第五章位置检测装置.pptVIP

5.2 光栅 5.3 脉冲编码器 5.4 旋转变压器 5.5 感应同步器 如果感应同步器的 节距为2mm，脉冲当量选定为δ=0.001mm，一个脉冲对应的相移角Δθ1为 由式(5-2)和(5-3)可见，转子输出电压的相位角和转子的偏转角之间有严格的对应关系，这样，只要检测出转子输出电压的相位角，就可知道转子的转角。由于旋转变压器的转子和被测轴连接在一起，所以，被测轴的角位移就知道了。 (5-3) 假如，转子逆向转动，可得 2. 鉴幅工作方式 给定子的两个绕组分别通以频率相同、相位相同、幅值分别按正弦和余弦变化的交流激磁电压，即 式中 α—激磁绕组中的电气角。 Umsinα , Umcosα 为定子两绕组激磁信号的幅值 则转子上的叠加电压为 (5-3) 同理，如果转子逆向转动，可得 (5-4) 由式(5-3)和(5-4)可见，转子感应电压的幅值随转子的偏转角而变化，测量出幅值即可求得转角。 如果将旋转变压器装在数控机床的滚珠丝杠上，当角从00到3600时，丝杠上的螺母带动工作台移动了一个导程，间接测量了执行部件的直线位移。测量所走过的行程时，可加一个计数器，累计所转的转数，折算成位移总长度。 双通道旋转变压器是将两种不同极对数的旋转变压器合为一体的组合电机，在转子转动一周中，副端输出周期数不同的两种正旋波电压信号，构成粗、精双通道系统。主要用于高精度同步随动系统和轴角编码系统作为角度传感元件。 5.5.1 结构与工作原理 感应同步器和旋转变压器均为电磁式检测装置，属模拟式测量，二者工作原理相同，其输出电压随被测直线位移或角位移而改变。 感应同步器按其结构特点一般分为直线式和旋转式两种： 直线式感应同步器由定尺和滑尺组成，用于直线位移测量。 旋转式感应同步器由转子和定子组成，用于角位移测量。 以直线式感应同步器为例，介绍其结构和工作原理。 直线感应同步器相当于一个展开的多极旋转变压器，其结构如图5-16所示，定尺和滑尺的基板采用与机床热膨胀系数相近的钢板制成，钢板上用绝缘粘结剂贴有铜箔，并利用腐蚀的办法做成图示的印刷绕组。长尺叫定尺，安装在机床床身上，短尺为滑尺，安装于移动部件上，两者平行放置，保持0.25~0.05mm间隙。 图5-16 直线感应同步器结构 U2 定尺 滑尺 余弦绕组 正弦绕组 US Uc 感应同步器两个单元绕组之间的距离为节距，滑尺和定尺的节距均为，这是衡量感应同步器精度的主要参数。标准感应同步器定尺长250mm，滑尺长100mm，节距为2mm。定尺上是单向、均匀、连续的感应绕组，滑尺有两组绕组，一组为正弦绕组，另一为余弦绕组。当正弦绕组与定尺绕组对齐时，余弦绕组与定尺绕组相差1/4节距。 U2 定尺 滑尺 余弦绕组 正弦绕组 US Uc 2τ 若设定尺绕组节距为2τ，它对应的感应电压以余弦函数变化了，当滑尺移动距离为时，则对应感应电压以余弦函数变化相位角。由比例关系 可得 设表示滑尺上一相绕组的激磁电压 则定尺绕组感应电压为 式中 K—耦合系数； Vm—激磁电压的幅值； ω —激磁电压的角频率； θ —与位移对应的角度。 Vmcos θ 为感应电压的幅值 1. 鉴相型系统 供给滑尺的正、余弦绕组的激磁信号是频率、幅值相同，相位相差900的交流励磁电压 根据叠加原理，定尺上的总感应电压为 通过鉴别定尺感应输出电压的相位，即可测量定尺和滑尺之间的相对位移。例如定尺感应输出电压与滑尺励磁电压之间的相位差为3.60，当节距的情况下，表明滑尺移动了0.02mm。 (5-7) 有两种工作方式，鉴相式和鉴幅式。 5.5.2 应用 放大 滤波 基准信号发生器 脉冲调相器 鉴相器 放大器 激磁 供电 线路 伺服 电机 速度 控制 单元 滑尺 定尺 机床 Vs Vc -x +x 图5-18 感应同步器鉴相测量系统框图 基准信号发生器输出一系列一定频率的基准脉冲信号（载波信号），为伺服系统提供一个相位比较基准。 数控装置每发一个进给脉冲，经脉冲调相器变为超前基准信号一个0.180相移角的信号，即Δθ1=θ1-θ0=0.180。此时因工作台未动，反馈信号相对于基准信号的相位差Δθ2=θ2-θ0=0（θ2为定尺绕组上作为反馈信号所取的感应电压U2的相位）。鉴相器将δ＝Δθ1－Δθ2 =0.180的相位差检测出来，经放大后控制伺服电动机带动工作台移动。随着工作