步进电动机步距角误差测试系统解决方案实现.pdf
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1、步进电动机步距角误差测试系统解决方案实现梁晓宇(常州检验检测标准认证研究院)摘要:随着步进电机在控制技术领域的广泛应用,对于自动化设备精确控制的要求越来越高,特别在家电、医疗仪器、自动雕刻机和监控系统等领域尤为突出,但对小步距微型步进电机角位移精确测量是一大难点。由于研发过程中,许多企业很难对其进行实时精确测量和统计,为产品改进和升级带来瓶颈,因此,笔者通过多年的检测工作实践,提出了小步距角的测试系统解决方案。关键词:步进电机;步距角;测试 :,:;引言针对目前国内步进电机制造中,部分中小企业对高精度步进电机步距角性能参数测试中存在的测试方法简单、无法精确定量、精度不足等问题,为了提高测试自动
2、化程度,促进微型步进电动机特性参数自动测试技术的完善,服务江苏地区步进电机制造产业。自 年起,笔者所在单位对步距角测试技术与企业合作进行了深入的研发,目前已实现微型步进电机步距角自动测试和分析试验仪器设备的开发,并投入使用。同时,笔者通过检测实践,提出了小步距角的测试系统解决方案。理论基础 步进电动机通用技术条件 为步进电机通用标准,是步进电机试验方法标准。该标准对步距角误差测试的方法主要包括:编码器法、旋转变压器法和分度头法。其中,旋转变压器法主要运用多通道旋转变压器获取角度测量值,精度较高,但需要特殊电源和数据读出设备;分度头法是将电动机轴线与分度头轴线重合,利用转轴上某一刻度线位置,记录
3、电机驱动旋转后的位置偏差,从而得到较好的角度测试精度,但仅运用于研究和开发,对步进电机批量生产中的测试效率不高。步进电机广泛应用于家电制造、安防监控、工业控制、智能指纹锁等领域,包括爪极式、混合式步进电机等。其中,混合式步进电机的机座范围特别大(从 机座到 机座,甚至更大)。梁晓宇:步进电动机步距角误差测试系统解决方案实现 主要研究对象由于额定负载转矩较小的步进电机测试领域,无论在精度要求和测试难度上都相对困难,因此,为确保该测试技术对各类步进电机产品有更好的兼容性,选取机座号 以下的微型步进电机作为主要研究对象。设计基础编码器法实际上是利用光电编码器快速准确测量步距角误差的方法。由于步距角误
4、差测试研究和实际生产领域运用,因此选择编码器法作为检测系统的设计基础。检测方法研究对象主要针对目前应用较广泛的小步距角(小于 度)电动机产品,在保证较好的动平衡前提下,适当增加转动阻尼,得到更高的读数精度,并配置计算机辅助软件,满足快速响应、连续读数、记录和数据统计等优点。其中光电编码器法不仅可满足步距角误差研究,而且满足步进电机生产领域快速检测的需要,是一种具有生产应用价值的检测方法。技术思路为实现步距角自动化测试,设计思路技术框图如图 所示,其中核心部分为步进驱动电源、角度测量系统。?图 技术框图按照编码器法的基本原理,为更好地实现对检测数据的研究和分析,设计过程中,在测试系统内置一套通用
5、型步进驱动电源和集中控制器,通过相应的软件和接口与 机的通讯,达到电机驱动控制、测量角度和数据反馈等要求。工作流程:由 机向步进电机驱动电源或专用驱动器发出指令,控制被测电机的转向(正、反向)、工作模式(连续、给定步数、双向循环等)、步进速度(频率控制),当电机稳定运行时,集中控制器将传感器采集的数据(频率、步距角、转子位置信息等)转换后反馈至 机,并形成分析曲线。通过 机对步进驱动电源下达给定参数的运转指令、光电编码器将实时采集的角度位移通过集中控制器准确反馈至 机后,由 软件完成角度数据输出和分析。角度测量系统(步距角检测系统)系统构成()系统主要构成:机、步进电机测试软件、步进电机驱动电
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