步进电机

[align=center][font=宋体][font=宋体][url=https://insevent.instrument.com.cn/t/Mp][color=#3333ff]气相色谱仪[/color][/url]常用执行器[/font][font=宋体]——步进电机[/font][/font][/align][align=center][font=宋体]概述[/font][/align][font=宋体]步进电机可以将数字脉冲信号直接转换为固定数值的机械角位移，并可以自动产生定位转矩使转轴锁定的机电转换执行装置。其结构简单、使用方便、容易控制、无位置误差的积累，适用于低速、小功率的数字化驱动系统。现代[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/Mp][color=#3333ff]气相色谱仪[/color][/url]的自动进样器、柱箱门控制等部件单元中，较多使用步进电机进行机械部件的驱动和定位。[/font][align=center][font=宋体]简介[/font][/align][font=宋体][font=宋体]步进电机是一种将电脉冲转换为角位移的执行器，向其输入一个脉冲信号时，步进电机就会按照该设定的方向移动一个确定的角度，步进电机的旋转是以固定角度[/font][font=宋体]“一步一步”运行。日常生活中使用的石英表的指针就是靠一种微型的步进电机进行驱动。[/font][/font][font=宋体][font=宋体]目前常用的步进电机分为反应式步进电机（[/font][font=宋体]VR）、永磁式步进电机（PM）和混合式步进电机（HB）和单向式步进电机等。[/font][/font][font=宋体][font=宋体]图[/font][font=宋体]1为三相反应式步进电机的原理图，定子安装有星形连接方式的A-A`\B-B`\C-C`三相绕组，转子为磁性材料制成。[/font][/font][align=center][img=,445,182]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2023/07/202307192302060299_9313_1604036_3.jpg!w690x282.jpg[/img][font=宋体] [/font][/align][align=center][font=宋体][font=宋体]图[/font][font=宋体]1 三相反应式步进电机原理图[/font][/font][/align][font=宋体][font=宋体]当仅有[/font][font=宋体]A相绕组供电时，气隙磁场与A相绕组重合，如图1左所示，转子受磁场作用下，旋转至与A相绕组轴线对齐的位置，此时转子亦具有自锁功能。如果系统由A相供电转换为B相供电，转子即旋转至与B绕组轴线对齐的位置，如图1右所示。三相绕组轮流通电，定子磁场轴线延A-B-C方向依次旋转60°，步进电机的转子也跟随磁场转过同样角度，该角度称为步距角。如果三相绕组通电的顺序发生改变，步进电机即可反向发生旋转。[/font][/font][font=宋体][font=宋体]步进电机靠转子和定子的两个磁极之间的吸引力实现转动，定子和转子的磁极事先错开一定角度，如图[/font][font=宋体]2所示。实际的步进电机可以采用增加电机相数和电路细分等辅助手段，实现步距角的进一步缩小（可以小于1°），以实现更为精密的角度位移控制。[/font][/font][align=center][img=,234,252]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2023/07/202307192302193847_4963_1604036_3.jpg!w351x378.jpg[/img][font=宋体] [/font][/align][align=center][font=宋体][font=宋体]图[/font][font=宋体]2 步进电机的转子和定子示意图[/font][/font][/align][font=宋体]步进电机一般采用开环方式控制，系统向步进电机发出确定的脉冲信号，如果由于外界因素（例如负载较重）发生电机与脉冲不同步现象，电机的转动角度就会发生错误，最终造成步进电机所驱动部件的位置或者位移错误。步进电机作为仪器系统的驱动部件，一般情况下需要与位置传感器共同构成反馈系统，以实现精确可靠的机械运动控制。[/font][font=宋体][font=宋体]自动进样器的传动螺杆、光杠、导轨等部件长期运行后会由于灰尘、油污、腐蚀等原因造成出传动机构阻力较大，可能会导致步进电机驱动中的[/font][font=宋体]“失步”现象。[/font][/font][font=宋体]常用的位置传感器有微动开关、光电传感器、霍尔元件等，用来确定步进电机运行系统的原点或终点。光电码盘、滑动变阻器等传感器与步进电机联合使用，可以实现步进电机的更加精细和精确的运行。[/font][font=宋体] [/font][align=center][font=宋体]小结[/font][/align][font=宋体]简单叙述步进电机工作原理和使用特点。[/font]

