CN213364985U - 一种小型步进电机测试器 - Google Patents

Abstract

一种小型步进电机测试器，属于电气领域。本实用新型包括包括底座、动态扭矩‑转速检测装置、连接检测轴、刹车盘、抱刹装置、驱动器、液晶显示屏和单片机，底座一端设置有电机安装座，步进电机安装在电机安装座上，底座另一端安装有动态扭矩‑转速检测装置和抱刹装置，连接检测轴贯穿动态扭矩‑转速检测装置，连接检测轴一端通过联轴器与步进电机的输出端连接安装，连接检测轴另一端固定安装有刹车盘，刹车盘设置在抱刹装置内。其功能是可以快速测试步进电机的工作情况如：步进电机正反转、步进电机调速、步进电机的动态扭矩和步进电机的共振转速等，步进电机的销售商和购买者可以使用该测试器快速测试步进电机性能，以此来选用合适的步进电机。

Description

一种小型步进电机测试器

技术领域

本实用新型涉及一种小型步进电机测试器，属于电气领域。

背景技术

步进电机是一种控制电机，它的速度和停止角度可以在一定范围内任意调整。步进电机的应用非常广泛，主要应用领域在医疗器械、工业机器人、精密加工设备等。步进电动机的使用与其它电动机不同，如果要让步进电机工作，必须提供符合该步进电机的电压和交流脉冲频率，由于驱动步进电机比较复杂，所以一些厂商设计出步进电机驱动器，使用者通常用单片机或PLC给步进电机驱动器发送脉冲就可以使步进电机工作，脉冲的数量代表步进电机转过的角度，脉冲的速度调节步进电机的转速。步进电机在使用的时候最主要的参数就是扭矩和转速，一般步进电机的扭矩和转速成反比，转速越高，扭矩越小，几乎所有的步进电机在转速达到某一范围时会出现噪音和振动增大的现象，这种现象在不同的步进电机上会有很大的区别，主要的原因是机械制造的差异和工作电流不同所导致。比如相同型号不同品牌的步进电机，在使用不同驱动器时，扭矩和共振转速一般都会不同，有些相同型号相同品牌的步进电机也会存在这样的问题。

步进电机的生产厂家很多，一般出厂时电机铭牌只显示步进电机的额定扭矩与电流，步进电机在不同的转速下其扭矩和电流与额定值相差很大，通常在某一个转速区间会有明显的共振噪音，即使更换不同的驱动器，也会出现以上的问题。步进电机属于精密器件，步进电机在制造时难免会有差异，这种差异就会导致相同型号的步进电机在运行性能上的差异。一般购买到的步进电机都无法测试其性能和工作情况，这样会导致步进电机在使用的过程中出现问题，比如会造成电机损坏或机械设备损坏等。

因此，亟需提出一种新型的小型步进电机测试器，以解决上述技术问题。

实用新型内容

本实用新型研发目的是为了在使用步进电机之前，可以在短时间内通过步进电机检测器检测步进电机的真实参数，这样不但可以让使用者明确使用时的参数范围，还可以保证工程的质量，节约成本的问题，在下文中给出了关于本实用新型的简要概述，以便提供关于本实用新型的某些方面的基本理解。应当理解，这个概述并不是关于本实用新型的穷举性概述。它并不是意图确定本实用新型的关键或重要部分，也不是意图限定本实用新型的范围。

本实用新型的技术方案：

一种小型步进电机测试器，包括底座、动态扭矩-转速检测装置、连接检测轴、刹车盘、抱刹装置、驱动器、液晶显示屏和单片机，底座一端设置有电机安装座，步进电机安装在电机安装座上，底座另一端安装有动态扭矩-转速检测装置和抱刹装置，连接检测轴贯穿动态扭矩-转速检测装置，连接检测轴一端通过联轴器与步进电机的输出端连接安装，连接检测轴另一端固定安装有刹车盘，刹车盘设置在抱刹装置内，驱动器分别与步进电机、动态扭矩-转速检测装置、液晶显示屏和单片机电性连接，单片机与动态扭矩-转速检测装置、驱动器和液晶显示屏电性连接。

优选的：所述动态扭矩-转速检测装置包括壳体、第一连接轴、第二连接轴、应变片、变压器、磁片、霍尔检测装置、光电信号转换芯片和光信号接收芯片，第一连接轴和第二连接轴通过应变片连接安装，第一连接轴和第二连接轴贯穿设置在壳体上，第一连接轴上安装有变压器，变压器输出直流高频电压，第二连接轴上设置安装有磁片，磁片的正下端设置安装有霍尔检测装置，霍尔检测装置固定安装在壳体上，第二连接轴上安装有光电信号转换芯片，光电信号转换芯片右侧的壳体上安装有光信号接收芯片，变压器与应变片电性连接，应变片与光电信号转换芯片电性连接，变压器、霍尔检测装置和光信号接收芯片分别与MCU转换器电性连接。

