[发明专利]一种经济实用型步进电机牵出扭矩特性自动测试装置

说明书

本发明公开了一种经济实用型步进电机牵出扭矩特性自动测试装置，包括安装在平台上的待测步进电机、左半轴与电机联接的扭矩加载测量装置以及由单片机和驱动器组成的控制系统。所述扭矩加载测量装置的右半轴通过连接器固连在支架上，扭簧套连在右半轴上，扭簧左端固连在左半轴的固定孔中，固连在右半轴上的止推螺栓则通过转扭簧右端进行加载。安装在左半轴上的编码器检测左半轴相对右半轴的转角，并由控制系统将其转成负载扭矩。控制系统的两个单片机协作完成电机位置、速度和运动方向的读取与控制，并判断电机是否丢步。主控程序能启动测试，读取和控制单片机，并将测试数据自动保存。本发明不仅结构简单成本低，并能一键完成所有测试，操作简单。

技术领域

本发明涉及一种测试装置，属于机械电子测量技术领域，尤其涉及一种经济实用型步进电机迁出扭矩特性的自动测试装置。

背景技术

目前，步进电机的应用领域越来越广泛，在机械、电子、纺织等行业应用普遍。如3D打印机。

当步进电机力矩输出扭矩及速度不足以克服负载时，就会造成步进电机运转失步。即电机运转时运转的步数，不等于理论控制上的步数，称之为失步。这时会造成控制不准确，所以在很多场合下需要额外的角度测量装置来进行步进电机角度或速度的测量。

如果能够得到步进电机的牵出力矩输出特性曲线，则可以通过控制让步进电机工作在额定的速度扭矩下，保证控制的精确性并减少系统的复杂程度。因此，测量步进电机的扭矩特性是很有必要的。

目前的步进电机扭矩特性的测量方法有的过于繁琐，有的过于复杂而导致成本较高。以往的扭矩测量结构有的结构简单，但是操作繁琐，比如常见的一种传统测量方式是将重物挂在步进电机上，电机可以抬起的最大重物会被转化为最大扭矩。还有一种方法是基于前一种测量方法的改进，即利用杠杆原理，改变杠杆长度而无需改变重物的重量。这两种方法结构和操作都相对简单，但是却需要大量的人工重复测量，不断地改变负载和速度。而目前设计出来的操作简单的步进电机扭矩测量设备，都存在结构复杂价格昂贵的问题，如专利文献1中的汽车空调步进电机力矩输出特性测量系统(中国专利申请号：CN201410426069)，专利文献2中的电机扭矩测试设备(中国专利申请号：(CN201610415120)。这两个系统和设备的操作相对简单，但结构均较为复杂，制造成本高。

发明内容

本发明针对牵出力矩输出特性测量的难题，给出了一种经济实用型的牵出力矩输出特性曲线的测量装置。

本发明的扭矩测量装置简单而巧妙地完成步进电机扭矩特性的测量，因此成本低廉，结构简单。并且测试过程完全自动完成，得到不同负载下的最大牵出扭矩，并可自动绘制牵出扭矩特性曲线。

本发明采用以下技术方案：

一种经济实用型步进电机牵出扭矩特性自动测试装置，包括机械装置和控制系统；所述机械装置包括待测步进电机，所述待测步进电机与电机支架通过螺栓固定连接，所述电机支架固定安装在底板上；所述待测步进电机的输出轴与联轴器一端固定连接，所述联轴器另一端与扭矩加载与测量机构固定连接；所述扭矩加载与测量机构左半轴固定安装有中空编码器，所述中空编码器检测部分通过编码器支架固定安装在底板上；扭矩加载与测量机构左半轴和右半轴分别通过轴承和连接器安装在左支架和右支架上，左支架和右支架分别顺序固连在底板上，步进电机驱动器、一号单片机及二号单片机分别顺序固定安装在底板上，所述连接器和右支架通过固连柱销固定连接；所述控制系统包括控制系统中需要的一号单片机、二号单片机和MATLAB总控系统。

进一步的，所述扭矩加载与测量机构为右半轴右端通过固连柱销和柱销孔与连接器固连，右半轴左端通过封闭盖和左半轴轴孔安装在左半轴整体上，左半轴整体可与右半轴相互转动，扭簧套连在右半轴上，扭簧左端固连在左半轴的扭簧固定孔中，固连在右半轴上的止推螺栓则通过两半轴相互转动推动扭簧的右端扭转扭簧进行加载。