步进电机的需求量与日俱增，在各个行业的控制领域都将有广泛应用,同时步进电机实现伺服控制，也成为伺服电机的最佳替代方案。用户需要傻瓜化的指令来高精度的控制电机，优爱宝推出了多款产品更好的适应中国用户的使用需求。http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2014/04/201404281624_497645_2851234_3.jpghttp://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2014/04/201404281624_497646_2851234_3.jpgUIM241产品用户直接通过上位机发指令即可完成控制步进电机http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2014/04/201404281624_497648_2851234_3.jpgUIM242产品用户直接通过上位机发指令即可完成控制步进电机，并且通过两根线完成CAN组网。除了上述用PC机直接控制之外，UIROBOT还有如下产品可满足用户的需求：http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2014/04/201404281624_497647_2851234_3.jpg以上UIM243产品用户直接使用旋钮调速、电压调速。http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2014/04/201404281625_497649_2851234_3.jpgUIM240产品属于脉冲方向驱动器，直接使用PLC发脉冲控制利用优爱宝的UIROBOT使得开发自主知识产权的机器和使用步进电机变得更为便捷与快速

[align=center][img=电动针阀（电动针型阀）,599,513]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2021/06/202106212250264749_7239_3384_3.gif!w599x513.jpg[/img][/align][size=18px][color=#990000]一、简介[/color][/size] 用于比例流量调节的NCNV系列数控电动针阀将步进电机的精度和可重复性优势与针阀的线性和分辨率相结合，其结果是具有小于2%滞后、2%线性、1%重复性和0.2%分辨率的可调流量控制，使这些电动阀门成为医疗、生命科学和高级自动化应用中一致、高性能气体传输和控制的理想选择，是目前常用电磁比例阀的升级产品。与依阳公司VPC2021系列真空压力控制器相结合，可构成快速准确的闭环控制系统。[size=18px][color=#990000]二、特点和优势[/color][/size] （1）多规格节流面积：从低流量的直径0.9mm（0~50L/min气体）到高流量的直径4.10mm（0到660 L/min气体）的多种规格针阀节流面积，可满足不同的应用需要。 （2）高度线性：小于2%的线性度，简化了查表或外部控制硬件和软件的配套，简化了命令输入和流量输出之间的关系。 （3）高重复性：通过每次达到0.1%的相同流量，NCNV系列电动针阀可提供长期稳定的一致性。 （4）宽压力范围：通过5或7bar巴的真空，取决于孔的大小，入口环境可覆盖宽泛的压力范围。电机的刚度和功率确保阀门在相同的输入指令下打开，与压力无关。 （5）低迟滞：小于2%的迟滞使积分和编程变得简单，在增加和减少达到设定点时能提供一致的流量。 （6）高分辨率：0.2%的分辨率允许NCNV系列电动针阀根据调节指令的微小变化进行最小流量调整，提供了出色的可控性。 （7）快速响应：整个行程时间小于1秒，由此可提供及时快速的流量调节和控制。[size=18px][color=#990000]三、技术指标和尺寸[/color][/size][align=center][size=18px][color=#990000][img=电动针阀技术指标,690,452]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2021/06/202106212253271035_4363_3384_3.png!w690x452.jpg[/img][/color][/size][/align][align=center][size=18px][color=#990000][img=电动针阀外形尺寸,690,422]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2021/06/202106212253521961_2022_3384_3.png!w690x422.jpg[/img][/color][/size][/align][size=18px][color=#990000]四、驱动模块附件[/color][/size] NCNV 系列数控电动针阀配备了一个步进电机驱动电路模块，以提供了所需电源和控制信号，並以将直流信号转换为双极步进电机的步进控制，同时也可提供 RS485 串口通讯的直接控制。[align=center][img=电动针阀步进电机驱动模块和尺寸,690,219]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2021/06/202106212254366571_5829_3384_3.png!w690x219.jpg[/img][/align][size=18px][color=#990000]五、典型应用[/color][/size]（1）[url=https://bbs.instrument.com.cn/topic/7801687]用于小流量和真空压力高精度调节的灵巧型数控电动针阀[/url]