优选的：所述抱刹装置包括刹车座和电磁铁，刹车座上加工有凹槽，刹车盘设置在凹槽内，刹车座上安装有电磁铁。

本实用新型具有以下有益效果：

1.本实用新型的一种小型步进电机测试器，解决了由于步进电机扭矩下降和共振转速等，使用者通常测试步进电机的方法是让步进电机工作，然后调节步进电机的转速，根据步进电机噪音的大小来判断共振转速，检测方法较为复杂，且容易出错，并且步进电机的电流根据驱动器的给定值调整，步进电机的扭矩通常无法检测的问题；

2.本实用新型的一种小型步进电机测试器，在使用步进电机之前，可以在短时间内通过步进电机检测器检测步进电机的真实参数，这样不但可以让使用者心里有数，还可以保证工程的质量，节约成本，可以快速的检测出步进电机的性能，相比传统的经验检测法，具有准确度高、时间短、操作方便等优点；

3.本实用新型的一种小型步进电机测试器，结构简单、设计巧妙、拆装方便、成本低廉，适于推广使用。

附图说明

图1是一种小型步进电机测试器的结构示意图；

图2是动态扭矩-转速检测装置的内部结构示意图；

图3是动态扭矩-转速检测装置的原理图；

图4是一种小型步进电机测试器的使用状态图；

图5是AD转换电路图；

图6是检测mcu功能框图；

图7是前置信号放大电路图；

图8是显示和按键电路图；

图9是主控mcu功能框图；

图中0-步进电机，1-底座，2-动态扭矩-转速检测装置，3-刹车盘，5-抱刹装置，6-驱动器，7-液晶显示屏，8-单片机，9-联轴器，20-壳体，21-第一连接轴，22-第二连接轴，23-应变片，24-变压器，25-磁片，26-霍尔检测装置，27-光电信号转换芯片，28-光信号接收芯片，29-MCU转换器，51-刹车座，52-电磁铁，53-凹槽。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面通过附图中示出的具体实施例来描述本实用新型。但是应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本实用新型的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本实用新型的概念。

本实用新型所提到的连接分为固定连接和可拆卸连接，所述固定连接即为不可拆卸连接包括但不限于折边连接、铆钉连接、粘结连接和焊接连接等常规固定连接方式，所述可拆卸连接包括但不限于螺纹连接、卡扣连接、销钉连接和铰链连接等常规拆卸方式，未明确限定具体连接方式时，默认为总能在现有连接方式中找到至少一种连接方式能够实现该功能，本领域技术人员可根据需要自行选择。例如：固定连接选择焊接连接，可拆卸连接选择铰链连接。

具体实施方式一：结合图1-图9说明本实施方式，本实施方式的一种小型步进电机测试器，包括底座1、动态扭矩-转速检测装置2、刹车盘3、抱刹装置5、驱动器6、液晶显示屏7和单片机8，底座1一端设置有电机安装座11，步进电机0安装在电机安装座11上，底座1另一端安装有动态扭矩-转速检测装置2和抱刹装置5，动态扭矩-转速检测装置2一端通过联轴器9与步进电机0的输出端连接安装，动态扭矩-转速检测装置2另一端固定安装有刹车盘3，刹车盘3设置在抱刹装置5内，驱动器6分别与步进电机0、动态扭矩-转速检测装置2、液晶显示屏7和单片机8电性连接，单片机8与动态扭矩-转速检测装置2、驱动器6和液晶显示屏7电性连接，步进电机0的输出端带动动态扭矩-转速检测装置2内部的第一连接轴21和第二连接轴22转动，动态扭矩-转速检测装置2带动刹车盘3转动，动态扭矩-转速检测装置2内部检测的动态扭矩、转速和共振转速等相关数据通过单片机8输出显示在液晶显示屏7上，通过调节抱刹装置5与刹车盘3之间的相对连接，可以增加刹车盘3转动的阻力，从而增加步进电机0的负载，通过手动控制抱刹装置5，可以检测步进电0机在不同转速下的动态扭矩，单片机8通过六个按键操作，其中包括开关按键、加速按键、减速按键、启动停止按键和测试按键。

具体实施方式二：结合图1-图9说明本实施方式，基于具体实施方式一，本实施方式的一种小型步进电机测试器，所述动态扭矩-转速检测装置2包括壳体20、第一连接轴21、第二连接轴22、应变片23、变压器24、磁片25、霍尔检测装置26、光电信号转换芯片27和、光信号接收芯片28、MCU转换器29和驱动器6，第一连接轴21和第二连接轴22通过应变片23连接安装，第一连接轴21和第二连接轴22贯穿设置在壳体20上，第一连接轴21的另一端通过联轴器9与步进电机0的输出端连接安装，第一连接轴21上安装有变压器24，变压器24输出直流高频电压，第二连接轴22的另一端固定安装有刹车盘3，第二连接轴22上设置安装有磁片25，磁片25的正下端设置安装有霍尔检测装置26，霍尔检测装置26固定安装在壳体20上，第二连接轴22上安装有光电信号转换芯片27，光电信号转换芯片27右侧的壳体20上安装有光信号接收芯片28，变压器24与应变片23电性连接，应变片23与光电信号转换芯片27电性连接，变压器24、霍尔检测装置26和光信号接收芯片28分别与MCU转换器电性连接，MCU转换器29与单片机8电性连接，驱动器6与单片机8和步进电机0电性连接，单片机8发送信号给驱动器6驱动步进电机0正反转、加速和减速运行。同时驱动器6具有电流检测功能，把电流信号转换成0-5v的电压信号发送给单片机8。

