一種步進電機驅動器電流標定裝置及方法制造方法及圖紙

本發明專利技術公開了一種步進電機驅動器電流標定裝置及方法，包括步進電機和磁粉制動器，步進電機的輸出軸通過聯軸器連接至磁粉制動器，步進電機的尾軸上裝有用于檢測步進電機轉角的角位移傳感器，步進電機上連接有用于驅動步進電機的步進電機驅動器，且步進電機驅動器與角位移傳感器之間連接有控制器，控制器與磁粉制動器之間連接有張力控制器。本發明專利技術能夠實現閥門步進電機合理驅動電流值的標定，比設定在步進電機額定電流值或憑經驗設定更科學。

Device and method for calibrating current of stepping motor driver

The invention discloses a stepper motor drive current calibration device and method, including the stepper motor and brake, the stepper motor output shaft is connected by shaft coupling to the magnetic powder brake, angular displacement of tail shaft of the stepping motor is arranged on the rotation angle of the stepping motor for the detection of the sensor, the stepper motor is connected with used to drive the stepper motor stepper motor driver, stepper motor driver and between and angular displacement sensor is connected with a controller, a tension controller is connected between the controller and magnetic powder brake. The invention can realize the calibration of the reasonable drive current value of the valve stepping motor, more scientific than setting the rated current value of the stepping motor or setting the experience.