[color=#ff0000]摘要：针对目前气腹机的气压和流量调节控制精度较差的问题，本文提出了精度更高的气压和流量控制方法，并详细介绍了控制方法的详细内容和关键部件步进电机驱动比例阀的详细技术指标。通过这种新型的技术手段结合PID控制器可将压力和流量控制精度提高到±2%以内，且能进行任意点设定控制和全程自动运行。[/color][align=center][/align][align=center][color=#ff0000]~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~[/color][/align][align=center][/align][size=18px][color=#ff0000]一、问题的提出[/color][/size]气腹机是内窥镜腹腔手术时的必备设备，其作用是建立人工气腹，向腹腔内充入一定压力的二氧化碳使腹壁与脏器分开，并保持腹腔内的压力为手术提供足够的操作空间，且可以避免穿剌套管刺人腹腔时损伤脏器。在手术期间，需要根据不同的手术部位、腔体大小、病人体质、成人儿童等情况对二氧化碳的充入量或腹腔压力进行精确和精细化控制。目前市场上各种气腹机的气压和流量调节控制技术指标为：（1）气压调节范围：0~4kPa（30mmHg）。（2）气压控制精度：±15%。（3）流量调节范围：0~30L/min。（4）流量调节精度：±20%。从上述技术指标可以看出，目前气腹机的气压和流量调节精度较差，二氧化碳的排放量也较高。本文将针对气腹机存在的测控精度差的问题，提出精度更高的气压和流量控制方法，并详细介绍了控制方法的详细内容和关键部件步进电机驱动比例阀的详细技术指标。通过这种新型的技术手段可将压力和流量控制精度提高到±2%以内，且能最大限度减少二氧化碳排放量和全程自动运行。[size=18px][color=#ff0000]二、当前气腹机压力和流量控制方法及其改进[/color][/size]目前气腹机的压力和流量调节控制原理基本都基于动态平衡的流量调节法，如图1所示，即在腹腔上插入两根气腹针用作进气和出气通道，通过调节阀改变进气和出气流量使得气体在腹腔内达到一种动态平衡。[align=center][img=气腹机压力控制,500,76]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2022/06/202206291707134807_247_3384_3.png!w690x106.jpg[/img][/align][align=center]图1 气腹机压力和流量调节控制原理[/align]由于气腹机的充气压力是略大于一个标准大气压的正压，因此在气腹机控压过程中，只需进气保持固定的微小流量而单独调节出气流量就可将压力精确控制到设定值。如果在按照设定值进行压力控制的同时还需按照要求控制出气流量，则需同时对进气和出气流量进行调节，这在不采用PID控制时很难实现，这也是很多目前气腹机控制精度差的主要原因，因此要保证气腹机压力和流量的控制精度和稳定性，最好能采用PID控制方法对进气和出气流量进行调节。另外，气腹机的控制精度受PID控制算法的影响之外，还会受到进气和出气调节阀的精度和压力传感器测量精度的严重影响。目前压力传感器可以做到很高精度和很小体积的芯片形式，这不在本文讨论范围之内，以下主要讨论调节阀的改进以提高气腹机控制精度。从图1可以看出，在进气和排气端分别配置一个调节阀。目前的调节阀主要有两种形式，一种是开关阀，即通过使阀门高频率的开启和关闭来进行流量调节；另一种是开度阀，即通过改变阀门的开度大小来渐变型的进行流量调节。通过在进气和出气端分别配置高频开关阀确实也能实现腹腔压力精密控制的效果，但无法对出气流量进行准确控制。因此，本文提出的改进方法是采用步进电机驱动的开度阀同时实现压力和流量的精密控制，整个控制装置的结构如图2所示。[align=center][img=气腹机压力控制,600,314]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2022/06/202206291707359411_2708_3384_3.png!w690x362.jpg[/img][/align][align=center]图2 改进后的气腹机压力和流量控制装置结构示意图[/align]从图2可以看出，在进行压力控制的情况下，可以固定进气比例阀的开度，PID控制器会根据压力设定值和压力传感器测量值自动调节出气比例阀，使得腹腔压力快速达到设定压力并恒定，同时也会根据腹腔的漏气情况自动调节出气比例阀使得腹腔压力始终保持稳定。在压力和流量同时需要控制的情况下，可以固定出气比例阀的开度（此开度大小根据设定压力和流量计算得到），PID控制器会根据压力设定值和压力传感器测量值自动调节进气比例阀，使得腹腔压力快速达到设定压力并恒定，在压力稳定后相应的出气流量也达到稳定。从上述改进方案可以看出，要实现进气和出气比例阀的同时控制，配置了双通道PID控制器，每一通道都具有正反向控制功能，由此可实现任意设定点的压力和流量自动控制。此改进方案的核心部件是步进电机驱动的小流量比例阀，型号为NCNV-20，其阀芯节流内径为0.9mm、响应时间（全关到全开）为0.8s、耐压为7bar、最大流量为50L/min、流量分辨率为0.1L/min、线性度为±2%、步进电机位移分辨率（单步长）为12.7um、控制信号为模拟信号0~10VDC和工作电源电压24VDC（小于12W）。[size=18px][color=#ff0000]三、总结[/color][/size]本文提出的气腹机压力和流量精密控制改进方案采用了标准的动态平衡控制方法，通过采用进气和出气流量的自动调节、双通道PID控制器和步进电机驱动的小流量比例阀，可同时实现对气腹机压力和流量的精密控制，控制精度可达到±2%以内，且不受腹腔漏气等因素影响。[align=center]~~~~~~~~~~~~~~~~~~~[/align]

