旋轉(zhuǎn)變壓器與光電編碼器是目前伺服領(lǐng)域應(yīng)用的測量傳感器。
一、伺服系統(tǒng)
又稱為隨動系統(tǒng),精確的跟隨或者復(fù)現(xiàn)某個過程的反饋系統(tǒng)。
使物體的位置、方位、狀態(tài)等輸出被控量能夠跟隨目標(biāo)(設(shè)定)的任意變化的自動控制系統(tǒng)
1.伺服電機(jī)的三種控制方式
?、偎俣瓤刂?模擬量
通過模擬量的輸入或脈沖的頻率進(jìn)行轉(zhuǎn)動速度的控制。
?、谵D(zhuǎn)矩控制-模擬量
通過改變模擬量的設(shè)定或通過通訊方式改變對應(yīng)的地址的數(shù)值來改變設(shè)定的力矩大小。
?、畚恢每刂?脈沖量
通過外部輸入的脈沖的頻率來確定轉(zhuǎn)動速度的大小,通過脈沖的個數(shù)來確定轉(zhuǎn)動的角度
也有些伺服可以通過通訊方式直接對速度和位移進(jìn)行賦值
2.伺服電機(jī)的控制
伺服電機(jī)一般為三個環(huán)控制,就是3個閉環(huán)負(fù)反饋PID調(diào)節(jié)系統(tǒng)。
從內(nèi)到外分別是電流環(huán)、速度環(huán)、位置環(huán)。
3.幾個量的區(qū)別、聯(lián)系
①模擬量:在時間和數(shù)值上都是連續(xù)變化的信號(比如電壓、電流)。
經(jīng)過抽樣量化后就是數(shù)字量。
?、跀?shù)字量:在時間和數(shù)值上都是離散信號。其表示的信號則為數(shù)字信號
數(shù)字量是由0和1組成的信號,經(jīng)過編碼形成有規(guī)律的信號。
③脈沖量:在瞬間電壓或電流由某一值躍變到另一值的信號量。
在量化后,其連續(xù)規(guī)律的變化就是數(shù)字量
如果其由0變成某一固定值并保持不變,其就是開關(guān)量
?、荛_關(guān)量:開關(guān)量只有兩種狀態(tài),0/1,包括開入量和開出量,反映的是狀態(tài)。
二、旋轉(zhuǎn)變壓器
簡稱旋變,是一種輸出電壓隨轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)角變化的信號元件。
勵磁繞組以一定頻率的交流電壓勵磁,輸出繞組的電壓幅值與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動角度
?、僬嘞液瘮?shù)關(guān)系 ,②或保持一定比例關(guān)系,③或成線性關(guān)系(一定轉(zhuǎn)角范圍)
1.磁阻式旋轉(zhuǎn)變壓器
?、俅抛枋叫D(zhuǎn)變壓器輸出繞組的電壓幅值與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)角成正余弦函數(shù)關(guān)系。
②勵磁繞組和輸出繞組安裝在定子槽,勵磁繞組和輸出繞組的繞線不一樣。
?、蹆上嗟妮敵鲂盘柋舜讼嗖?0度。電壓幅值與轉(zhuǎn)角作正余弦變化。
④轉(zhuǎn)子繞組隨電機(jī)旋轉(zhuǎn),兩個相差90度定子繞組固定,繞組就形成了一個具有角度依賴系數(shù)的變壓器。
?、萃ㄟ^調(diào)解兩個信號,可獲得電機(jī)的角度位置信息。
2.旋變的輸入輸出電壓 函數(shù)關(guān)系:
設(shè)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動的角度為θ,勵磁頻率為f,Ea為信號幅度,時間為t
?。▌畲泡斎腚妷海〦(r1-r2) = Ea*Sin(2π*f*t)
設(shè)傳輸比為K,設(shè)轉(zhuǎn)子偏離原點(diǎn)角度為θ
(繞組輸出電壓)E(s1-s3) = K*Ea*Sin(2π*f*t)Cosθ
?。ɡ@組輸出電壓)E(s2-s4) = K*Ea*Sin(2π*f*t)Sinθ
旋轉(zhuǎn)變壓器的變壓比:是指在規(guī)定勵磁條件下,最大空載輸出電壓的基波分量與勵磁電壓的基波分量之比。
三、光電編碼器
光電編碼器的主要工作原理為光電轉(zhuǎn)換,是一種通過光電轉(zhuǎn)換將輸出軸的機(jī)械幾何位移量轉(zhuǎn)換為脈沖或數(shù)字量的傳感器。
構(gòu)成:光柵盤和光電檢測裝置
工作原理:光柵盤與電動機(jī)同軸使電機(jī)旋轉(zhuǎn)帶動光柵盤旋轉(zhuǎn),光電檢測裝置輸出脈沖信號,根據(jù)該信號計(jì)算轉(zhuǎn)速。
種類:刻度方法和信號輸出形式的不同可分為增量型、絕對型和混合型。
1.增量式編碼器
?、俟ぷ髟恚汗怆娹D(zhuǎn)換
?、谳敵龅氖茿、B、Z三組方波脈沖,其中A、B兩脈沖相位差相差90度以判斷電動機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向,Z脈沖為每轉(zhuǎn)一個脈沖以便于基準(zhǔn)點(diǎn)的定位。
2. 絕對式編碼器
?、俟ぷ髟恚汗怆娹D(zhuǎn)換
?、诘漭敵龅氖菙?shù)字量,在碼盤上有若干同心碼道,碼道由透光和不透光的扇形區(qū)間交叉構(gòu)成,碼道數(shù)是其碼盤的二進(jìn)制數(shù)碼位數(shù),碼盤的兩側(cè)是光源和光敏元件,碼盤位置的不同光敏元件受光情況不同輸出不同二進(jìn)制數(shù),來判斷碼盤位置。
四、小結(jié)
?、俟怆娋幋a器直接輸出數(shù)字信號,處理簡單,容易提高分辨率,缺點(diǎn)不耐沖擊,不耐高溫,易受輻射干擾。
②旋轉(zhuǎn)變壓器具有耐沖擊、耐高溫、耐油污、高可靠、長壽命等優(yōu)點(diǎn),其缺點(diǎn)是輸出為調(diào)制的模擬信號,輸出信號解算較復(fù)雜。
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