无刷电机角度标定以及Cogging测试方案

 应用     |      2019-01-03 12:42:24

系统框架

本系统主要由机械平台、相关传感器、数据采集卡计算机以及数据采集软件组成。



图(1)
 

注:图(1)是工作示意图,仅仅用来说明方案,并非实物。


 

       机械平台主要由测试台、伺服电机及驱动器、电源、转速传感器、扭矩传感器以及被测电机组成。机械平台的设计要保证伺服电机、被测电机、转速传感器、扭矩传感器的同轴度要在合理的公差范围内,否则会影响测量精度。同时还要保证整个机械平台有一定的刚度和重量,防止设备一旦运行起来发生振动和变形。
       设备运行稳定后,数据采集卡将同时采集电流传感器信号、反电动势电压、霍尔传感器信号、角度编码器信号以及扭矩传感器信号。
由于所有的信号都同时进入数据采集卡,利用数据采集卡的同步采集功能将这些信号无延时的采集到计算机中。它能保证通道信号之间的延时在微秒级内,这样就保证了信号之间的时序关系。本系统主要用来校准角度,信号之间时序关系尤为重要,它是角度标定的依据。这个系统的成败主要在于数据采集的同步性。

硬件性能和参数

 

伺服电机


型号:40CB 

额定输出功率 W 100

额定转矩 N•m 0.32

瞬间最大转矩 N•m 0.81

额定转速 rpm 3000

最高转速 rpm 3600

电机转子惯量 kg•cm2 0.0351

转矩系数 N•m/A 0.32

额定相电流 A 1.0

瞬间最大相电流 A 2.9

电枢绕组相电阻 Ω 20.9

电枢绕组相电感 mH 18.426
















角度传感器


型 号:260编码器
—外形小巧,厚度仅1.19英寸 
—可提供4极、 6极、 8极、12极整流信号
—空心轴孔径选择:5 mm 到0.625 英寸(15.88 mm) 
—高达120ºC操作温度(有其他温度需求,请与厂家联系)
—简便新型的簧片式安装
—300KHz频率响应
—密封等级可达IP64
—夹紧式通孔安装
—输出形式:集电极开路输出、推拉输出和差动线驱动输出












 

 








扭矩传感器

型号:T20WN

• 额定扭矩 0.1 N•m, 0.2 N•m, 0.5 N•m, 1 N•m, 2 N•m, 5 N•m, 10 N•m, 20 N•m, 50 N•m, 100 N•m 和 200 N•m

• 额定转速10,000 rpm (带有角度测量系统为 3,000 rpm)

• 无接触测量信号传输

• 可进行转动和非转动测量

• 轴端摩擦力连接

• 内置角度和速度测量系统

• 扭矩信号输出: +/- 10 V

• 附件: 联轴器, VK20A 接线盒





 

















数据采集卡

型号:PXIe-6251
16路模拟输入通道, 1.25 MS/s (单通道), 1 MS/s (多通道); 16位分辨率, ±10 V
关联 (Correlated) DIO (8条时钟线, 10 MHz); 模拟和数字触发
可溯源至NIST的校准证书, 以及70多个信号调理选项
 采用NI-MCal校准技术,提高测量精度
使用高精度M系列,提高测量精度、分辨率和敏感度
I-DAQmx驱动软件和NI LabVIEW SignalExpress交互式数据记录软件


















电流传感器


 
型号:LT108-S7
霍尔闭环电流传感器 •
原边测量额定值是100A
输出50mA
供电电压±12--15V
精度分别是:0.5%
频率范围0-100KHZ
温度范围-10--+70℃
响应时间≤1μS
底板固定安装





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软件界面及功能



软件功能
 

1. 密码登录             设置不同的权限,更安全的测量

2. 采集参数设置      设置和采集相关的参数以及传感器参数

3. 系统参数             和系统相关的参数设置等

4. 测试报告             生成和测量相关的数据报告

5. 生成二维码          将相关的测量结果生成二维码

6. 图形显示             更直观的显示测试结果