交流伺服運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的檢測(cè)技術(shù)及元件ppt課件

1、1 1電流、電壓檢測(cè)電流、電壓檢測(cè)2 2磁極位置檢測(cè)磁極位置檢測(cè)3 3電機(jī)、功率器件溫度檢測(cè)電機(jī)、功率器件溫度檢測(cè)4 4電機(jī)動(dòng)子位置、速度檢測(cè)電機(jī)動(dòng)子位置、速度檢測(cè)5 5運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的速度及位置檢測(cè)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的速度及位置檢測(cè)2.1 2.1 交流伺服運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的檢測(cè)要求交流伺服運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的檢測(cè)要求p 檢測(cè)的準(zhǔn)確性、快速性、可靠性是反響控制檢測(cè)的準(zhǔn)確性、快速性、可靠性是反響控制性能的根底性能的根底 2.2 2.2 檢測(cè)技術(shù)原理檢測(cè)技術(shù)原理 檢測(cè)技術(shù)是研討信息提取、信息轉(zhuǎn)換及信檢測(cè)技術(shù)是研討信息提取、信息轉(zhuǎn)換及信息處置的實(shí)踐和技術(shù)。息處置的實(shí)踐和技術(shù)。通俗的講，就是把一種不方便表示的量轉(zhuǎn)通俗的講，就是

2、把一種不方便表示的量轉(zhuǎn)化為某種方便表示的量進(jìn)展表示?；癁槟撤N方便表示的量進(jìn)展表示。敏感元件或傳感器：敏感元件或傳感器：將感知的被丈量按一定規(guī)律轉(zhuǎn)化為某一種量將感知的被丈量按一定規(guī)律轉(zhuǎn)化為某一種量值輸出，通常是電信號(hào)。值輸出，通常是電信號(hào)。信號(hào)調(diào)理電路信號(hào)調(diào)理電路實(shí)現(xiàn)信號(hào)轉(zhuǎn)換和放大實(shí)現(xiàn)信號(hào)轉(zhuǎn)換和放大濾波、調(diào)制和解調(diào)、衰減運(yùn)算、數(shù)字化處置濾波、調(diào)制和解調(diào)、衰減運(yùn)算、數(shù)字化處置p 檢測(cè)系統(tǒng)構(gòu)成檢測(cè)系統(tǒng)構(gòu)成 傳感器是檢測(cè)系統(tǒng)的第一個(gè)環(huán)節(jié)，顧名思義，傳感器是檢測(cè)系統(tǒng)的第一個(gè)環(huán)節(jié)，顧名思義，傳感器的功能是傳感器的功能是“感感+ +傳，即感受被測(cè)信息，傳，即感受被測(cè)信息，并傳送出去。由敏感元件、轉(zhuǎn)換元件、轉(zhuǎn)

3、換電并傳送出去。由敏感元件、轉(zhuǎn)換元件、轉(zhuǎn)換電路三部分組成。路三部分組成。 敏感元件是可以靈敏地感受被丈量并作出呼敏感元件是可以靈敏地感受被丈量并作出呼應(yīng)的元件；應(yīng)的元件； 轉(zhuǎn)換元件實(shí)際上就是將敏感元件感受的被丈轉(zhuǎn)換元件實(shí)際上就是將敏感元件感受的被丈量轉(zhuǎn)換成電路參數(shù)的元件。量轉(zhuǎn)換成電路參數(shù)的元件。1 傳感器傳傳 感感 器器量程切換電路量程切換電路放放 大大 器器 解解 調(diào)調(diào) 器器信號(hào)分別電路信號(hào)分別電路運(yùn)運(yùn) 算算 電電 路路模數(shù)轉(zhuǎn)換電路模數(shù)轉(zhuǎn)換電路計(jì)計(jì) 算算 機(jī)機(jī)顯示執(zhí)行機(jī)構(gòu)顯示執(zhí)行機(jī)構(gòu)振振 蕩蕩 器器 電電 源源1模擬式丈量電路的根本組成2 信號(hào)調(diào)理電路 被測(cè)的量用延續(xù)變量來(lái)表示，如電壓變化、

