交流伺服電機(jī)及其控制第5章

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1、24828E第5章交流伺服系統(tǒng)常用的傳感器5.1位置傳感器5.2速度傳感器5.3電流傳感器5.4電壓傳感器5.5溫度傳感器24828E第5章交流伺服系統(tǒng)常用的傳感器表５-1傳感器的主要類型24828E5.1位置傳感器5.1.1旋轉(zhuǎn)變壓器5.1.2感應(yīng)同步器5.1.3旋轉(zhuǎn)變壓器-數(shù)字轉(zhuǎn)換器5.1.4光電編碼器5.1.5磁性編碼器5.1.6幾種傳感器的對(duì)比24828E5.1.1旋轉(zhuǎn)變壓器1.電磁式旋轉(zhuǎn)變壓器2.磁阻式旋轉(zhuǎn)變壓器24828E1.電磁式旋轉(zhuǎn)變壓器圖５-1無刷旋轉(zhuǎn)變壓器的結(jié)構(gòu)24828E1.電磁式旋轉(zhuǎn)變

2、壓器圖５-2振幅調(diào)制型無刷旋轉(zhuǎn)變壓器的繞組配置24828E1.電磁式旋轉(zhuǎn)變壓器圖５-3振幅調(diào)制型無刷旋轉(zhuǎn)變壓器的信號(hào)24828E1.電磁式旋轉(zhuǎn)變壓器圖５-4相位調(diào)制型無刷旋轉(zhuǎn)變壓器的繞組配置24828E1.電磁式旋轉(zhuǎn)變壓器圖５-5相位調(diào)制型無刷旋轉(zhuǎn)變壓器的信號(hào)24828E2.磁阻式旋轉(zhuǎn)變壓器圖５-6磁阻式旋轉(zhuǎn)變壓器的定、轉(zhuǎn)子沖片圖24828E2.磁阻式旋轉(zhuǎn)變壓器圖５-7磁阻式旋轉(zhuǎn)變壓器原理示意圖24828E5.1.2感應(yīng)同步器(1)輸出電壓小(2)電樞反應(yīng)弱(3)輸出電壓的失真系數(shù)大于勵(lì)磁電壓(4)輸出電壓相

3、位移接近90°24828E5.1.2感應(yīng)同步器圖５-8感應(yīng)同步器繞組布線示意圖a)定子b)轉(zhuǎn)子24828E5.1.3旋轉(zhuǎn)變壓器-數(shù)字轉(zhuǎn)換器1)提供有10位、12位、14位和16位的分辨率，用戶可通過兩個(gè)控制引腳自行選用不同的分辨率。2)可將輸入的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為并行二進(jìn)制數(shù)輸出，易與單片機(jī)或DSP等控制芯片接口。3)采用比率跟蹤轉(zhuǎn)換方式，使之連續(xù)輸出數(shù)據(jù)而沒有轉(zhuǎn)換延遲，并具有較強(qiáng)的抗干擾能力和遠(yuǎn)距離傳輸能力。4)用戶可通過外圍元器件的選擇來改變帶寬、最大跟蹤速度等動(dòng)態(tài)性能。5)具有很高的跟蹤速度，當(dāng)采用10位分

4、辨率時(shí)，最大跟蹤速度達(dá)1040r/s。6)能產(chǎn)生與轉(zhuǎn)速成正比的模擬信號(hào)，輸出范圍為±8V(DC)，線性度可達(dá)，回差小于±0.3%，可代替?zhèn)鹘y(tǒng)的測(cè)速發(fā)電機(jī)，提供高精度的速度信號(hào)。7)具有過零標(biāo)志信號(hào)(RIPPLECLOCK)和旋轉(zhuǎn)方向信號(hào)(DIRECTION)。24828E5.1.4光電編碼器1.絕對(duì)式編碼器2.增量式編碼器3.準(zhǔn)絕對(duì)式編碼器4.混合式光電編碼器24828E1.絕對(duì)式編碼器(1)單圈編碼器(2)多圈編碼器24828E1.絕對(duì)式編碼器圖５-10絕對(duì)式編碼器的結(jié)構(gòu)24828E1.絕對(duì)式編碼器圖５-1