【技術實現步驟摘要】
一種步進電機驅動器電流標定裝置及方法
本專利技術屬于機電工程領域，具體涉及一種步進電機驅動器電流標定裝置及方法。
技術介紹
步進電機是一種按照步距角轉動實現精密定位控制的電機，它需要與步進電機驅動器配套使用，然而步進電機在出廠時提供的計數參數僅包括額定轉矩及額定電流，額定轉矩指的是步進電機在額定電流條件下能夠產生的轉矩大小。步進電機驅動器有多個電流設定檔位，分別對應不同的電流設定值大小，工程人員在選擇電流設置定值時往往憑借經驗，一般將步進電機驅動器電流設定為與步進電機的額定電流相等，這樣，雖然步進電機能在額定電流條件下安全工作，但輸出的轉矩與額定轉矩相等。但是工程中往往需要將步進電機的驅動轉矩設定到額定設計轉矩，這一額定設計轉矩通常小于步進電機的額定轉矩。然而僅掌握步進電機的額定轉矩、額定電流，無法知道步進電機驅動器電流設定在何值時能夠使步進電機的輸出轉矩等于額定設計轉矩。這一問題在制漿造紙工業用的高精度定量閥及流漿箱稀釋水閥行業上體現的尤為突出。定量閥(閥門機械結構及控制見專利CN200971996Y、CN103090083A)被設計出來以用于紙張的縱向定量控制。流漿箱稀釋水閥(閥門機械結構及控制見專利CN20100590897.X、CN201410616320.X、CN201420552085.X、CN201420553135.6、CN201420552373.5)被設計出來用于稀釋水水力式流漿箱的橫幅定量控制。定量閥及流漿箱稀釋水閥與普通閥門的區別是它采用步進電機驅動，配用專門的步進電機驅動器，步進電機驅動器有多個電流設定檔位，用以調節向步進電機輸送的驅動電流大小。步進電機的驅動轉矩與驅動電流大小相關，驅動電流越大，則驅動力矩越大，但是驅動轉矩與驅動電流不是線性比例關系，而且驅動轉矩與驅動電流大小的數值對應關系卻不被使用者所知。步進電機的規格參數包括額定電流及額定轉矩，其中額定轉矩與額定電流大小值對應。傳統的做法是將步進電機驅動器的驅動電流檔位按照步進電機的額定電流值設定，確保步進電機不會超過額定電流工作，保護電機的安全運行。但是這種做法難以與閥門的額定設計轉矩匹配，以DN125規格的定量閥為例，其額定設計轉矩為250N·m，減速機減速比為200：1，則折合到閥門步進電機上的額定負載轉矩為1.25N·m。然而市場上售賣的步進電機的額定轉矩規格中沒有與閥門額定轉矩絕對相等的，因此在設計時一般會選擇比額定負載轉矩大的步進電機規格。例如下一規格的步進電機額定轉矩為2.2N·m，比步進電機的額定負載轉矩大得多。若將步進電機驅動器的電流設定為步進電機額定工作電流4.2A，雖然沒有超過步進電機的額定工作電流，電機能夠正常工作。但是若閥門在工作過程中受到輸送介質或顆粒、纖維的阻礙而導致閥芯卡滯而停止轉動，然而步進電機仍將輸出驅動轉矩，這一最大轉矩將由步進電機在設定電流下的最大驅動轉矩決定，而且事實上這一轉矩往往會大于額定轉矩一些，這樣導致了驅動轉矩超過了閥門的額定設計轉矩，會造成閥門的機械結構損壞。若是憑借經驗設定步進電機驅動器的設定電流值，通常在閥門制造后，調節步進電機的電流設定檔位，使電機能夠驅動閥門運轉即設定這個值為驅動器驅動電流設定值。這樣做雖然在閥門出廠時能夠驅動閥門轉動，但是閥門在使用一段時間后受到磨損、潤滑不良、閥芯沾染污物都會造成閥門實際承受的阻力轉矩變大，因此步進電機不再有充足的轉矩驅動閥門運行，造成閥門的定位精度下降，甚至閥門卡滯停止運轉。上面提到的兩種情況都是閥門驅動的步進電機驅動器電流設定不合理的情況，偏大或偏小均與閥門的額定設計轉矩不匹配，導致閥門無法正常工作。因此針對這一問題，迫切需要開發出一種步進電機驅動器驅動電流設定值的標定裝置，用以把步進電機驅動轉矩標定到額定設計的負載轉矩。
技術實現思路
本專利技術的目的在于提供一種步進電機驅動器電流標定裝置及方法，以克服現有技術中的問題，本專利技術能夠實現閥門步進電機合理驅動電流值的標定，比設定在步進電機額定電流值或憑經驗設定更科學。為達到上述目的，本專利技術采用如下技術方案：一種步進電機驅動器電流標定裝置，包括步進電機和磁粉制動器，步進電機的輸出軸通過聯軸器連接至磁粉制動器，步進電機的尾軸上裝有用于檢測步進電機轉角的角位移傳感器，步進電機上連接有用于驅動步進電機的步進電機驅動器，且步進電機驅動器與角位移傳感器之間連接有控制器，控制器與磁粉制動器之間連接有張力控制器。進一步地，步進電機和磁粉制動器均設置在臺架上。進一步地，所述的角位移傳感器為光電角位移傳感器。進一步地，還包括能夠測出張力控制器在不同勵磁電流條件下的為磁粉制動器提供的制動轉矩值的扭矩扳手。一種步進電機驅動器電流標定裝置的標定方法，包括以下步驟：步驟一：確定步進電機的額定設計轉矩；步驟二：調節張力控制器的勵磁電流，使磁粉制動器的制動轉矩等于步進電機的設計負載轉矩；步驟三：從小到大調節步進電機驅動器的電流設定開關，將步進電機驅動器電流設定為不超過步進電機額定電流的其中一個電流設定檔位；步驟四：控制器向步進電機驅動器發送一定數量的控制脈沖，驅動步進電機在設計負載轉矩下轉動；并通過角位移傳感器記錄步進電機的實際轉角，與發送控制脈沖對應的步進電機理論轉角比較，若兩者的差值大于步進電機的一個步距角，則增大步進電機驅動器的電流設定值；步驟五：不斷增大步進電機驅動器的電流設定值，直到發送控制脈沖對應的步進電機理論轉角與通過角位移傳感器測定的實際轉角一致，步進電機驅動器設定的電流值即能夠滿足步進電機設計負載轉矩。進一步地，當磁粉制動器制動轉矩與勵磁電流之間的關系未知時，在步驟一和步驟二之間還包括：使用扭矩扳手測出張力控制器在不同勵磁電流條件下的磁粉制動器提供的制動轉矩值。與現有技術相比，本專利技術具有以下有益的技術效果：本專利技術能夠實現步進電機合理驅動電流值的標定，使步進電機的驅動電流值與實際需求的轉矩值匹配。解決了傳統技術將步進電機驅動器電流檔位設定在步進電機額定電流值存在的驅動轉矩過大，超過了實際需求的驅動轉矩的問題，有效防止了機械機構卡滯而步進電機輸出轉矩過大造成機械構件損壞的問題。也解決了隨意設定步進電機驅動器電流值，雖然當時有足夠的轉矩能驅動步進電機轉動，但是在使用一段時間后機械阻力變大，或步進電機性能下降，步進電機不再有充足的轉矩驅動機構運行，出現轉矩不足而導致丟步的問題。本裝置能夠實現閥門步進電機合理驅動電流值的標定，比設定在步進電機額定電流值或憑經驗設定更科學。本專利技術方法比設定在步進電機額定電流值或憑經驗設定更科學，所得到的步進電機驅動轉矩既不過大，也不過小，而是與步進電機實際需要的額定設計轉矩匹配。附圖說明圖1是本專利技術的測試裝置結構示意圖；圖2為本專利技術的控制系統原理圖；圖3是本專利技術的工作流程圖。其中，1、角位移傳感器，2、步進電機，3、臺架，4、聯軸器，5、磁粉制動器，6、步進電機驅動器，7、控制器，8、張力控制器。具體實施方式下面結合附圖對本專利技術作進一步詳細描述：參見圖1和圖2，一種步進電機驅動器電流標定裝置，該測試裝置的臺架3上安裝有與閥門同型號的步進電機2，并且步進電機2的尾軸上安裝有角位移傳感器1，用以檢測步進電機2的轉角，步進電機2的輸出軸通過聯軸器4連接到磁粉制動器5。與磁本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種步進電機驅動器電流標定裝置，其特征在于，包括步進電機(2)和磁粉制動器(5)，步進電機(2)的輸出軸通過聯軸器(4)連接至磁粉制動器(5)，步進電機(2)的尾軸上裝有用于檢測步進電機(2)轉角的角位移傳感器(1)，步進電機(2)上連接有用于驅動步進電機(2)的步進電機驅動器(6)，且步進電機驅動器(6)與角位移傳感器(1)之間連接有控制器(7)，控制器(7)與磁粉制動器(5)之間連接有張力控制器(8)。