4、相位被測(cè)的量用延續(xù)變量來(lái)表示，如電壓變化、相位變化等。它對(duì)信號(hào)處置的方法相對(duì)來(lái)說(shuō)比較復(fù)雜。變化等。它對(duì)信號(hào)處置的方法相對(duì)來(lái)說(shuō)比較復(fù)雜。 將模擬輸入小信號(hào)放大到將模擬輸入小信號(hào)放大到A/DA/D轉(zhuǎn)換的量程范圍轉(zhuǎn)換的量程范圍之內(nèi)，如之內(nèi)，如0-5VDC;0-5VDC; 對(duì)單純的微弱信號(hào)，可用一個(gè)運(yùn)算放大器進(jìn)展對(duì)單純的微弱信號(hào)，可用一個(gè)運(yùn)算放大器進(jìn)展單端同相放大或單端反相放大。單端同相放大或單端反相放大。 信號(hào)源的一端假設(shè)接放大器的正端為同相放大信號(hào)源的一端假設(shè)接放大器的正端為同相放大，放大倍數(shù)，放大倍數(shù)G =1+R2/R1G =1+R2/R1； 假設(shè)接放大器的負(fù)端為反相放大，假設(shè)接放大器的負(fù)端為反

5、相放大，G =G =R2/R1R2/R1。a a放大器的作用放大器的作用VIVO1R2R圖 2-5 放大電路VIVO1R2R(a)同相放大UsUs(b)反相放大原理：將被測(cè)電流經(jīng)過(guò)一個(gè)知的取樣電阻，丈量電原理：將被測(cè)電流經(jīng)過(guò)一個(gè)知的取樣電阻，丈量電阻兩端的電壓即可得到被測(cè)電流。既可以丈量直流，阻兩端的電壓即可得到被測(cè)電流。既可以丈量直流，也可以丈量交流；不同量程的電流可以選擇不同的也可以丈量交流；不同量程的電流可以選擇不同的取樣電阻。取樣電阻。選擇取樣電阻：選擇取樣電阻：1k1k、100100、1010、11、0.10.1，便可丈量電流：便可丈量電流：200A200A、2mA2mA、20mA2

6、0mA、200mA200mA、2A2A輸出電壓：輸出電壓：200mv200mvA A/ /D DR Rx xIr-+A Am mp p取取樣樣電電阻阻b b歐姆法丈量電流歐姆法丈量電流I/VI/V變換變換 原理：電流流過(guò)導(dǎo)線，周圍會(huì)感生出磁場(chǎng)，霍爾原理：電流流過(guò)導(dǎo)線，周圍會(huì)感生出磁場(chǎng)，霍爾器件檢測(cè)由電流感生的磁場(chǎng)器件檢測(cè)由電流感生的磁場(chǎng), ,霍爾輸出電流放大后霍爾輸出電流放大后經(jīng)過(guò)補(bǔ)償線圈，產(chǎn)生相反的磁場(chǎng)，使磁芯中磁通經(jīng)過(guò)補(bǔ)償線圈，產(chǎn)生相反的磁場(chǎng)，使磁芯中磁通為為0 0，到達(dá)平衡后，由，到達(dá)平衡后，由IsIs丈量導(dǎo)線經(jīng)過(guò)的電流。丈量導(dǎo)線經(jīng)過(guò)的電流。c c閉環(huán)霍爾法丈量電流閉環(huán)霍爾法丈量電流指令

7、傳感器指令傳感器傳傳 感感 器器顯示執(zhí)行機(jī)構(gòu)顯示執(zhí)行機(jī)構(gòu)計(jì)計(jì) 算算 機(jī)機(jī)鎖鎖 存存 器器計(jì)計(jì) 數(shù)數(shù) 器器轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換電路脈沖當(dāng)量脈沖當(dāng)量放放 大大 器器整形電路整形電路細(xì)分電路細(xì)分電路手動(dòng)采樣手動(dòng)采樣鎖存指令鎖存指令辨向電路辨向電路2數(shù)字式丈量電路的根本組成 被測(cè)的量以數(shù)字方式來(lái)表示，丈量信號(hào)普通為脈被測(cè)的量以數(shù)字方式來(lái)表示，丈量信號(hào)普通為脈沖，可以直接把它送到數(shù)控安裝進(jìn)展比較、處置。沖，可以直接把它送到數(shù)控安裝進(jìn)展比較、處置。 信號(hào)抗干擾才干強(qiáng)、處置簡(jiǎn)單。信號(hào)抗干擾才干強(qiáng)、處置簡(jiǎn)單。p 性能目的性能目的p 系統(tǒng)精度：是指在一定長(zhǎng)度或轉(zhuǎn)角內(nèi)丈量積累系統(tǒng)精度：是指在一定長(zhǎng)度或轉(zhuǎn)角內(nèi)丈量積累誤差的

