伺服電機&旋轉變壓器&光電編碼器

旋轉變壓器與光電編碼器是目前伺服領域應用最廣的測量傳感器。

 

1、伺服系統

　　又稱爲隨動系統，精確的跟隨或者復現某個過程的反饋系統。

　　使物體的位置、方位、狀態等輸出被控量可以跟隨目標(設定)的任意變化的自動控制系統

1.伺服電機的三種控制方式

　　①速度控制-模擬量

　　　　經過模擬量的輸入或脈衝的頻率進行轉動速度的控制。

　　②轉矩控制-模擬量

　　　　經過改變模擬量的設定或經過通信方式改變對應的地址的數值來改變設定的力矩大小。

　　③位置控制-脈衝量

　　　　經過外部輸入的脈衝的頻率來肯定轉動速度的大小，經過脈衝的個數來肯定轉動的角度

　　　　也有些伺服能夠經過通信方式直接對速度和位移進行賦值

2.伺服電機的控制

　　伺服電機通常爲三個環控制，就是3個閉環負反饋PID調節系統。

　　從內到外分別是電流環、速度環、位置環。

3.幾個量的區別、聯繫

　　①模擬量：在時間和數值上都是連續變化的信號(好比電壓、電流)。

　　　　　　通過抽樣量化後就是數字量。

　　②數字量：在時間和數值上都是離散信號。其表示的信號則爲數字信號

　　　　　　數字量是由0和1組成的信號，通過編碼造成有規律的信號。

　　③脈衝量：在瞬間電壓或電流由某一值躍變到另外一值的信號量。

　　　　　　在量化後，其連續規律的變化就是數字量

　　　　　　若是其由0變成某一固定值並保持不變，其就是開關量

　　④開關量：開關量只有兩種狀態，0/1，包括開入量和開出量，反映的是狀態。

2、旋轉變壓器

　　簡稱旋變，是一種輸出電壓隨轉子轉角變化的信號元件。

　　勵磁繞組以必定頻率的交流電壓勵磁，輸出繞組的電壓幅值與轉子轉動角度

　　 ①正餘弦函數關係 ，②或保持必定比例關係，③或成線性關係(必定轉角範圍)

1.磁阻式旋轉變壓器

　　①磁阻式旋轉變壓器輸出繞組的電壓幅值與轉子轉角成正餘弦函數關係。

　　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同。

　　③兩相的輸出信號彼此相差90度。電壓幅值與轉角做正餘弦變化。

　　④轉子繞組隨電機旋轉，兩個相差90度定子繞組固定，繞組就造成了一個具備角度依賴係數的變壓器。

　　⑤經過調解兩個信號，可得到電機的角度位置信息。

2.旋變的輸入輸出電壓

函數關係：

設轉子轉動的角度爲θ,勵磁頻率爲f,Ea爲信號幅度,時間爲t

　　(勵磁輸入電壓)E(r1-r2) = Ea*Sin(2π*f*t)

設傳輸比爲K,設轉子偏離原點角度爲θ

　　(繞組輸出電壓)E(s1-s3) = K*Ea*Sin(2π*f*t)Cosθ

　　(繞組輸出電壓)E(s2-s4) = K*Ea*Sin(2π*f*t)Sinθ

　　旋轉變壓器的變壓比：是指在規定勵磁條件下，最大空載輸出電壓的基波份量與勵磁電壓的基波份量之比。

3、光電編碼器

　　光電編碼器的主要工做原理爲光電轉換，是一種經過光電轉換將輸出軸的機械幾何位移量轉換爲脈衝或數字量的傳感器。

       構成：光柵盤和光電檢測裝置

　　工做原理：光柵盤與電動機同軸使電機旋轉帶動光柵盤旋轉，光電檢測裝置輸出脈衝信號，根據該信號計算轉速。

　　種類：刻度方法和信號輸出形式的不一樣可分爲增量型、絕對型和混合型。

1.增量式編碼器

　　①工做原理:光電轉換

　　②輸出的是A、B、Z三組方波脈衝，其中A、B兩脈衝相位差相差90度以判斷電動機的旋轉方向，Z脈衝爲每轉一個脈衝以便於基準點的定位。

2. 絕對式編碼器

　　①工做原理:光電轉換　

②但其輸出的是數字量，在碼盤上有若干同心碼道，碼道由透光和不透光的扇形區間交叉構成，碼道數是其碼盤的二進制數碼位數，碼盤的兩側是光源和光敏元件，碼盤位置的不一樣光敏元件受光狀況不一樣輸出不一樣二進制數，來判斷碼盤位置。

4、小結

　　①光電編碼器直接輸出數字信號，處理簡單，容易提升分辨率，缺點不耐衝擊，不耐高溫，易受輻射干擾。

　　②旋轉變壓器具備耐衝擊、耐高溫、耐油污、高可靠、長壽命等優勢，其缺點是輸出爲調製的模擬信號，輸出信號解算較複雜。

 

 

 

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做者：Devil-wei

 

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