[color=#990000]摘要：针对目前MOCVD设备和工艺中真空压力控制方面存在的问题，如多数设备仅能使用下游控制模式、节流阀响应速度不够、节流阀耐腐蚀问题和压力控制器采集精度不高，本文提出了相应的解决方案，以进行MOCVD设备的改进和提高工艺和产品质量。[/color][align=center]~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~[/align] [size=18px][color=#990000]一、问题提出[/color][/size]在半导体行业内，MOCVD具有许多显著特点，可用于大面积生长，可精确控制成分和厚度，具有高重复性和生长速率，可覆盖复杂基板形状，可快速切换气路制备陡峭的多层界面，适用于原位退火等。但在MOCVD设备的开发和工艺调试中，需要研究和选择与生产相关的生长参数，这些参数包括反应室形状、工作压力、生长温度、基座转速、气体流速和入口温度等。MOCVD的工作压力一般为10 mtorr-500 torr范围内，工作压力的精密控制决定了反应室的流动稳定性，但在目前的真空压力控制中还存在以下问题：（1）如图1所示，目前的MOCVD设备基本都采用下游模式对工作压力进行控制，即在排气端安装节流阀进行排气流量调节实现反应室内的压力控制，但这仅适用于压力较高的工艺，如工作压力100~500torr范围。但对于有些工艺的低压要求，采用下游控制模式会造成工作压力波动较大，无法准确控制，从而影响产品质量。对于低工作压力的精密控制最好采用上游控制模式，即控制进气端的流量实现反应室的压力稳定。[align=center][img=MOCVD压力控制,600,265]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2022/02/202202050858525574_7248_3384_3.png!w690x305.jpg[/img][/align][align=center][color=#990000]图1 MOCVD典型压力控制系统示意图[/color][/align]（2）MOCVD工艺过程始终伴随着温度变化，而温度变化会严重影响工作压力的稳定性和可控性，因此要求在温度变化过程中同时实现工作压力的准确控制，这就要求进气和排气控制阀的响应速度越快越好，控制阀从全开到全闭至少要控制在5秒内，1秒以内更佳。（3）有些MOCVD工作气体带有腐蚀性，相应的阀门也需具有较强的抗腐蚀性以提高设备的连续正常工作寿命。（4）目前绝大多数控制都采用PLC模组，但极少PIC控制器能达到24位的模数转换精度，对于工作压力的精密控制，建议采用24位精度的PID控制器以充分发挥电容式压力传感器的高精度测量优势。本文将针对目前MOCVD设备和工艺中存在的上述问题，提出相应的解决方案。[size=18px][color=#990000]二、压力精密控制方案[/color][/size]在MOCVD工作压力范围内，一般要求在一定范围内，反应室内的工作压力可以在任意设定点上准确恒定。为了满足低压和高压的不同压力范围精密控制，所提出的压力控制方案是在原有的下游控制模式上增加上游控制模式，真空压力控制系统结构如图2所示，具体内容如下：[align=center][color=#990000][img=MOCVD压力控制,600,330]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2022/02/202202050900060793_95_3384_3.png!w690x380.jpg[/img][/color][/align][align=center][color=#990000]图2 MOCVD真空压力控制系统结构示意图[/color][/align]（1）在反应室的进气口和排气口分别安装步进电机驱动的电子针阀和电动球阀，电子针阀直接安装在进气口处，电动球阀安装在排气口和真空泵之间。对于MOCVD设备，可增加一个气囊以对进入的工作气体进行按比例混合后再经电子针阀进入反应室。当在高压下进行控制时，可固定电子针阀的开度，仅调节下游的电动球阀；在低压下进行控制时，可固定电动球阀的开度，仅调节上游的电子针阀。由此可满足不同压力控制的需要。（2）电子针阀和电动球阀都有高速型节流阀，电子针阀的响应速度为0.8秒，电动球阀有两种响应速度型号，分别是5秒和1秒。针阀和球阀的阀体采用不锈钢，密封件采用FFKM全氟醚橡胶，超强耐腐蚀性，可用于各种腐蚀性气体和液体。（3）在MOCVD中一般采用1000torr或10torr量程的电容压力计进行压力测量，其精度可达±0.2%。也可采用更高精度±0.05%的真空压力传感器进行测量。由此，方案中采用专用的24位A/D采集的高精度PID真空压力控制器，以匹配高精度电容式压力传感器的测量精度，并保证控制精度。综上所述，通过以上方案的实施，可以在整个真空压力范围内，将压力波动控制在±1%以内，并会快速响应反应室的温度变化实现压力的快速恒定，同时耐腐蚀性密封件将大幅度提高阀门的使用寿命。[align=center]~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~[/align]

[color=#4C4C4C]AML[/color][color=#4C4C4C]是一家专业做真空步进电机、真空减速机、真空丝杠平台的厂家。[/color][color=#4C4C4C]每一种材料和产品都是经过严格的测试。[/color][color=#4C4C4C]步进电机尺寸规格有：35、42、57、86等规格的步进电机。[/color][color=#4C4C4C]都可以应用于真空，极限低温，极限高温以及防辐射等特种环境中。[/color][color=#4C4C4C]温度范围-200℃--200℃，真空度10[sup]-[/sup]8Pa等极限环境应用。[/color][color=#4C4C4C][img=,690,518]http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2017/06/201706091141_01_3087503_3.jpg[/img][/color]