8、最大值，如誤差的最大值，如0.0020.02mm/m，10/360等等p 系統(tǒng)分辨率：是丈量元件所能正確檢測(cè)的最小系統(tǒng)分辨率：是丈量元件所能正確檢測(cè)的最小位移量，如直線位移的分辨率為位移量，如直線位移的分辨率為0.0010.01mm。角位移分辨率為角位移分辨率為2p 作用作用 p 檢測(cè)位置和速度，發(fā)送反響信號(hào)，構(gòu)成閉環(huán)或檢測(cè)位置和速度，發(fā)送反響信號(hào)，構(gòu)成閉環(huán)或半閉環(huán)，對(duì)驅(qū)動(dòng)安裝進(jìn)展控制。半閉環(huán)，對(duì)驅(qū)動(dòng)安裝進(jìn)展控制。p 要求要求 p 義務(wù)可靠，抗干擾才干強(qiáng)義務(wù)可靠，抗干擾才干強(qiáng)p 滿足精度、分辨率、丈量范圍滿足精度、分辨率、丈量范圍p 運(yùn)用維修方便、本錢低運(yùn)用維修方便、本錢低2.4 2.4 運(yùn)動(dòng)

9、控制系統(tǒng)丈量運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)丈量p 檢測(cè)安裝的分類 按檢測(cè)信號(hào)分：數(shù)字式、模擬式按檢測(cè)信號(hào)分：數(shù)字式、模擬式 按丈量基準(zhǔn)分：增量式、絕對(duì)式按丈量基準(zhǔn)分：增量式、絕對(duì)式 按安裝位置關(guān)系分：直接丈量、間接丈量按安裝位置關(guān)系分：直接丈量、間接丈量位置位置檢測(cè)檢測(cè)安裝安裝直線型直線型旋轉(zhuǎn)型旋轉(zhuǎn)型感應(yīng)同步器感應(yīng)同步器光柵光柵磁尺磁尺旋轉(zhuǎn)變壓器旋轉(zhuǎn)變壓器脈沖編碼器脈沖編碼器1 1 旋轉(zhuǎn)變壓器旋轉(zhuǎn)變壓器p 旋轉(zhuǎn)變壓器的構(gòu)造旋轉(zhuǎn)變壓器的構(gòu)造 在構(gòu)造上和兩相繞線式異步電動(dòng)機(jī)類似，由在構(gòu)造上和兩相繞線式異步電動(dòng)機(jī)類似，由定子和轉(zhuǎn)于組成。定子和轉(zhuǎn)于組成。 定子繞組為變壓器的一次繞組定子繞組為變壓器的一次繞組 轉(zhuǎn)子繞組為

10、變壓器的二次繞組。轉(zhuǎn)子繞組為變壓器的二次繞組。根據(jù)互感原理義根據(jù)互感原理義務(wù)的，定子繞組加上務(wù)的，定子繞組加上勵(lì)磁電壓，經(jīng)過(guò)電磁勵(lì)磁電壓，經(jīng)過(guò)電磁耦合，轉(zhuǎn)子繞組產(chǎn)生耦合，轉(zhuǎn)子繞組產(chǎn)生感應(yīng)電功勢(shì)感應(yīng)電功勢(shì)輸出感應(yīng)電功勢(shì)輸出感應(yīng)電功勢(shì)大小與轉(zhuǎn)子位置有關(guān)大小與轉(zhuǎn)子位置有關(guān)p 旋轉(zhuǎn)變壓器義旋轉(zhuǎn)變壓器義務(wù)原理務(wù)原理 特點(diǎn)特點(diǎn) 構(gòu)造簡(jiǎn)單，動(dòng)作靈敏，對(duì)環(huán)境無(wú)特殊要求，維護(hù)構(gòu)造簡(jiǎn)單，動(dòng)作靈敏，對(duì)環(huán)境無(wú)特殊要求，維護(hù)方便，輸出信號(hào)幅度大，抗干擾才干強(qiáng)，義務(wù)可靠，廣方便，輸出信號(hào)幅度大，抗干擾才干強(qiáng)，義務(wù)可靠，廣泛運(yùn)用于數(shù)控機(jī)床上。泛運(yùn)用于數(shù)控機(jī)床上。 實(shí)際采用正余實(shí)際采用正余弦旋轉(zhuǎn)變壓器，弦旋轉(zhuǎn)變壓器，其定子由

