1 引 言
伺服电机的机电时间常数通常采用对拖法测试，两台同型号电机对拖，一台被试电机作驱动机，另一台被驱动机作测速发电机，然后用光线示波器拍摄测速发电机的电压上升曲线，通过作图，便可求出被试电机的时间常数。这种方法虽然直观，但拍摄作图太繁琐。为了省掉拍摄作图的麻烦，设计了一种简易数字式时间常数测试电路。
2电路原理
电路分三部分，如图1所示，第一部分为10kHz时钟脉冲部分，经分频，为测试提供一个周期为0. 1ms的标准时间脉冲。第二部分为计数器部分。它对时钟脉冲部分提供的脉冲进行计数，计数的个数即代表时间。第三部分为控制器部分，它能对计数器部分进行自动控制。被试电机启动时，使计数器开始计数。被试电机加速到稳定转速的百分之63. 2时，自动将计数器关掉。计数器上记录的时间除以2，即为被试电机的时间常数。具体工作过程：合上双刀开关S一刀将计数器与时钟脉冲接通，计数器开始计数。另一刀同步地将被试电机启动，测速机开始对控制器输入测速信号，当被试电机加速到稳定转速的百分之63. 2时，由双基极二级管V5作成的鉴幅器自动给出一个信号，触发晶闸管3CT，3CT触发后，计数器对地短路，关断时钟脉冲，达到计数目的，计数器上保留的数字，即为时间常数。
3线路的特点
3·1自动取样


图中R1、R2两个电阻，组成一个百分之63.2分压器。R1选6.32kΩ，R2选3.68kΩ，总阻值为R1+R2=10kΩ。这样，当开关S2打在校位置时，分压器提供给放大器的电压，总是测速机全电压的百分之63.2，与测速机稳定时的输出电压高低无关。
例如：假定测速机稳定时的输出电压为10V，经分压器后输出则为6. 32V,若测速机稳定输出电压变为iv，经分压器后输出电压则为0. 632V。测速机稳定输出电压的高低，靠调节激磁电压来保证。输出由选定的控制器鉴幅电压值决定，它有如下关系：U2为双基极二极管峰点电压，Ul为测速机输出电压，K为放大器放大系数。操作时，S2打在校位置，合上开关Sl，电机运转，测速机发电，然后慢慢由零调高测速机激磁电压，达到3CT刚刚触发，此时分压器的输出电压一定是测速机全电压的百分之63. 2，自动取样的优点就在这里。测试时，S2打在测位置，去掉了百分之63. 2分压器，测速机输出直接和放大器接通，当被试电机启动，上升到稳定转速的百分之63.2时，测速机的输出电压经放大后刚能将3CT触发，因此时测速机的输出电压，等于校准时百分之63. 2分压器输出电压。关断计数器，指示灯HL亮。此后转速、电压上升到稳定值，因计数器此时已关掉，对它不起作用。
3·2 Vs双基极二级管鉴幅器
双基极二级管有很稳定的峰点电压，峰点电压等于分压比乘电源电压，变换电源电压便可变换峰点电压。利用这个特点，便可作成一种方便简单的鉴幅器，对放大器提供的电压进行鉴幅，当输入信号达到测速机稳定输出电压的百分之63. 2时，双基极二极管bi的内阻突然减小输出鉴幅信号。
3·3直接放大器和射极跟随器
线路中采用了直接放大器，以达到交直流伺服电机测试共用。加放大器的目的，是因测速机的激磁阻尼，对被试电机的转速影响较大，测速机激磁电压升高，被试电机转速则降低，从而影响时间常数变小，造成测试不准确。为了减小这种影响，测速机的激磁电压应越低越好。但低激磁则会造成低输出，而双基极二级管的峰点电压一般较高，虽然可以通过调低电源电压来降低峰点电压，但也不能降得太低，所以只有加放大器，才能保证鉴幅器的鉴幅要求。线路中还加了Vl、V4两级射极跟随器，目的是进行陧抗变换，以使分压器和鉴幅器不受影响，提高测试准确度。
3.4晶闸管3CT的应用
3CT的应用简化了计数器门电路。一个3CT，便是一个计数门。3CT触发，计数器输入端对地短路，封闭了输入端，计数脉冲无法再进入。同时，计数脉冲亦通过负载电阻Ri对地短路。图中HL为关断指示灯，S3为复位按钮，按动S3便会恢复到重新测试状态。
4测试步骤和误差分析
用该线路对几种伺服电机时间常数进行测试，并同光线示波器拍照测试进行比较，二者结果符合，测试步骤为：
①Sl合上，电机对拖运转，测速机激磁RP调到零，S打在校位置。
②慢慢调节RP，增加测速机激磁，使输出电压慢慢增加，当3CT刚刚触发，HL亮，说明校好。此时，测速机全电压的百分之63. 2经放大后，刚好达到双基极二极管鉴幅器的峰点电压，输出鉴幅信号触发3CT，指示灯HL亮。
③Sl打在断位置，电机停转。S2打在测位置，计数器复零，S3复位，其余不动.
④合上Sl，计数器开始计数，被试机同步地开始旋转，驱动测速机输出测速电压，因测位置去掉了百分之63. 2分压器，当输出电压达到稳定转速的百分之63. 2时，刚好等于校准时的电压，鉴幅器输出鉴幅信号，将3CT触发，关闲计数器，达到测试目的。计数器上显示的时间除以2，即是被试电机的时间常数，除2的目的，是因对拖转动增加了1倍，所以时间常数增加了1倍。
表1是用此法对24SLi伺服电机时间常数的一组测试数据，每台进行6次测试.

从表1可见，它的测试结果是可靠的。该线路的测试误差主要来自：
①时钟脉冲的准确度和稳定度。为了达到时钟脉冲的准确稳定，应选用晶体振荡分频作脉冲源。
②双刀开关Sl的同步时间差。因它一刀打开计数器，一刀接通电机，它的同步差，将直接加减进测试结果中。为了知道这一影响，笔者对一般双刀钮子开关进行同步时间差测试，测试结果一般小于174s，对毫秒级的时间常数影响不大。
③Vl放大器对百分之63.2分压器的影响。Vl的输入阻抗对分压器影响很大，为了克服这一影响，所以将Vl作成射极跟随器，以提高输入阻抗。经此阻抗变换后，经计算，由此造成的误差可小于百分之2，对一般20ms左右的伺服机时间常数测试，影响不会大于1ms。
④零点飘移的影响。这种测试一般很快，数秒钟即可测试1次，而且每台电机都需校准，所以零点飘移对它影响很小，可不考虑。
5结语
该数字式时间常数测试简单方便，测试淮确可靠，经多年使用，效果良好。且它制作简单，时钟脉冲部分，可用普通音频信号发生器代替；计数器部分，可用数字频率计代替，时基选在30s，只需装1个控制器。如果要长期使用，最好装成1台小型仪器，也很简单。时钟脉冲用晶体振荡便可得到；计数器部分，常州半导体厂生产的组合显示件，便是一个多位计数器，接此法装了一台测试仪器，小巧、方便。
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