前不久维修了一台液相自动进样器，这是我以前从未遇到过的故障，感到很有趣，故记录下来，供大家参考。仪器型号：L-2200型自动进样器故障现象：进样器接通电源后，进样针上下动作的初始化自检（Z轴）以及进样臂前后初始化自检（Y轴）均可通过，可是在样品盘的初始化自检时（X轴）通不过，仪器报警后液晶显示器全部无显示。http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2011/10/201110191936_325044_1602290_3.jpg图-1 自动进样器的外观http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2011/10/201110191937_325045_1602290_3.jpg图-2 进样器内部的结构http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2011/10/201110191938_325046_1602290_3.jpg图-3 X，Y，Z 轴驱动电机的布局http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2011/10/201110191940_325047_1602290_3.jpg图-4 开机时的显示状态http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2011/10/201110191941_325048_1602290_3.jpg图-5 进样器初始化时的显示状态http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2011/10/201110191942_325049_1602290_3.jpg图-6 样品盘（X轴）电机自检时黑屏错误显示检 查：（1） 仪器通电后在初始化时，首先是进样针（Z轴）电机寻找原点位置，然后是进样臂（Y轴）电机寻找原点位置，两个初始化进程均正常通过，见图-4，图-5所示。可是当进行到样品盘（X轴）电机寻找起始样品杯的位置时，仪器却发出一声报警长鸣，同时显示器也无显示了，见图-6所示。像这种故障我是第一次遇到。（2） 经过反复开机实验后发现，样品盘用电机（X轴）在自检时纹丝未动，难道是X轴步进电机坏了吗？于是在X轴电机自检时用万用表监测电源板上供给电机的+24V直流电压（图-7中的红圈处）的情况后发现，在X轴自检开始时，+24V电压有一个瞬间的负跳变；推测就是这个负跳变使仪的自动保护启动了，仪器停止了一切工作。这块电源板见图-7所示：http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2011/10/201110191945_325050_1602290_3.jpg图-7 电机供电单元电路板（1） 按理讲步进电机是不易损坏的。于是脱开电机传送带后用手转动电机的转子发现很紧很紧，这就有些异常了，正常情况下这种电机的转子轴是应该用手转动的。随后又发现传送皮带上全是锈迹斑斑；于是连忙将X轴电机取下后发现，电机的底部全是锈（见图-8所示），感到很奇怪！一询问才知道，原来仪器使用者不小心将大量的样品溶液洒到仪器里了，造成了电机外壳生锈现象。于是进一步将电机拆开，我的天啊！拆开后发现，电机里面的定子线圈一半被溶液腐蚀锈透啦！造成了定子线圈的内部短路和转子被“咬死”的结果。如果在这种状态下给电机通电，电机会产生过大的涡流，于是电源供给电路产生了“过载”现象。电机状况见图-8，图-9所示：http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2011/10/201110191946_325051_1602290_3.jpg图-8 因腐蚀而生锈的电机底部http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2011/10/201110201140_325185_1602290_3.jpg图-9 被腐蚀的电机内部惨状（4）问题找到了，解决起来就容易多了。到电子市场仅仅花了100元就买到了一只同型号的电机换上，故障排除了。见图-10所示：http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2011/10/201110191948_325053_1602290_3.jpg图-10 更换的新电机外观图http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2011/10/201110191949_325054_1602290_3.jpg图-11 仪器修复后初始化结束的正常显示后 记：（1）这种因液体渗漏引起的电机的损坏实属罕见，故写出引以借鉴。（2）电机因内部短路引起的仪器的自动保护的判断，首先从供给电源的工作电压查起。（3）使用者平时一定要记住