11、兩組匝其定子由兩組匝數(shù)相等、相互垂數(shù)相等、相互垂直的繞組構(gòu)成。直的繞組構(gòu)成。 p 旋轉(zhuǎn)變壓器的運(yùn)用旋轉(zhuǎn)變壓器的運(yùn)用鑒相方式鑒相方式 在旋轉(zhuǎn)變壓器定子的兩相正交繞組上分別加上幅值相等、在旋轉(zhuǎn)變壓器定子的兩相正交繞組上分別加上幅值相等、頻率一樣的正弦、余弦激磁電壓頻率一樣的正弦、余弦激磁電壓 ，轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)后，兩個(gè)激磁電壓轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)后，兩個(gè)激磁電壓 在轉(zhuǎn)子繞組中產(chǎn)生的感應(yīng)電在轉(zhuǎn)子繞組中產(chǎn)生的感應(yīng)電壓線性疊加得總感應(yīng)電壓為：壓線性疊加得總感應(yīng)電壓為：因此，只需檢測(cè)出轉(zhuǎn)子輸出電壓的相位角，就知道了轉(zhuǎn)因此，只需檢測(cè)出轉(zhuǎn)子輸出電壓的相位角，就知道了轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)角。子的轉(zhuǎn)角。鑒幅方式鑒幅方式 給定子的兩個(gè)繞組分別通上

12、頻率、相位一樣但幅值不同給定子的兩個(gè)繞組分別通上頻率、相位一樣但幅值不同的激磁電壓的激磁電壓 ， 那么在轉(zhuǎn)子繞組上得到感應(yīng)電壓為那么在轉(zhuǎn)子繞組上得到感應(yīng)電壓為 不斷修正激磁調(diào)幅電壓幅值的電氣角不斷修正激磁調(diào)幅電壓幅值的電氣角電，使之跟蹤電，使之跟蹤機(jī)的變化，并丈量感應(yīng)電壓幅值即可求得機(jī)械角位移機(jī)的變化，并丈量感應(yīng)電壓幅值即可求得機(jī)械角位移機(jī)機(jī) 。tUUmssinsin電1cossincmUUt電tkUkUkUUmcssincos(cossin）機(jī)電機(jī)機(jī)）機(jī)機(jī)機(jī)tkUkUkUUmcscos(cossintUUmssintUUmccos感應(yīng)同步器是旋轉(zhuǎn)感應(yīng)同步器是旋轉(zhuǎn)變壓器演化而來(lái)，也是變壓器演化

13、而來(lái)，也是一種電磁感應(yīng)式的位移一種電磁感應(yīng)式的位移檢測(cè)安裝。檢測(cè)安裝。圓型感應(yīng)同步器圓型感應(yīng)同步器 由定子和轉(zhuǎn)子組成，由定子和轉(zhuǎn)子組成，用于丈量角位移用于丈量角位移直線型感應(yīng)同步器直線型感應(yīng)同步器 由定子和轉(zhuǎn)子組成，由定子和轉(zhuǎn)子組成，用于丈量直線位移用于丈量直線位移 2 2 感應(yīng)同步器感應(yīng)同步器p 直線感應(yīng)同步器的構(gòu)造直線感應(yīng)同步器的構(gòu)造 利用兩個(gè)平面形印刷利用兩個(gè)平面形印刷繞組，其間堅(jiān)持均勻氣繞組，其間堅(jiān)持均勻氣隙約為隙約為(0.25(0.250.05)mm 0.05)mm 作相對(duì)平行挪動(dòng)，根作相對(duì)平行挪動(dòng)，根據(jù)交變磁場(chǎng)和互感原理?yè)?jù)交變磁場(chǎng)和互感原理而義務(wù)的而義務(wù)的滑尺上有正弦和余弦滑尺上有

14、正弦和余弦勵(lì)磁繞組，在空間位置勵(lì)磁繞組，在空間位置上相差上相差1/41/4節(jié)距，定尺節(jié)距，定尺和滑尺繞組的節(jié)距一樣和滑尺繞組的節(jié)距一樣W 滑尺在挪動(dòng)一個(gè)節(jié)距的過(guò)程中，感滑尺在挪動(dòng)一個(gè)節(jié)距的過(guò)程中，感應(yīng)電勢(shì)變化了一個(gè)周期。應(yīng)電勢(shì)變化了一個(gè)周期。 假設(shè)勵(lì)磁電壓假設(shè)勵(lì)磁電壓u uUmsintUmsint，那么，那么在定尺繞組產(chǎn)生的感應(yīng)電勢(shì)在定尺繞組產(chǎn)生的感應(yīng)電勢(shì)e e為為 e ekUmcoscostkUmcoscost 滑尺上的正弦、余滑尺上的正弦、余弦勵(lì)磁繞組提供同頻率弦勵(lì)磁繞組提供同頻率、同幅值、相位差、同幅值、相位差9090的交流電壓，即的交流電壓，即 us usUmsint Umsint u

