【正文】 矩角 。 ， 系統(tǒng)規(guī)定的縱向步進(jìn)當(dāng)量 ι=， 計算步進(jìn)電動機與縱向絲杠之間的聯(lián)接傳動比 。 (1)要求電動機轉(zhuǎn)速為 60r/min,單雙拍制通電，輸入脈沖頻率為多少 ? (2)要求電動機轉(zhuǎn)速為 100r/min，單拍制通電，輸入脈沖頻率為多少 ? 步進(jìn)電機分類 反應(yīng)式步進(jìn)電機 ：定子轉(zhuǎn)子均有鐵心組成，轉(zhuǎn)子無繞組，步進(jìn)運行由定子繞組通電歷磁產(chǎn)生的反應(yīng)力矩作用實現(xiàn)。 應(yīng)用 ：記錄儀，空調(diào)機。 步進(jìn)電機 步進(jìn)電機驅(qū)動電源 脈沖分配 脈沖分配 軟件脈沖分配 軟件環(huán)形分配器的設(shè)計方法有很多，如查表法、比較法、移位寄存器法等，它們各有特點，其中常用的是查表法。由于二極管 VD1的作用，使繞組只加上高電壓 U1，繞組的電流很快達(dá)到規(guī)定值。若 VrefVf時 Vin信號通過與門，形成 Vb正脈沖，打開功率管VT；反之， VrefVf時 Vin信號被截止，無 Vb正脈沖，功率管 VT截止。 步進(jìn)電機正反轉(zhuǎn)是靠給各相勵磁線圈通電順序變化來實現(xiàn)的。電機的步距角應(yīng)等于或小于此角度。 （ 3）根據(jù)步進(jìn)電機最大靜轉(zhuǎn)矩和起動、運行矩頻特性。電磁式的磁場由 激磁繞組 產(chǎn)生；永磁式的磁場由 永磁體 (永久磁鐵 )產(chǎn)生。由于轉(zhuǎn)子磁場和定子磁場始終正交，因而產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩使轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動。 一般， 寬頻帶低功率系統(tǒng)選用線性放大器 (小于幾百瓦 )，而脈寬調(diào)制放大器常用在較大的系統(tǒng)中，尤其是那些要求在低速和大轉(zhuǎn)矩下連續(xù)運行的場合。同時，在 比較器 的輸入端還加入一個調(diào)零電壓 v0，當(dāng)控制電壓 vIN為零時，調(diào)節(jié) vo使比較器的輸出電壓為正、負(fù)脈沖寬度相等的方波信號，如圖 4— 19(a)所示。缺點是： 輸出功率和轉(zhuǎn)矩較??；轉(zhuǎn)矩特性和調(diào)節(jié)特性的線性度不及直流伺服電動機好；其效率也較直流伺服電動機為低 。 用于自動焊機中保持電弧長度穩(wěn)定，其原理如圖 4— 34所示。如果外界干擾使弧長變長或變短，反饋弧壓 up相當(dāng)于增大或減小，偏差信號經(jīng)放大器 1送入電機 sL的控制電壓的相序發(fā)生改變，使控制伺服電機正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)，經(jīng)移動裝置 3帶動焊條 8上下移動，以保持電弧長度恒定。變頻器還有豐富的軟件，各種功能主要靠軟件來完成。 目前在變頻器中多采用正弦波 PWM控制方式 ， 即通過改變 PWM輸出的脈沖寬度 ， 使輸出電壓的平均值接近正弦波 ， 這種方式也被稱為 SPWM控制 。就是能夠提供克服峰值負(fù)載所需的功率。紡織、化纖機械。 機床專用變頻器 ：用于機床主軸傳動控制，以滿足工藝上要求得大加減速轉(zhuǎn) 矩，寬廣的恒功率控制及高精度的定位控制，提高機床自動化。 變頻器選擇 分析控制對象的負(fù)載特性選擇電動機的容量 根據(jù)用途選擇合適的變頻器類型 確定變頻器容量 （ 1）選擇變頻器具體型號是以電動機額定電流值為依據(jù)，以電動機的額定功率為參考值。 在低速范圍內(nèi) ， 應(yīng)考慮電動機的溫升情況 ， 是否需加裝風(fēng)扇給電動機散熱 。 因此 ， 由變頻器得到給定壓力信號和實際反饋信號 ， 利用變頻器內(nèi)部固有的功能進(jìn)行比較計算 ， 通過頻率輸出的變化調(diào)節(jié)水泵轉(zhuǎn)速 ， 從而控制管網(wǎng)中水壓力恒定 。恒壓供水系統(tǒng)的控制原理圖如圖 414所示。 接變頻器運行指示信號接變頻器起/停信 號X25:3X25:2X2:1X2:7接壓力給定信號（如信號發(fā)生器）接壓力反饋信號（如壓力變送器）FUACS60 1系列變頻器X1:6X1:5X1:7X1:8M圖4－ 23 恒壓供 水系統(tǒng)控制原理圖U 1V 1W 1QF 1U 2V 2W 2在本系統(tǒng)控制電路中 ， 變頻器接受的壓力給定信號與壓力反饋信號均為電流信號 （ 420mA） ， 變頻器接受的啟 /停信號為無源開關(guān)量信號 ， 其運行指示信號輸出也為無源開關(guān)量信號 。 可靠性強，適于工業(yè)環(huán)境。 總線型工控機 總線型工控機特點 提高設(shè)計效率，縮短設(shè)計和制造周期。 單板機 單片機 單片機系統(tǒng)構(gòu)成 單片機特點 受集成度的限制，片內(nèi)存儲器容量較小。 