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首先，我們來了解一下什么是步進(jìn)電機(jī).步進(jìn)電機(jī)是一種將電脈沖轉(zhuǎn)化為角位移的執(zhí)行機(jī)構(gòu)。當(dāng)步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器接收到一個(gè)脈沖信號，它就驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)按設(shè)定的方向轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)固定的角度(稱為“步距角”)，它的旋轉(zhuǎn)是以固定的角度一步一步運(yùn)行的�？梢酝ㄟ^控制脈沖個(gè)數(shù)來控制角位移量，從而達(dá)到準(zhǔn)確定位的目的；同時(shí)可以通過控制脈沖頻率來控制電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的速度和加速度，從而達(dá)到調(diào)速的目的。步進(jìn)電機(jī)可以作為一種控制用的特種電機(jī)，利用其沒有積累誤差(精度為100%)的特點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于各種開環(huán)控制。
現(xiàn)在比較常用的步進(jìn)電機(jī)包括反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī),永磁式步進(jìn)電機(jī),混合式步進(jìn)電機(jī).其中混合式步進(jìn)電機(jī)目前應(yīng)用是比較多的。
其次就讓我們就來了解一下什么是測試系統(tǒng)。
很多汽車制動(dòng)元件的檢測，例如液壓制動(dòng)系中制動(dòng)主缸助力器總成的檢測和氣壓制動(dòng)系中氣制動(dòng)閥的檢測，在測試系統(tǒng)中都需要用電機(jī)推動(dòng)滾珠絲杠來模擬在實(shí)際汽車制動(dòng)時(shí)踩下制動(dòng)踏板進(jìn)行制動(dòng)的過程，滾珠絲杠推動(dòng)主缸或是制動(dòng)閥使其達(dá)到汽車制動(dòng)時(shí)所需要的各種工作狀態(tài)，以便來測試各種性能。而混合式步進(jìn)電機(jī)由于角位移與輸入脈沖嚴(yán)格成正比關(guān)系，在其運(yùn)動(dòng)過程中沒有累計(jì)誤差，跟隨性良好，所以選擇步進(jìn)電機(jī)是汽車制動(dòng)元件測試系統(tǒng)中性能較好的執(zhí)行元件。
最后我們就要了解一下系統(tǒng)硬件的構(gòu)成了。
汽車制動(dòng)元件測試系統(tǒng)中，因?yàn)橛袣鈮夯蛘咭簤旱膲毫σ獪y試，所以電磁閥、壓力表、壓力傳感器等是必不可少的，本文只討論步進(jìn)電機(jī)作為執(zhí)行元件在制動(dòng)元件在測試中的應(yīng)用，所以略去壓力測試部分。系統(tǒng)硬件組成有位移傳感器，力傳感器，步進(jìn)電機(jī)；控制核心采用工控機(jī)和數(shù)據(jù)采集卡。
第一，系統(tǒng)硬件選型
深圳比亞迪汽車氣制動(dòng)閥檢測試驗(yàn)臺一臺，步進(jìn)電機(jī)選用信濃步進(jìn)電機(jī)，型號Y07-59D1-3260混合式步進(jìn)電機(jī)，電流為3A、二相六線、轉(zhuǎn)子齒數(shù)為50齒，步距角1．8°驅(qū)動(dòng)器采用MOONS兩相混合式步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器Y2SSR4；32控機(jī)配置為研祥工控機(jī)IPC一810A，C1I850以上，QT80G，HY256M以上，52X光驅(qū)、USB光電鼠標(biāo)、10M／100M自適應(yīng)以太網(wǎng)卡。數(shù)據(jù)采集卡選用研祥公司PCL-812PG采集卡。位移傳感器量程為：（0～60）mm，精度為05％。輸入力傳感器量程為2500N，精度為1％。如圖1所示，為控制系統(tǒng)的基本組成。
步進(jìn)電機(jī)正常運(yùn)行的關(guān)鍵指標(biāo)是其矩頻特性曲線要滿足系統(tǒng)的要求。因此需要對所選的型號為Y07-59D1-3260混合式步進(jìn)電機(jī)做必要的驗(yàn)證工作。
估算步進(jìn)電機(jī)所需的運(yùn)行轉(zhuǎn)矩：T=Te+Ta
式中：Te 一負(fù)載轉(zhuǎn)矩；Ta一加速轉(zhuǎn)矩。
由于無法計(jì)算電機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩，因此只能初步計(jì)算負(fù)載轉(zhuǎn)矩，步進(jìn)電機(jī)需要克服制動(dòng)元件彈簧力前進(jìn)，估測得彈簧壓縮力約為150N，因此，需要的負(fù)載轉(zhuǎn)矩約為：
 （1）
式中：F-彈簧壓縮力；V一步進(jìn)電機(jī)的前進(jìn)速度。
估算步進(jìn)電機(jī)需克服起動(dòng)摩擦、轉(zhuǎn)動(dòng)慣量等所需的加速轉(zhuǎn)矩，機(jī)械部分的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為：
 （2）
式中：G一步進(jìn)電機(jī)機(jī)械部分重量；D 一直徑。
加速轉(zhuǎn)矩Ta為：
 （3）
式中： Va一目標(biāo)速度；ta一加速時(shí)間。
根據(jù)式（3）計(jì)算結(jié)果可知Ta很小，可以忽略。步進(jìn)電機(jī)最大靜轉(zhuǎn)矩,故取最大靜轉(zhuǎn)矩 ，故取最大靜轉(zhuǎn)矩
根據(jù)Y07-59D1-3260混合式步進(jìn)電機(jī)的矩頻特性曲線（圖略），可以看出該電機(jī)滿足系統(tǒng)的要求。
東莞市凱福機(jī)電一直致力于高品質(zhì)運(yùn)動(dòng)控制產(chǎn)品的研發(fā)，生產(chǎn)和銷售，公司擁有強(qiáng)大的研發(fā)能力以及先進(jìn)的制造設(shè)備和制造工藝，運(yùn)用完善的檢測手段，保證產(chǎn)品的質(zhì)量和一致性。產(chǎn)品包括SHINANO下列步進(jìn)馬達(dá)，YARAK系列脈沖型步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器，AMP&MOONS系列智能驅(qū)動(dòng)器，集成式步進(jìn)和集成式步進(jìn)伺服。
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