦信号，微控制器mcu的dac_out1引脚端依次串联电容c20、电阻r24、电阻r25后与运算放大器u3a的正向输入端连接，控制器mcu的dac_out1引脚端依次串联电容c20、电阻r28后接地，微控制器mcu的dac_out1引脚端依次串联电容c20、电阻r24、电容c22后接地，微控制器mcu的dac_out1引脚端依次串联电容c20、电阻r24、电阻r25、电容c23后接地；运算放大器u3a的反向输入端串联电阻r27后接地，运算放大器u3a的反向输入端与输出端之间连接有电阻r30，运算放大器u3a的输出端依次串联电阻r26和电容c21后与待测电驱的sin wave+信号端连接，待测电驱的sin wave﹣信号端依次串联电容c25和电阻r29后接地。
4.根据权利要求3所述的一种二合一电机位置模拟器，其特征在于：微控制器mcu的数模转换单元由dac_out2引脚端输出余弦信号，微控制器mcu的dac_out2引脚端依次串联电容c26、电阻r31、电阻r32后与运算放大器u3b的正向输入端连接，控制器mcu的dac_out2引脚端依次串联电容c26、电阻r35后接地，微控制器mcu的dac_out2引脚端依次串联电容c26、电阻r31、电容c28后接地，微控制器mcu的dac_out2引脚端依次串联电容c26、电阻r31、电阻r32、电容c29后接地；运算放大器u3b的反向输入端串联电阻r34后接地，运算放大器u3b的反向输入端与输出端之间连接有电阻r36，运算放大器u3b的输出端依次串联电阻r33和电容c27后与待测电驱的cos wave+信号端连接，待测电驱的cos wave﹣信号端依次串联电容c30和电阻r37后接地。
5.根据权利要求1所述的一种二合一电机位置模拟器，其特征在于：微控制器mcu的定时器单元由tim8_ch1引脚端、tim8_ch2引脚端和tim8_ch3引脚端分别输出霍尔模拟信号u、v、w；微控制器mcu的tim8_ch1引脚端与mos管q5的栅极连接，mos管q5的源极接地，mos管q5的漏极串联电阻r44后接入3.3v电压，mos管q5的漏极还与mos管q6的栅极连接，mos管q6的源极接地，mos管q6的漏极正向串联二极管d7后接入5v电压，mos管q6的漏极串联电阻r46后接入5v电压，mos管q6的漏极还串联电阻r45后输出霍尔模拟信号u；微控制器mcu的tim8_ch2引脚端与mos管q3的栅极连接，mos管q3的源极接地，mos管q3的漏极串联电阻r41后接入3.3v电压，mos管q3的漏极还与mos管q4的栅极连接，mos管q4的源极接地，mos管q4的漏极正向串联二极管d6后接入5v电压，mos管q4的漏极串联电阻r43后接入5v电压，mos管q4的漏极还串联电阻r42后输出霍尔模拟信号v；微控制器mcu的tim8_ch3引脚端与mos管q1的栅极连接，mos管q1的源极接地，mos管q1的漏极串联电阻r38后接入3.3v电压，mos管q1的漏极还与mos管q2的栅极连接，mos管q2的源极接地，mos管q2的漏极正向串联二极管d5后接入5v电压，mos管q2的漏极串联电阻r40后接入5v电压，mos管q2的漏极还串联电阻r39后输出霍尔模拟信号w。
6.根据权利要求1所述的一种二合一电机位置模拟器，其特征在于：微控制器mcu的uart单元与用于连接上位机的rs485收发器电性连接，具体包括，微控制器mcu的uart3_tx引脚端与收发器芯片u4的di引脚端连接，微控制器mcu的rs485_de_re引脚端分别与收发器芯片u4的re、de引脚端连接，微控制器mcu的uart3_rx引脚端串联电阻r50后与收发器芯片u4的ro引脚端连接，收发器芯片u4的vcc引脚端接入3.3v电压，收发器芯片u4的vcc引脚端还串联电容c31后接地，电容c31两端并联有电容c32，收发器芯片u4的b引脚端串联电阻r53后接地，收发器芯片u4的b引脚端串联电阻r51后输出rs485 b端信号，收发器芯片u4的b引脚端依次串联电阻r51和双极型tvs管d8后接地，收发器芯片u4的a引脚端串联电阻r48后接3.3v电压，收发器芯片u4的a引脚端串联电阻r52后输出rs485 a端信号，收发器芯片u4的a引脚端依次串联电阻r52和双极型tvs管d9后接地，收发器芯片u4的a引脚端和b引脚端之后依次串联有电阻r49，收发器芯片u4的gnd引脚端接地。