液相自动进样器的结构主要是由各种驱动电机组成的，分别是：①进样阀电机；②注射阀电机；③注射器电机；④Z轴电机；⑤Y轴电机；⑥X轴电机。当自动进样器进行初始化（也称之为自检）时，实际上就是对各个驱动电机的原点位置的检测过程。 以日立L-2200自动进样器为例，在该设备里共有6个驱动电机，而自检顺序就是按照上述的排列来进行的。如果自检到某一个电机时发生了动作不正常，仪器的蜂鸣器则会发出报警的声音。L-2200外观图如下所示：http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2014/10/201410251224_519959_1602290_3.jpg L-2200中的6个电机，尽管规格不同，但是其工作原理和电路的连接却是相同的，均为四相脉冲步进电机。见图-1所示：http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2017/01/201701191656_647738_1602290_3.jpg图-1 电机连线图当仪器自检出现报警现象时，最有可能出现的故障是：①电机本身；②电机驱动芯片；假设电机内部四个线圈绕组其中一组断线时，用万用表是可以直接测出的，但是如果线圈绕组发生局部短路或电机转子与定子间隙发生摩擦时，就难以判断了。由于电机驱动芯片容易检查，所以首先检查电机芯片不失为一种简便的手段。如果驱动芯片有问题直接更换芯片即可；如果不是芯片问题，那一般就是电机本身的问题了。我近日检修的这两台L-2200全是驱动芯片的问题。于是，我就将如何检修电机驱动芯片的方法介绍给大家。L-2200上使用的电机驱动芯片，实际上就是一片四达林顿管排，它的型号在维修手册上给出的是4AK21（日立产品），但实际上我维修的这两块电路板上使用的是μPA1556AH（日本NEC产品）。二者是可以互换的，这种芯片的外观图和内部结构图见图-2，图-3所示：http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2014/10/201410161458_518618_1602290_3.jpg图-2 μPA1556AH芯片外观图http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2014/10/201410161458_518619_1602290_3.jpg图-3 μPA1556AH芯片内部结构和管脚连接图从上图可以看出，该芯片含有8个NMOS场效应晶体管，而每两个场效应管又组合成为一个达林顿管，故称为四达林顿管；这种由NMOS达林顿管组成的直流电机驱动电路的特点是：输入阻抗高，产生极间漏电流很小，故导通速度快；驱动芯片与电机的驱动电路及驱动逻辑关系见图-4图-5所示：http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2014/10/201410200925_519029_1602290_3.jpg图-4 μPA1556AH芯片电机控制驱动电路http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2014/10/201410161500_518621_1602290_3.jpg图-5 μPA1556AH芯片电机控制驱动逻辑关系图（输入端信号） 驱动芯片的②④⑥⑧脚为输入控制端，其正脉冲控制信号由中央芯片供给。而③⑤⑦⑨脚为输出端（负脉冲控制），分别连接到电机的四个绕组的A，B，C，D四个接点，并依次循环地控制电机绕组的导通，于是电机便可旋转起来。 世上一些事物均是一分为二的，虽然这种芯片的输入阻抗高，但也极易引起：栅极（G）与源极（S）、漏极（D）或源极（S）与漏极（D）之间的击穿或漏电，故而造成电机的动作异常。 检查方法简单易行，也就是让驱动电路板在不带电的状态下，使用万用电表的电阻档来进行检查的一种方法。 具体做法是：取下AS-IO电机控制电路板（不取下也可），将怀疑有问题的电机连接插头从插座上拔下，或者全部拔下，仅剩空的插座；6个电机插座的编号分别为ZJ11（X轴），ZJ12（[font=T

[align=center][b]记一次ICP蠕动泵电机维修经历[/b][/align]艾科尔特无机仪器室安装了一台最早的ICP-AES原子发射光谱分析仪，设备购置于2002年，至今已迈过了16个春秋。它曾对于公司早期科研、生产的作用可谓功不可没，一代代的分析工作者更是将它奉为上宾，细心呵护与保养，而它也回报公司每年提供了成千上万的样品数据，高效精准地服务了危废治理生产与科研。正因为如此，设备的每一次故障都牵动着实验室还有其他生产、研发部门的神经，好在都可通过正常的维修保养顺利解决。可是接下来本次因为蠕动泵电机的故障却着实让实验室难熬了一回，下面将记录此次维修的全过程：[img=,690,388]http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2018/04/201804032028292987_2106_1796497_3.jpg!w690x388.jpg[/img][align=center]图1　故障罢工的VISTAMPX，一副老态龙钟模样[/align]2018/2/9出现进样蠕动泵在选择快泵清洗时不能正常提高泵速，所以无法完成连续进样。果断报修，安捷伦公司也很快发出相关配件，工程师于2天后上门排查状况，发现此款VISTA MPX型号的ICP自2006年停产以来超过10年，厂家通常保证主机停产后10年的维修配件供应，所以寄来的配件是误为720系列ICP的步进电机及一些控制电路板，所以根本无法往下一步维修。工程师于*杰现场提出两个方案：一是改用外置蠕动泵。但我们觉得这样会导致上机人员频繁去控制外置蠕动泵调速开关来完成一次完整进样，如此循环肯定不可取。二是放弃维修，拟寻找以旧换新的方式。但是考虑到这样一来肯定是要经历长时间的一个过程，而且基本就是重新购置一台新机。远水解不了近渴，所以也加以否定。巧妇难为无米之吹，维修工程师缺少相对应的配件也是寸步难行。