第2章 机电一体化的单元技术2.3.ppt

光电开关应用 第二章 机电一体化的单元技术 * 第二章 机电一体化的单元技术 * 四、传感器的选用和使用 1.传感器的选择 测试要求和条件 测量目的、被测物理量选择、测量范围、输入信号最大值和频带宽度、测量精度要求、测量所需时间要求等。 传感器特性 精度、稳定性、响应速度、输出量性质、对被测物体产生的负载效应、校正周期、输入端保护等。 使用条件 安装条件、工作场地的环境条件（温度、湿度、振动等）、测量时间、所需功率容量、与其它设备的连接、备件与维修服务等。 第二章 机电一体化的单元技术 * 2.传感器的使用 线性化处理与补偿 硬件或软件进行非线性补偿 温度补偿 传感器的标定 利用精度高一级的标准量具对传感器进行定度的过程，从而确定其输出量和输入量之间的对应关系，同时也确定不同使用条件下的误差关系。 抗干扰措施 常采用的抗干扰措施有屏蔽、接地、隔离和滤波等 第二章 机电一体化的单元技术 * 五、传感器的测量电路 测量电路的组成跟传感器输出信号的形式和仪器的功能有关，并由此决定测量电路的类型。 模拟型测量电路 数字型测量电路 开关型测量电路 第二章 机电一体化的单元技术 * 模拟型测量电路 第二章 机电一体化的单元技术 * 数字型测量电路 绝对码数字测量电路 第二章 机电一体化的单元技术 * 数字型测量电路 增量码数字测量电路 第二章 机电一体化的单元技术 * 开关型测量电路 开关量 绝对式码盘特点: 可以直接读出角度坐标的绝对值 无累积误差 电源切断后位置信息不会丢失 允许的最高旋转速度高 但是，位数较高时制造困难，且转数大于一转时需特别处理，必须用减速齿轮将两个以上的编码器连接起来，组成多级检测装置，结构复杂、成本高。 第二章 机电一体化的单元技术 * （二）速度、加速度传感器? 1）速度传感器 1.直流测速发电机 测速发电机是一种速度检测元件，将机械转速转换为电压信号的微型发电机。 分类 按定子磁极的励磁方式：电磁式和永磁式 按电枢结构形式：有槽电枢、无槽电枢、空心杯电枢、圆盘电枢 近年来，因自动控制系统的需要，又出现了永磁式直线测速发电机 第二章 机电一体化的单元技术 * 直流测速发电机分类 第二章 机电一体化的单元技术 * 结构（永磁式） 第二章 机电一体化的单元技术 * 工作原理 恒定磁通由定子产生，当转子在磁场中旋转时，电枢绕组中即产生感应电动势，经换向器和电刷转换成与转速成正比的直流电势。 第二章 机电一体化的单元技术 * 测速发电机的输出电压U0与转速n关系： 第二章 机电一体化的单元技术 * 当负载电阻RL→∞时，输出电压u0与转速n严格成正比。 对于不同的负载电阻RL ，测速发电机有不同斜率，并随着负载电阻的减小而减小。 第二章 机电一体化的单元技术 * 特点 输出特性曲线斜率大、线性好，但由于有电刷和换向器，其构造和维护比较复杂，摩擦转矩较大。 用途 在机电系统中常作测速元件，校正元件，解算元件和角加速度信号元件。 在使用中，为了提高检测灵敏度，尽可能把测速机直接连接到电动机轴。有的电动机本身就安装了直流测速发电机。 第二章 机电一体化的单元技术 * （二）速度、加速度传感器? 1）速度传感器 2.光电式速度传感器 光电式速度传感器将速度的变化转变成光通量的变化，再通过光电转换元件将光通量的变化转变成电量的变化。 光电转换元件的工作原理是光电效应。 光电式速度传感器 物体以速度V通过光电池的遮挡板时，光电池输出阶跃电压信号，经微分电路形成两个脉冲输出，测出两脉冲之间的时间间隔△t，则可测得速度为 第二章 机电一体化的单元技术 * 光电式转速传感器—光电增量编码器 光电增量编码器装在被测轴，当编码盘随被测轴转动时，码盘每转一周，光电器件输出与码盘缝隙数相等的电脉冲Z，根据测量时间t(s)内脉冲数N，可测得转速为 第二章 机电一体化的单元技术 * 脉冲频率法 该方法测量精度 与被测转速相关 第二章 机电一体化的单元技术 * 3.差动变压器式速度传感器 差动变压器式除了可测量位移外，还可测量速度。 差动变压器式的原边线圈同时供以直流和交流电流，当差动变压器以被测速度V=dx/dt移动时，在其副边两个线圈中产生感应电势，将它们的差值通过低通滤波器滤除励磁高频角频率后，则可得到与速度v（m/s）相对应的电压输出，即 第二章 机电一体化的单元技术 * （二）速度、加速度传感器 2）加速度传感器 加速度传感器有多种形式，它们的工作原理大多是利用惯性质量受加速度所产生的惯性力而造成的各种物理效应，并将加速度进一步转化成电量来