15、c ucUmcostUmcost us us和和ucuc單獨(dú)勵(lì)磁，單獨(dú)勵(lì)磁，在定尺繞組上感應(yīng)電勢(shì)在定尺繞組上感應(yīng)電勢(shì)分別為分別為 es eskUmcoscostkUmcoscost ec eckUmcos(kUmcos( /2)sint /2)sint kUmsinsintkUmsinsintp 感應(yīng)同步器輸出信號(hào)的處置方式感應(yīng)同步器輸出信號(hào)的處置方式鑒相方式鑒相方式 根據(jù)感應(yīng)輸出電壓的相根據(jù)感應(yīng)輸出電壓的相位來(lái)檢測(cè)位移量。位來(lái)檢測(cè)位移量。根據(jù)疊加原理，定尺繞組上總輸出感應(yīng)電勢(shì)根據(jù)疊加原理，定尺繞組上總輸出感應(yīng)電勢(shì)e e為為 e eesesecec kUmcoscostkUmcoscostkU

16、msinsintkUmsinsint kUmcos(tkUmcos(t) kUmcos(tkUmcos(t 2x/W) 2x/W) 根據(jù)上式，經(jīng)過(guò)鑒別定尺輸出的感應(yīng)電勢(shì)的相位，根據(jù)上式，經(jīng)過(guò)鑒別定尺輸出的感應(yīng)電勢(shì)的相位，即可丈量定尺和滑尺之間的相對(duì)位置。即可丈量定尺和滑尺之間的相對(duì)位置。例：感應(yīng)電勢(shì)與勵(lì)磁電壓相位差例：感應(yīng)電勢(shì)與勵(lì)磁電壓相位差=1.8=1.8，節(jié)距，節(jié)距W=2mmW=2mm，= 2x/W=0.01mm= 2x/W=0.01mm光柵檢測(cè)安裝根本構(gòu)造表示圖光柵檢測(cè)安裝根本構(gòu)造表示圖 3 3 直線透射光柵直線透射光柵 由于擋光效應(yīng)和光的衍射，在與線紋幾乎垂直由于擋光效應(yīng)和光的衍射，在

17、與線紋幾乎垂直方向上，會(huì)出現(xiàn)明暗交替、間隔相等的粗大條紋，方向上，會(huì)出現(xiàn)明暗交替、間隔相等的粗大條紋，稱為稱為“莫爾條紋莫爾條紋 。p 直線透射光柵的義務(wù)原理直線透射光柵的義務(wù)原理B2Bp 莫爾條紋的放大作用莫爾條紋的放大作用 莫爾條紋紋距莫爾條紋紋距B B 與光柵節(jié)距與光柵節(jié)距w w和傾角和傾角之間的關(guān)系：之間的關(guān)系：由于由于很小，因此很小，因此 22sin/ w B w B 為了區(qū)分運(yùn)動(dòng)方向，需配置兩個(gè)彼此錯(cuò)開(kāi)為了區(qū)分運(yùn)動(dòng)方向，需配置兩個(gè)彼此錯(cuò)開(kāi)1/41/4紋距的光電紋距的光電元件，使輸出電信號(hào)彼此在相位上差元件，使輸出電信號(hào)彼此在相位上差9090，假設(shè)以其中的一，假設(shè)以其中的一個(gè)作為參考

18、信號(hào)，那么另一個(gè)信號(hào)將超前或滯后參考信號(hào)個(gè)作為參考信號(hào)，那么另一個(gè)信號(hào)將超前或滯后參考信號(hào)9090，由此來(lái)確定運(yùn)動(dòng)方向。，由此來(lái)確定運(yùn)動(dòng)方向。 倍頻又稱為細(xì)分，倍頻數(shù)就是指在莫爾條紋一個(gè)周期的倍頻又稱為細(xì)分，倍頻數(shù)就是指在莫爾條紋一個(gè)周期的范圍內(nèi)，等間隔安裝的感光元件的數(shù)目，從而在一個(gè)周期內(nèi)范圍內(nèi)，等間隔安裝的感光元件的數(shù)目，從而在一個(gè)周期內(nèi)產(chǎn)生假設(shè)干個(gè)脈沖，到達(dá)細(xì)分的目的。產(chǎn)生假設(shè)干個(gè)脈沖，到達(dá)細(xì)分的目的。 提高倍頻數(shù)可以提高光柵的最小讀數(shù)值，提高分辨率，提高倍頻數(shù)可以提高光柵的最小讀數(shù)值，提高分辨率，精細(xì)機(jī)床的丈量常采用高倍頻。精細(xì)機(jī)床的丈量常采用高倍頻。例：柵距例：柵距 w = 0.01

