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旋轉(zhuǎn)變壓器與光電編碼器區(qū)別及工作原理

更新時(shí)間:2023-12-29 點(diǎn)擊量:590

   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(cè)量傳感器。

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  一、伺服系統(tǒng)

  又稱為隨動(dòng)系統(tǒng),精確的跟隨或者復(fù)現(xiàn)某個(gè)過(guò)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(dòng)控制系統(tǒng)

  1.伺服電機(jī)的三種控制方式

  ①速度控制-模擬量

  通過(guò)模擬量的輸入或脈沖的頻率進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)速度的控制。

 ?、谵D(zhuǎn)矩控制-模擬量

  通過(guò)改變模擬量的設(shè)定或通過(guò)通訊方式改變對(duì)應(yīng)的地址的數(shù)值來(lái)改變?cè)O(shè)定的力矩大小。

 ?、畚恢每刂?脈沖量

  通過(guò)外部輸入的脈沖的頻率來(lái)確定轉(zhuǎn)動(dòng)速度的大小,通過(guò)脈沖的個(gè)數(shù)來(lái)確定轉(zhuǎn)動(dòng)的角度

  也有些伺服可以通過(guò)通訊方式直接對(duì)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(gè)環(huán)控制,就是3個(gè)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(gè)量的區(qū)別、聯(lián)系

 ?、倌M量:在時(shí)間和數(shù)值上都是連續(xù)變化的信號(hào)(比如電壓、電流)。

  經(jīng)過(guò)抽樣量化后就是數(shù)字量。

 ?、跀?shù)字量:在時(shí)間和數(shù)值上都是離散信號(hào)。其表示的信號(hào)則為數(shù)字信號(hào)

  數(shù)字量是由0和1組成的信號(hào),經(jīng)過(guò)編碼形成有規(guī)律的信號(hào)。

 ?、勖}沖量:在瞬間電壓或電流由某一值躍變到另一值的信號(hào)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(kāi)關(guān)量

 ?、荛_(kāi)關(guān)量:開(kāi)關(guān)量只有兩種狀態(tài),0/1,包括開(kāi)入量和開(kāi)出量,反映的是狀態(tài)。

 二、旋轉(zhuǎn)變壓器

  簡(jiǎn)稱旋變,是一種輸出電壓隨轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)角變化的信號(hào)元件。

  勵(lì)磁繞組以一定頻率的交流電壓勵(lì)磁,輸出繞組的電壓幅值與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)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

  ①磁阻式旋轉(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(lì)磁繞組和輸出繞組安裝在定子槽,勵(lì)磁繞組和輸出繞組的繞線不一樣。

 ?、蹆上嗟妮敵鲂盘?hào)彼此相差90度。電壓幅值與轉(zhuǎn)角作正余弦變化。

 ?、苻D(zhuǎn)子繞組隨電機(jī)旋轉(zhuǎn),兩個(gè)相差90度定子繞組固定,繞組就形成了一個(gè)具有角度依賴系數(shù)的變壓器。

 ?、萃ㄟ^(guò)調(diào)解兩個(gè)信號(hào),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(dòng)的角度為θ,勵(lì)磁頻率為f,Ea為信號(hào)幅度,時(shí)間為t

 ?。▌?lì)磁輸入電壓)E(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

 ?。ɡ@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(lì)磁條件下,最大空載輸出電壓的基波分量與勵(lì)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(guò)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(cè)裝置

  工作原理:光柵盤與電動(dòng)機(jī)同軸使電機(jī)旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)光柵盤旋轉(zhuǎn),光電檢測(cè)裝置輸出脈沖信號(hào),根據(jù)該信號(hào)計(jì)算轉(zhuǎn)速。

  種類:刻度方法和信號(hào)輸出形式的不同可分為增量型、絕對(duì)型和混合型。

  1.增量式編碼器

 ?、俟ぷ髟恚汗怆娹D(zhuǎn)換

  ②輸出的是A、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(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向,Z脈沖為每轉(zhuǎn)一個(gè)脈沖以便于基準(zhǔn)點(diǎn)的定位。

  2. 絕對(duì)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(lái)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(hào),處理簡(jiǎn)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。

 ?、谛D(zhuǎn)變壓器具有耐沖擊、耐高溫、耐油污、高可靠、長(zhǎng)壽命等優(yōu)點(diǎn),其缺點(diǎn)是輸出為調(diào)制的模擬信號(hào),輸出信號(hào)解算較復(fù)雜。


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