接下来怎么办呢？首先，我们认为，既然排除了控制电路与供电电源故障，并且确认故障起因为工作了十几年的小小直流电机闹了情绪，另外安捷伦自从瓦里安并购光谱生产线以来，开发了两代全新5100与5110产品，前面的老款瓦里安型号光谱仪自然不怎么关照了。所以思来想去，只能走自救的路子了。那就从替代电机入手吧。首先要解决的是时间问题，所以先从国内生产的各类电机开始寻找替代品。因此想先到电子市场淘一淘，看看有无类似的直流电机。另人遗憾的是，正值春节前后的档口，一般店铺都早早关门，春节后又姗姗开工，所以只能耐心等待。终于熬到春节结束后的2月27日，先将主机上的电机小心拆卸下来包好就自个来到了赫赫有名的华强北电子市场，从赛格一楼开始一个个柜台搜寻，终于在二楼的2820号柜台前有电机的样机出售，拿出拆卸下来的电机去对照，挑选了一款12V的电机，可是电机上没任何参数可寻，只能要求用12V电源进行了一番测试，发现运转正常。然后用游标卡尺测量了安装孔距、轴径等参数，发现都不太符合。店老板声称，他这里的电机型号算是最全的，我们的原装电机是荷兰产，属欧州标准，国内根本没货。所以只好先买下两个小电机，但是接下来要做好如何安装与各种手工加工的准备。事先提前通知了安捷伦工程师下午过来一起试验。试验正式开始，经过仔细对着两个不同电机端详良久，辅以卡尺充分丈量过后，发现前后两电机关键不同之处在于：1) 原装电机转轴径3.0mm，而买回来的国产电机转轴径3.5mm。2) 国产电机缺少传送齿轮。3) 原装电机固定底板的安装孔距是28 mm，而国产电机的预留孔距只有26mm。基于以上因素，务必有的放矢解决以下问题：1) 采用乾坤大挪移法，把原装电机上外壳拆解下来套接到国产电机机身，并加以固定，然后将底板再固定到外壳。2) 依然是拆借原装电机上的齿轮下来，安装到国产电机转轴上。[img=,690,920]http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2018/04/201804032029102118_2230_1796497_3.jpg!w690x920.jpg[/img][align=center]图2 拆借大挪移前的样子[/align]下面就是艰难而富有探索的金工练兵过程：第一步：取下齿轮。想一想如何从转轴上取下那个稳稳当当的小齿轮呢？难道用暴力撬松，显然不行，因为这样、肯定会造成齿轮变形或产生裂痕，千万不要小瞧这个小小的物件，少了它，就没法往下试验下去了。何况还要经历后面几经磨练的一拆二装过程。通过咨询行业高手并查阅了相关资料，终于找到了确信无疑的法宝，那就是采用热胀冷缩的法子。先想到的是用防风火机来烤，结果火机烧了八个，只将那个小齿轮子挪动了一小步。[img=,690,1226]http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2018/04/201804032029451307_5360_1796497_3.jpg!w690x1226.jpg[/img][align=center]图3 看看烧毁的防风火机并排的壮观场面[/align][align=center] [/align]后来想借用AA乙炔火焰来煅烧，但是转念一想，操作不易掌握，而且有一定的危险系数，果断放弃。转而灵机一动，想到咱们实验室是有酒精喷灯的呀，于是费了一番劲找到了它，开工吧，将酒精喷灯经过预热准备，稍后就发出了有力的直冲冲的酒精焰，事先准备好两把尖嘴钳、一把锤子，然后带上线手套，一手拿着电机将齿轮一头对准酒精焰开始烘烤，直至齿轮变得通体通红，然后两人各一把尖嘴钳轻轻用力往外拔，很快将齿轮成功拿下。[img=,690,1226]http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2018/04/201804032030337126_5289_1796497_3.jpg!w690x1226.jpg[/img][align=center]图4 给力的酒精喷灯[/align]第二步：拆卸原装电机的外壳。这下遇到前所未有的难题，对于化工党来说，机械方面的经验几乎为零。面对坚硬的机械外壳与灵活转动的轴承，只能望机兴叹，偶尔还能想起中学物理学过的丁点直流电机的工作原理，知道所谓的定子与转子，永磁与电刷。怎么办，借助万能的互联网吧，百度来帮忙。于是找来拆解的图示：[img=,690,920]http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2018/04/201804032031023020_4506_1796497_3.jpg!w690x920.jpg[/img][align=center]图5 拆电机轴的教案[/align]接下来先从最薄弱的两个电极脚进行攻破，用尖嘴钳轻松将电极拔出，然后用小一字螺丝刀伸入内部，借助杠杆力也很快将尾部密封金属片取下，终于露出了电机内部的线圈与转子部分。但是如何将他们最后取出，还是费了一番周折。是不太敢轻易地敲打电机外壳顶部，因为一旦用力过猛将导致金属变形，那么后面的套接也就无法实现了。最后使用六角板手活套将其用力顶出。[img=,690,1226]http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2018/04/201804032031370769_4712_1796497_3.jpg!w690x1226.jpg[/img][align=center]图6 这才是顶出后的电机线圈绕组[/align]至此并没有因此而结束拆卸工作，因为还剩下最难的就是活动轴承部分如何从外壳上取下来了，百思不得其解之下，终于想到好象哪儿见过老电工师傅是怎么砸出大电机轴承的。