电机传动

今天拆卸了一台仪器，发现它的单色器里面的光栅传动结构很有趣。一般仪器的光栅转动完成，不是由带丝杠传动的正弦结构就是由皮带传动的。但这台仪器的光栅是安装在一个扇形齿轮的圆心位置，而扇形齿轮是与波长电机轴紧密咬合而做弧形运转的。请见下图：http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2015/03/201503021635_536959_1602290_3.jpg

在分光光度计中，单色器单元是分光光度计的心脏部件，它主要是由出入口狭缝和光栅组成的。在这个单元里波长传动机构更是重中之重。这是因为波长传动机构的设计的合理性决定了仪器的波长重复精度上的优劣。下面我用两种具有普遍代表性的波长传动机构的实体图来加以说明。http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2015/07/201507151636_555646_1602290_3.jpg图-1 皮带过渡传动结构http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2015/07/201507151636_555647_1602290_3.jpg图-2 软轴直接传动结构如果不加以仔细观察，两款波长机构从外观上看真的很相似，几乎没有什么大的区别；均是由：波长步进电机、电机传导丝杠、正弦臂杆和光栅组成的。但是如果你再仔细观察就会发现，这两款机构最大的却别在于波长电机与丝杠的驱动方式和波长初始化定位的设计上面。为此，下面加以重点说明：（1）波长电机与丝杠的驱动方式：这两款仪器的波长电机均为脉冲步进式电机，此种电机的工作原理就是：如果驱动电路提供一个脉冲，电机就转动一个角度；为此这种电机的驱动精度还是很高的。此外，这两款波长传动结构均为电机带动丝杠转动，继而造成丝杠上面的滑块可以做前后的同步移动，从而带动正弦臂杆做弧形转动，自然光栅也就随着左右转动啦！这就达到了波长扫描或者波长定位在某一个波长值的目的。在图-1 中，步进电机是依靠皮带过渡传输方式来带动丝杠转动的，这种结构见图-3所示：http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2015/07/201507151636_555648_1602290_3.jpg图-3 皮带过渡驱动丝杠方式在图-2 中，步进电机是依靠软轴直接驱动丝杠转动的，这种结构件图-4所示：http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2015/07/201507151637_555649_1602290_3.jpg图-4 软轴直接驱动丝杠方式皮带传动方式与软轴驱动方式的优劣PK如下：皮带传动方式：优点：结构简单，造价便宜。缺点：皮带容易老化变形打滑，随着使用时间延长会使波长精度变差。软轴驱动方式：优点：传动精度高，波长不易位移。缺点：生产工艺要求高，成本也高。（2）波长初始化定位机构：分光光度计在初始化后，波长的定位一般在600nm附近；究其原因就是：在光度计190~1100nm的区域之间，600nm附近的光能量最强，并且也算是波长测量范围的中点。在皮带过渡方式的波长驱动机构中，波长定位器件就是一个机械压开关，也称之为“行程开关”，这种开关的结构示意图和实体连接图如图-5图-6所示：http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2015/07/201507151637_555650_1602290_3.jpg图-5 压合行程开关结构示意图http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2015/07/201507151637_555651_1602290_3.jpg图-6 压合式行程开关实际连接图而在软轴直接方式的波长驱动机构中，波长定位器件就是一个光遮断开关，也称之为光遮断器（PI），此种遮断器的结构示意图和实际连接图如图-7，图-8所示：http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2015/07/201507151637_555652_1602290_3.jpg图-7 光遮断器结构示意图http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2015/07/201507151637_555653_1602290_3.jpg图-8 光遮断器行程开关与光遮断器的优劣PK如下：压合式行程开关：优点：价格低廉。 缺点：由于压合弹簧容易变形，会造成波长的位移从而影响波长的重复性。光遮断器：优点：由于遮光板与遮光器的相对位置不变，所以波长定位准确不变。缺点：价格较贵且需要光电转换电路；如果遮断器落有尘土会造成误动。鉴于上述PK，皮带传输方式的波长传动结构多用于国外中档型仪器和国产仪器上；而软轴直接驱动的波长传动结构多用于进口高档仪器上。这不是崇洋迷外，而是女神和女汉子的区别。