具体实施方式三：结合图1-图9说明本实施方式，基于具体实施方式一，本实施方式的一种小型步进电机测试器，所述抱刹装置5包括刹车座51和电磁铁52，刹车座51上加工有凹槽53，刹车盘3设置在凹槽53内，刹车座51上安装有电磁铁52，在测量步进电机扭矩时，调节电磁铁的磁力强度，进而调节抱刹装置5与刹车盘3之间的阻力，从而增加步进电机的负载，可以检测步进电机在不同转速下的动态扭矩。

具体实施方式四：结合图1-图9说明本实施方式，本实施方式的一种小型步进电机测试器，其检测原理如下：

动态扭矩检测：采用应变片23为基本传感器元件，由于是检测动态扭矩，所以使用了非接触式供电的方法，采用变压器24为空心变压器，空心变压器给第二连接轴22上的光电信号转换芯片27供电，光电信号转换芯片27采集应变片24的电信号后，将其转换为光信号，光信号输出的频率正比于压力值，光信号接收芯片28将光信号转换为0-5V的电压信号，通过单片机8换算成扭矩值显示在液晶显示屏7上；

共振转速区间：步进电机0在负载不变的情况下扭矩值基本不变，但是当出现共振时，步进电机0的动态扭矩值会有很大的波动，单片机8采集扭矩值后通过程序分析，可判定共振转速区间；

步进电机电流检测：步进电机0的电流由两个霍尔检测装置26检测，霍尔检测装置26的电压值正比于步进电机0的电流值，单片机0采集霍尔检测装置26的电压值，转换成电流值显示在液晶显示屏7上；

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

在本发明的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制；方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。

为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。

需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施方式能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。

需要说明的是，在以上实施例中，只要不矛盾的技术方案都能够进行排列组合，本领域技术人员能够根据排列组合的数学知识穷尽所有可能，因此本发明不再对排列组合后的技术方案进行一一说明，但应该理解为排列组合后的技术方案已经被本发明所公开。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种小型步进电机测试器，其特征在于：包括底座(1)、动态扭矩-转速检测装置(2)、刹车盘(3)、抱刹装置(5)、驱动器(6)、液晶显示屏(7)和单片机(8)，底座(1)一端设置有电机安装座(11)，步进电机(0)安装在电机安装座(11)上，底座(1)另一端安装有动态扭矩-转速检测装置(2)和抱刹装置(5)，动态扭矩-转速检测装置(2)一端通过联轴器(9)与步进电机(0)的输出端连接安装，动态扭矩-转速检测装置(2)另一端固定安装有刹车盘(3)，刹车盘(3)设置在抱刹装置(5)内，驱动器(6)分别与步进电机(0)、动态扭矩-转速检测装置(2)、液晶显示屏(7)和单片机(8)电性连接，单片机(8)与动态扭矩-转速检测装置(2)、驱动器(6)和液晶显示屏(7)电性连接。

2.根据权利要求1所述的一种小型步进电机测试器，其特征在于：所述动态扭矩-转速检测装置(2)包括壳体(20)、第一连接轴(21)、第二连接轴(22)、应变片(23)、变压器(24)、磁片(25)、霍尔检测装置(26)、光电信号转换芯片(27)、光信号接收芯片(28)、MCU转换器(29)和驱动器(6)，第一连接轴(21)和第二连接轴(22)通过应变片(23)连接安装，第一连接轴(21)和第二连接轴(22)贯穿设置在壳体(20)上，第一连接轴(21)的另一端通过联轴器(9)与步进电机(0)的输出端连接安装，第一连接轴(21)上安装有变压器(24)，变压器(24)输出直流高频电压，第二连接轴(22)的另一端固定安装有刹车盘(3)，第二连接轴(22)上设置安装有磁片(25)，磁片(25)的正下端设置安装有霍尔检测装置(26)，霍尔检测装置(26)固定安装在壳体(20)上，第二连接轴(22)上安装有光电信号转换芯片(27)，光电信号转换芯片(27)右侧的壳体(20)上安装有光信号接收芯片(28)，变压器(24)与应变片(23)电性连接，应变片(23)与光电信号转换芯片(27)电性连接，变压器(24)、霍尔检测装置(26)和光信号接收芯片(28)分别与MCU转换器(29)电性连接，MCU转换器(29)与单片机(8)电性连接，驱动器(6)与单片机(8)和步进电机(0)电性连接。

3.根据权利要求1所述的一种小型步进电机测试器，其特征在于：所述抱刹装置(5)包括刹车座(51)和电磁铁(52)，刹车座(51)上加工有凹槽(53)，刹车盘(3)设置在凹槽(53)内，刹车座(51)上安装有电磁铁(52)。

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