下面将电机外壳倒置，下方保持接触面平整，然后用十字螺丝刀砸花空心轴套，后用尖嘴钳将其挑出，最后才算完成了电机外壳的完整取出。[img=,690,920]http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2018/04/201804032032015710_7747_1796497_3.jpg!w690x920.jpg[/img][align=center]图7 难缠的轴承密封拆卸[/align]第三步：切割国产电机转轴。这一步没有什么投机取巧之处，老老实实用锉刀耐心地按原装电机预留尺寸锉掉多余部分。第四步：打磨电机轴。此步有一个特别注意的技巧，就是用从原电机上拆卸下来的一个转轴上的小密封圈来测量是否打磨到位。另外此步还有一个关键，就是不能用挫刀直接对着静止的转轴进行打磨，变通一下的办法是让电机轴转动起来，然后只要将锉刀稍用力平稳地停放于需打磨的表面即可，期间要不断用测量工具进行测量，以免较矫枉过正，导致后面仍然无法往下走了。[align=center][img=,690,690]http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2018/04/201804032032211619_5327_1796497_3.jpg!w690x690.jpg[/img]。[/align][align=center]图8 测量的小工具就是手中的小金属环[/align]第五步：将齿轮嫁接到打磨过的国产电机轴上。此步是第一步取下齿轮的逆过程，自然就想到该如何处理了。过程的关键在于要时刻注意齿轮不能安装偏了，发现不对头时尽快矫正，否则必然导致反复拔插，最后损坏了齿轮也是白瞎忙了。第六步：将国产电机缠绕生料带后悬入原装电机外壳，测量电机上齿轮与蠕动泵减速箱适合的触点位置，然后找到适合高度的垫片来控制间隙。最后确定位置后将原电机外壳与国产电机外壳用电工胶布缠绕数圈固定。[img=,690,517]http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2018/04/201804032032480050_8474_1796497_3.jpg!w690x517.jpg[/img][align=center]图9 成品就是它了[/align]第七部：参照原装电机与减速箱的安装过程将新的电机安装到位，然后试机。试机结果发现，电机空转正常，但是加上负载也就是泵管与压盖后就立即停止不动，此次试验暂告一段落。但是试验至此，肯定不甘心半途而废，所以重新又踏上了寻找新电机的征程。这次从赛格电子市场转到都会100，再转到老华强电子市场，最后在一家店铺前停下来，原来那里正好有专用电源测试各类电机，经过电压与电流测试，找到一款低转速但输出电流达到3.3A，说明有可能它的动力是强劲有力的，于是果断从他那里买下一个低转速与另一个高转速电机，因为此刻我们仍然不知道应该选择转速高还是低好。买回来后，约好工程师3月2日周五过来一起试机。此次试验较第一次省去了拆卸的烦琐手续，但是对新电机转轴的切割与打磨及至后面的测量与安装是必不可少的过程。万幸的是经过新一轮测试，电机基本可满足要求，唯一不足之处在于电机启动前不能带负载，须待电机启动后再上紧泵管与压盖。经过ICP点火稳定后用钇标测试精密度，结果表现很亮眼，与之前使用原装电机时的精密度并无二致。至此，ICP蠕动泵电机的维修并没有因此止步。因为这种替代的电机毕竟不是专用于蠕动泵而制造的，所以其使用寿命应该不会太长，按卖家的说法是可使用到1000个小时，但为了确保今后故障再次发生时不至于耽误太长时间，找到原厂电机或是按原欧州标准制造的电机才是解决问题的王道。经过大量信息搜索，找到了两家代理从国外采购的经销商，索取了技术资料与报价，了解到此款电机并无现货，但可定制生产，所以也并非原厂配件，经过对电机参数与详细尺寸的比对，安捷伦工程师判断它是最接近理想的电机。随后一并将供货信息交于安捷伦公司跟进服务。小小电机要从国外订购，通常货期要在6～8周，待到货后再行替换。[img=,690,388]http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2018/04/201804032033270489_1922_1796497_3.jpg!w690x388.jpg[/img][img=,690,388]http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2018/04/201804032033495722_438_1796497_3.jpg!w690x388.jpg[/img][img=,690,388]http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2018/04/201804032033509349_8804_1796497_3.jpg!w690x388.jpg[/img][align=center]图10 以上为国外电机的部分参数与详细尺寸[/align]本次对VISTA MPX蠕动泵电机维修经历体会有以下几点：1) 在修理经验缺乏的情况下，应慢慢从简单问题入手，通过查阅前人总结的相关对应的资料找到启发，先大致了解一下应注意的问题点，同时也学习一下基本工作原理。2) 维修过程一定是慢工出细活，不可急躁，因为要在缺少正式配件情况下自己手工加工替代件，肯定会遇到各种障碍，每一步都要慎重考虑，不要因此影响一下步进行，否则只能就此中断，而且变得无法挽回，因为原配件可能只有一个，损坏了自然就只能中止了。3) 对设备维修保养应抱有极大兴趣以及对工作的一份责任心，这点还是很重要的，虽说可能有些夸大其辞了，但就是这个理。

电极电极电极