5、1二進(jìn)制碼盤的光學(xué)圖案24828E1.絕對(duì)式編碼器圖５-12格雷碼碼盤的光學(xué)圖案24828E2.增量式編碼器圖５-13增量式編碼器的結(jié)構(gòu)24828E2.增量式編碼器圖５-14增量式編碼器光學(xué)圖案24828E3.準(zhǔn)絕對(duì)式編碼器1)準(zhǔn)絕對(duì)式編碼器光學(xué)圖案比較簡(jiǎn)單，因此，準(zhǔn)絕對(duì)式編碼器的機(jī)械尺寸比較小，譯碼系統(tǒng)也比較簡(jiǎn)單。2)準(zhǔn)絕對(duì)式編碼器用光學(xué)圖案對(duì)位置進(jìn)行編碼，因此，應(yīng)用系統(tǒng)可在工作的任意時(shí)刻進(jìn)行位置測(cè)量，測(cè)量到的數(shù)據(jù)為絕對(duì)位置數(shù)據(jù)，且測(cè)量結(jié)果不易丟失，兩次上電測(cè)量同一位置的測(cè)量結(jié)果絕對(duì)一樣。3)準(zhǔn)絕對(duì)式編碼器

6、位置編碼的各有效位沿圓周(切向)分布，因此，應(yīng)用系統(tǒng)上電后不能立刻獲得有效位置編碼，而要經(jīng)過一個(gè)自引導(dǎo)過程，但無論自引導(dǎo)過程的方向和起始位置如何，初始化位移都固定為幾個(gè)計(jì)量光柵節(jié)距，輕微的振動(dòng)就可以確定初始位置，方便了實(shí)際操作。4)準(zhǔn)絕對(duì)式編碼器光學(xué)圖案包含計(jì)量光柵，因此，可以通過電子技術(shù)或軟件方法對(duì)光學(xué)最小分辨角進(jìn)行細(xì)分，從而有效提高系統(tǒng)的測(cè)量精度。5)準(zhǔn)絕對(duì)式編碼器輸出的位置信息是全量程絕對(duì)編碼，非常容易與計(jì)算機(jī)、過程控制器和伺服控制器等數(shù)字器件相連接。24828E3.準(zhǔn)絕對(duì)式編碼器圖５-15準(zhǔn)絕對(duì)式編碼

7、器光學(xué)圖案24828E4.混合式光電編碼器圖５-16混合式光電編碼器的輸出信號(hào)波形24828E4.混合式光電編碼器圖５-17混合式光電編碼器信號(hào)處理電路框圖24828E4.混合式光電編碼器圖５-18混合式光電編碼器I/V轉(zhuǎn)換電路24828E5.1.5磁性編碼器1.磁性編碼器的結(jié)構(gòu)與工作原理2.采用多相形式的多脈沖化24828E1.磁性編碼器的結(jié)構(gòu)與工作原理(1)磁鼓(2)磁阻效應(yīng)元件(Magnetoresistive24828E1.磁性編碼器的結(jié)構(gòu)與工作原理圖５-19磁性編碼器的結(jié)構(gòu)24828E圖５-20MR

8、元件的磁場(chǎng)與磁化24828E圖５-21MR元件的電阻變化率特性24828E圖５-22磁鼓與MR元件的位置關(guān)系24828E圖５-23MR元件的輸出特性24828E圖５-24MR元件的接線圖24828E2.采用多相形式的多脈沖化1)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊。2)靈敏度高、穩(wěn)定性好、高頻特性好，響應(yīng)速度快。3)高速下仍能穩(wěn)定工作。4)抗污染等惡劣環(huán)境的能力強(qiáng)。5)具有多功能的特點(diǎn)，易于制成絕對(duì)式編碼器。6)耐振動(dòng)、