19、mm w = 0.01mm， 十倍頻后，最小讀數(shù)值十倍頻后，最小讀數(shù)值1mm.1mm.p 直線透射光柵的辨向直線透射光柵的辨向p 直線透射光柵的倍頻直線透射光柵的倍頻 優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)： 1 1精度高，精度精度高，精度 0.5-3mm 0.5-3mm，分辨率，分辨率 0.1mm 0.1mm 2 2易實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)丈量和自動(dòng)化丈量易實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)丈量和自動(dòng)化丈量 3 3較強(qiáng)的抗干擾才干較強(qiáng)的抗干擾才干 缺陷：缺陷： 1 1對(duì)環(huán)境要求高，怕振動(dòng)，怕油污對(duì)環(huán)境要求高，怕振動(dòng)，怕油污 2 2高精度光柵制造本錢高高精度光柵制造本錢高 目前多用于精細(xì)定位的數(shù)控機(jī)床。目前多用于精細(xì)定位的數(shù)控機(jī)床。p 直線透射光柵的特點(diǎn)直線透

20、射光柵的特點(diǎn) 光電盤隨主軸轉(zhuǎn)動(dòng)，光電元件把經(jīng)過(guò)光電盤和光光電盤隨主軸轉(zhuǎn)動(dòng)，光電元件把經(jīng)過(guò)光電盤和光欄板射過(guò)來(lái)的忽明忽暗的光信號(hào)欄板射過(guò)來(lái)的忽明忽暗的光信號(hào)( (近似于正弦信號(hào)近似于正弦信號(hào)) )轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，經(jīng)整形、放大等電路的變換后變成脈沖換為電信號(hào)，經(jīng)整形、放大等電路的變換后變成脈沖信號(hào)，計(jì)算脈沖的數(shù)目，可測(cè)出義務(wù)軸的轉(zhuǎn)角，測(cè)定信號(hào)，計(jì)算脈沖的數(shù)目，可測(cè)出義務(wù)軸的轉(zhuǎn)角，測(cè)定計(jì)數(shù)脈沖的頻率，可測(cè)出義務(wù)軸的轉(zhuǎn)速。計(jì)數(shù)脈沖的頻率，可測(cè)出義務(wù)軸的轉(zhuǎn)速。4 4 光電編碼器光電編碼器1分辯率分辯率 改動(dòng)一個(gè)計(jì)數(shù)字所對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)速變化量來(lái)表示改動(dòng)一個(gè)計(jì)數(shù)字所對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)速變化量來(lái)表示分辨率分辨率Q ，Q 越小

21、，測(cè)速安裝的分辯才干越強(qiáng)。越小，測(cè)速安裝的分辯才干越強(qiáng)。2測(cè)速精度測(cè)速精度 丈量值與實(shí)際值的相對(duì)誤差來(lái)表示，丈量值與實(shí)際值的相對(duì)誤差來(lái)表示，%100nn 的大小與測(cè)速方法有關(guān)。的大小與測(cè)速方法有關(guān)。p 數(shù)字測(cè)速方法：數(shù)字測(cè)速方法：p M M法法脈沖直接計(jì)數(shù)法脈沖直接計(jì)數(shù)法p T T 法法脈沖時(shí)間計(jì)數(shù)法脈沖時(shí)間計(jì)數(shù)法p M/T M/T法法脈沖時(shí)間混合計(jì)數(shù)法脈沖時(shí)間混合計(jì)數(shù)法p M M法測(cè)速法測(cè)速PLG倍頻電路BusZ記錄記錄TcTc時(shí)間內(nèi)旋轉(zhuǎn)編碼時(shí)間內(nèi)旋轉(zhuǎn)編碼器器PLGPLG發(fā)出的脈沖數(shù)發(fā)出的脈沖數(shù)M1M1，那么那么c160ZTMn Z= Z=倍頻系數(shù)倍頻系數(shù)PLGPLG光柵數(shù)。光柵數(shù)。 測(cè)速原

