电动执行机构角度测量方法的改良.docx

电动执行机构角度测量方法的改良 按照JB/T8219-1999要求开展角行程电动执行机构的测试中，多个指标与实测输出轴行程有关用全圆仪来测量有一定的局限性，一些情况下是不能满足测试要求的运用编码器在精细定位、速度、长度、加速度、振动等方面得到广泛的应用，且具有构造简单、计量精度高、寿命长等优点，完全可以设计出满足测试要求的方案 1、改良的依据及改良方法 按JB/T8219-1999《工业过程测量和控制系统用电动执行机构》标准中的5.2.4条款中对试验用仪器的精度要求是“其基本误差应小于或等于被测量产品基本误差限的1/3，其量程范围与被测值的范围相适应 本标准的5.4.1比例式执行机构的基本误差计算公式： δ：基本误差；L1：输出轴行程实测值(°)；L0：输出轴行程约定真值(°)；L：输出轴额定行程(°) 本标准的4.2.1基本误差要求1级的误差是±1% 执行器额定角行程值有50°、70°、90°120°、270°这5种下面计算这5种额定角行程的允许最大值误差 设：L0：=0°；L=分别代入50°、70°、90°120°、270°;δ=1%代入(1)式，解方程求出L1的允许最大值解得：L1=0.5°、0.7°、0.9°、1.2°、2.7° 按测量仪器的精度应为被测量产品基本误差限的1/3，得到测量仪器的精度为0.17°、0.23°、0.30°、0.40°、0.90°。

另外全圆仪安装在执行机构的输出轴上会有安装偏心现象安装偏心就是指全圆仪的圆心与输出轴的轴心不重合，如图一所示设全圆仪半径为R，O为全圆仪的圆心，O'为输出轴的轴心，O与O'之间的距离为d，假设起始点(零位)在X轴上，当输出轴转动角度为α’时，全圆仪相对输出轴转动的角度为α由图得出几何关系式： 图1 安装偏心示意图 △α=α'-α即为输出轴和全圆仪转角的误差值，把式(1)代入tg△α=tg(α'-α)并整理得到： 对式(2)的两边求导得： 当式(3)等于0时，式(2)取最大值即：Rdcosα-d2=0得出 把式(4)代入式(2)得： 所以△αmax=d/R所用全圆仪半径R已知为100mm，当d=1mm时，△αmax≈0.6°，这样误差就比较大了再加上读数时人的视差，用全圆仪来测量就比较粗糙了 2、编码器的种类及选择 根据检测原理，编码器可分为光学式、磁式、感应式和电容式根据其刻度方法及信号输出形式，分为增量式编码器和绝对式编码器 在电动执行机构的测试试验中，要求电动执行机构经受环境温度-25℃～70℃;机械振动频率10～150Hz，位移幅值0.15mm，加速度幅值20m/s2等严酷条件，对于编码器的选用，必须同样能够经受住同样的条件，并且测量精度不受其影响。

多种编码器都可满足上述要求，综合考虑成本因素，选用了磁编码器磁编码器和其他类型编码器相比，具有高频特性好，响应速度快;无接触位置传感可以完美应用于气温变化大等恶劣环境下;耗电少、使用寿命长;构造简单、抗冲击力强，可靠性高 图2 常用磁编码器 图3 联轴器 采用目前较为常用的AS5040芯片磁编码器来设计所需测试系统首先，通过联轴器把输出轴和磁编码器联接，磁编码器所输出的脉冲通过采集卡采集，再通过如Labview虚拟仪器程序的处理并把测量结果显示出来 3、结语 通过上述改良，在电动执行机构的测试中遇到的问题就得以解决，尤其是在振动状态下的测量有了可靠的保证，满足了标准的要求。