【技術特征摘要】
1.一種步進電機驅動器電流標定裝置，其特征在于，包括步進電機(2)和磁粉制動器(5)，步進電機(2)的輸出軸通過聯軸器(4)連接至磁粉制動器(5)，步進電機(2)的尾軸上裝有用于檢測步進電機(2)轉角的角位移傳感器(1)，步進電機(2)上連接有用于驅動步進電機(2)的步進電機驅動器(6)，且步進電機驅動器(6)與角位移傳感器(1)之間連接有控制器(7)，控制器(7)與磁粉制動器(5)之間連接有張力控制器(8)。2.根據權利要求1所述的一種步進電機驅動器電流標定裝置，其特征在于，步進電機(2)和磁粉制動器(5)均設置在臺架(3)上。3.根據權利要求1所述的一種步進電機驅動器電流標定裝置，其特征在于，所述的角位移傳感器(1)為光電角位移傳感器。4.根據權利要求1所述的一種步進電機驅動器電流標定裝置，其特征在于，還包括能夠測出張力控制器(8)在不同勵磁電流條件下的為磁粉制動器(5)提供的制動轉矩值的扭矩扳手。5.一種采用權利要求1所述的步進電機驅動器電流標定裝置的標定方法，其特征在于，包括以下步驟：步驟一：確定步進電機(2)的額定設計轉矩；步驟二：調節張...

【專利技術屬性】
技術研發人員：王博，湯偉，董繼先，王樨，
申請(專利權)人：陜西科技大學，
類型：發明
國別省市：陜西,61