22、理與波形圖CountercT1MM法測(cè)速適用于高速%1001%10060 )1(60 601c1c1c1maxMZTMZTMZTMcc1c16060) 1(60ZTZTMZTMQ分辨率：分辨率：誤差率：誤差率：PLG倍頻電路ConterCPUINTnf0記錄記錄PLGPLG一個(gè)脈沖間的高頻一個(gè)脈沖間的高頻脈沖個(gè)數(shù)脈沖個(gè)數(shù)M2M2，f0f0為高頻脈沖為高頻脈沖頻率，那么頻率，那么電路與波形2060ZMfn p T T法測(cè)速法測(cè)速%10011%10060 60 ) 1(602202020maxMZMfZMfMZf) 1(6060) 1(602202020MZMfZMfMZfQT法測(cè)速適用于低速 M

23、/T法既檢測(cè) Tc 時(shí)間內(nèi)PLG輸出的脈沖個(gè)數(shù)M1，又檢測(cè)一樣時(shí)間間隔的高頻時(shí)鐘脈沖個(gè)數(shù)M2。p M/T M/T法測(cè)速法測(cè)速測(cè)速原理與波形圖C201t160 60ZMfMZTMn%1001M1%100ZMfM60 ZMfM60) 1M(ZfM602201201201maxM/TM/T法測(cè)速適用的轉(zhuǎn)速范圍寬，測(cè)速精度高法測(cè)速適用的轉(zhuǎn)速范圍寬，測(cè)速精度高p 構(gòu)造 p 絕對(duì)式脈沖編碼器構(gòu)造與增量式類似，就是在碼盤的每一轉(zhuǎn)角位置刻有表示該位置的獨(dú)一代碼，稱為絕對(duì)碼盤。絕對(duì)式脈沖編碼器是經(jīng)過(guò)讀取編碼盤上的代碼(圖案)來(lái)表示軸的位置。5 5 絕對(duì)式光電脈沖編碼器絕對(duì)式光電脈沖編碼器p 碼盤的種類p 按碼制

24、不同分二進(jìn)制碼、格雷碼循環(huán)碼、十進(jìn)制碼、六十進(jìn)制碼等，最常用的是二進(jìn)制循環(huán)碼盤。 純二進(jìn)制碼有一個(gè)缺陷：相鄰兩個(gè)二進(jìn)制數(shù)可以有多位二進(jìn)制碼不同，當(dāng)數(shù)碼切換時(shí)有多個(gè)數(shù)位要進(jìn)展切換，增大了誤讀的機(jī)率。 而格雷碼那么不同，相鄰兩個(gè)二進(jìn)制數(shù)碼只需一個(gè)數(shù)位不同，因此兩數(shù)切換時(shí)只在一位進(jìn)展，提高了讀數(shù)的可靠性。 p 義務(wù)原理義務(wù)原理p 光源經(jīng)過(guò)柱面鏡，變成一束平行光照射在碼光源經(jīng)過(guò)柱面鏡，變成一束平行光照射在碼盤上，經(jīng)過(guò)碼盤經(jīng)狹縫構(gòu)成一束很窄的光束照射在盤上，經(jīng)過(guò)碼盤經(jīng)狹縫構(gòu)成一束很窄的光束照射在光電元件上，光電元件的陳列與碼道一一對(duì)應(yīng)，亮光電元件上，光電元件的陳列與碼道一一對(duì)應(yīng)，亮區(qū)輸出為區(qū)輸出為“1，

25、暗區(qū)輸出為，暗區(qū)輸出為“0，再經(jīng)信息處置電，再經(jīng)信息處置電路，進(jìn)展放大、整形、鎖存與譯碼，輸出自然二進(jìn)路，進(jìn)展放大、整形、鎖存與譯碼，輸出自然二進(jìn)制代碼，從而實(shí)現(xiàn)了角度的絕對(duì)值丈量。制代碼，從而實(shí)現(xiàn)了角度的絕對(duì)值丈量。p 運(yùn)用運(yùn)用p 在實(shí)際運(yùn)用過(guò)程中，用絕對(duì)脈沖編碼器來(lái)檢測(cè)在實(shí)際運(yùn)用過(guò)程中，用絕對(duì)脈沖編碼器來(lái)檢測(cè)軸的位置和速度時(shí)，當(dāng)編碼器旋轉(zhuǎn)超越一周時(shí)，讀軸的位置和速度時(shí)，當(dāng)編碼器旋轉(zhuǎn)超越一周時(shí)，讀出準(zhǔn)確數(shù)值的處置方法：出準(zhǔn)確數(shù)值的處置方法：p 在旋轉(zhuǎn)軸上安裝多個(gè)碼盤，其中一些盤是專門用在旋轉(zhuǎn)軸上安裝多個(gè)碼盤，其中一些盤是專門用來(lái)計(jì)量所轉(zhuǎn)過(guò)的圈數(shù)來(lái)計(jì)量所轉(zhuǎn)過(guò)的圈數(shù)N，而另一部分碼盤是用來(lái)檢測(cè)，

