旋轉(zhuǎn)變壓器與光電編碼器區(qū)別及工作原理

   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。