26、而另一部分碼盤是用來(lái)檢測(cè)一圈以內(nèi)的度數(shù)一圈以內(nèi)的度數(shù)。之后將兩個(gè)碼盤所檢測(cè)的進(jìn)展。之后將兩個(gè)碼盤所檢測(cè)的進(jìn)展(N360)的疊加。的疊加。p 在軟件設(shè)計(jì)時(shí)，設(shè)置一個(gè)專門的計(jì)數(shù)器，并規(guī)定在軟件設(shè)計(jì)時(shí)，設(shè)置一個(gè)專門的計(jì)數(shù)器，并規(guī)定碼盤上的一個(gè)專門的代碼為碼盤上的一個(gè)專門的代碼為“零代碼，當(dāng)碼盤轉(zhuǎn)過(guò)零代碼，當(dāng)碼盤轉(zhuǎn)過(guò)“零代碼時(shí)，計(jì)數(shù)器的值就被自動(dòng)加一，這樣也可零代碼時(shí)，計(jì)數(shù)器的值就被自動(dòng)加一，這樣也可以實(shí)現(xiàn)即測(cè)圈數(shù)又測(cè)度數(shù)的目的。以實(shí)現(xiàn)即測(cè)圈數(shù)又測(cè)度數(shù)的目的。磁尺位置檢測(cè)安裝是由磁性標(biāo)尺簡(jiǎn)稱磁尺、磁頭和檢測(cè)電路組成，該安裝方框圖如以下圖。磁尺的丈量原理類似于磁帶的錄音原理。在非導(dǎo)磁的資料如銅、不銹鋼、

27、玻璃或其他合金資料的基體上鍍一層磁性薄膜。在丈量前，先按規(guī)范尺度以一定間隔(普通為0.05mm)在磁性薄膜上錄制一系列的磁信號(hào)。這些磁信號(hào)就是一個(gè)個(gè)按SN-NS-SN-NS方向陳列的小磁體，這時(shí)的磁性薄膜稱為磁柵。丈量時(shí)，磁柵隨位移而挪動(dòng)或轉(zhuǎn)動(dòng)并用磁頭讀取(感應(yīng))這些挪動(dòng)的磁柵信號(hào)，使磁頭內(nèi)的線圈產(chǎn)生感應(yīng)正弦電動(dòng)勢(shì)。對(duì)這些電動(dòng)勢(shì)的頻率進(jìn)展計(jì)數(shù)，就可以丈量位移了。6 6 磁尺磁尺p 磁頭將高頻勵(lì)磁電流通人勵(lì)磁繞組時(shí)，在磁頭上產(chǎn)生磁通1。當(dāng)磁頭接近磁尺時(shí)，磁尺上的磁信號(hào)產(chǎn)生的磁通0進(jìn)入磁頭鐵心，并被高頻勵(lì)磁電流產(chǎn)生的磁通1所調(diào)制。于是在拾磁線圈中感應(yīng)電壓為式中 U0感應(yīng)電壓系數(shù)；磁尺磁化信號(hào)的節(jié)距；x磁頭相對(duì)于磁尺的位移；勵(lì)磁電流的角頻率。p 檢測(cè)電路 有兩種義務(wù)方式，鑒相式和鑒幅式。 1光柵傳感器 光柵傳感器的最大優(yōu)點(diǎn)是信號(hào)處置方式簡(jiǎn)單，運(yùn)用方便，丈量精度高國(guó)外著名廠家如德國(guó)Heidenhain、西班牙Fagor等公司制造的光柵傳感器精度可達(dá)1m/m；缺陷是光柵尺價(jià)錢較昂貴，對(duì)義務(wù)環(huán)境要求較高，玻璃光柵尺的線脹系數(shù)與機(jī)床不一致，易呵斥丈量誤差。 2磁柵傳感器 磁柵尺可分為線狀有效丈量長(zhǎng)度3