一般單片機內(nèi)無監(jiān)控程序或系統(tǒng)通用管理程序。23+d2 如果采月 n個電子開關(guān)組成的網(wǎng)絡(luò)，那么 vOUT＝ — VREF／ 2n [dn121+d0從圖中可見，不管電子開關(guān)接在 2點還是接地，流過每個支路的 2R上的電流都是固定不變的，從參考電壓端看其輸入電阻為 R，從參考電源流入的總電流為 J，則每個支路 〔 流經(jīng) 2R電阻 )的電流依次為： J／ 2， J／ 4， J／ 8． J／ 16，而 I=VREF／ R。 易擴展。 便于調(diào)試和維修 。 功能完善。 這是因為潛水泵電動機的額定電流比通常電動機的額定電流要大 ， 所以選擇變頻器時 ， 變頻器的連續(xù)輸出電流要大于潛水泵電動機的額定電流 。 在本系統(tǒng)主電路中 ， 變頻器的前端加入空氣斷路器與快速熔斷器進(jìn)行前端過電流保護與短路保護 ， 以避免變頻器整流部分的損壞 。 圖 4 － 22 變頻器恒壓供水系統(tǒng)圖進(jìn)水管水池閥門止回閥狀態(tài)顯示器水泵 閥門出水管變頻器壓力傳感器M~水泵電動機 本系統(tǒng)僅舉出一個簡單例子，即 一臺變頻器帶一臺水泵運行 。 變頻調(diào)速系統(tǒng)應(yīng)用實例 ABB變頻器在恒壓供水控制系統(tǒng)中的應(yīng)用 恒壓供水是指不論用戶端水量大小 ， 總保持管網(wǎng)水壓基本恒定 。 （ 2）變頻器與電動機的距離過長時，為防止電纜對地耦合與變頻器輸出電流中諧波疊加而造成的電動機端子處電壓升高的影響，應(yīng)在變頻器的輸出端安裝輸出電抗器。 高頻變頻器 ：用于超精密加工、高速電動機。冶金、印刷、造紙。 Pm=(～ )TLrnLr/159η (2)發(fā)熱校核 TN≥TLr tdtTTTTtLFLaLLr? ??? 02)((3)轉(zhuǎn)矩過載校核 (TL)max≤(Tm)max過載轉(zhuǎn)矩 (Tm)max=λTn額定力矩 1）慣量較小的系統(tǒng) 1Jl/Jm3 2）慣量較大的系統(tǒng) ≤Jl/Jm≤1 變頻器種類 通用變頻器 ：節(jié)能，節(jié)電 20%，用于壓縮機、泵、攪拌機、擠壓機等； 提高控制性能實現(xiàn)自動化，用于運輸機械、起重機等。 其中 ， V/F控制屬于開環(huán)控制 ， 而轉(zhuǎn)差控制和矢量控制屬于閉環(huán)控制 ， 二者的主要區(qū)別在于 V/F控制方式中沒有進(jìn)行速度反饋 ， 而在轉(zhuǎn)差頻率控制方式和矢量控制方式利用了速度傳感器的速度閉環(huán)控制 。 PAM控制是 Pulse Amplitude Modulation（ 脈沖振幅調(diào)制 ） 控制的簡稱； PWM控制是 Pulse Width Modulation（ 脈沖寬度調(diào)制 ） 控制的簡稱 ， 是在逆變電路部分同時對輸出電壓 （ 電流 ） 的幅值和頻率進(jìn)行控制的控制方式 。目前常用的通用變頻器即屬于交－直－交變頻，其基本結(jié)構(gòu)原理如圖 4－ 12。為保證焊接質(zhì)量，要求自動焊機在整個焊接過程中能夠自動調(diào)節(jié)電弧長度，使電弧穩(wěn)定地燃燒。 特點 ：無接觸換向部件 需要磁極位置檢測器（如編碼器） 具有直流伺服電動機的全部優(yōu)點。 第四節(jié) 交流伺服電動機 與普通直流伺服電動機相比較， 普通交流伺服電動機的特點是：它不需要電刷和換向器，因而避免了由于存在電刷和換向器而引起的一系列弊病。它的 基本原理 是： 利用大功率晶體管的開關(guān)作用，將直流電源電壓轉(zhuǎn)換成一定頻率 (例如 2022HZ)的方波電壓，加在直流電動機的電樞上，通過對方波脈沖寬度的控制，改變電樞的平均電壓，從而調(diào)節(jié)電機的轉(zhuǎn)速， 如圖 4— 18所示。對驅(qū)動電路一般要求 頻帶寬、效率高、能量能回授 等。永磁式直流伺服電動機由于尺寸小、重量輕、效率高、出力大、結(jié)構(gòu)簡單，無需激磁等一系列優(yōu)點而被越來越重視。盡管其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本較高，在機電控制系統(tǒng)中作為執(zhí)行元件還是獲得了廣泛的應(yīng)用。 靜力矩的選擇 （ 1）根據(jù)機械結(jié)構(gòu)草圖計算機械傳動裝置及負(fù)載折算到電動機軸上的等效負(fù)載轉(zhuǎn)動慣量。 在通電脈沖內(nèi)使勵磁線圈的電流能快速建立，而在斷電時電流能快速消失。 3．?dāng)夭ê懔鞴Ψ烹娐? 步進(jìn)電機驅(qū)動電源總結(jié) 作用 ：對控制脈沖進(jìn)行功率放大，以使步進(jìn)電機獲得足夠大的功率驅(qū)動負(fù)載運行。 不足之處是 在高低壓銜接處的電流波形在頂部有下凹 ， 影響電動機運行的平穩(wěn)性 。 2．高低電壓功率放大電路 電源 U1為高電壓，電源大約為 80～ 150V，U2為低電壓電源，大約為 5～ 20V。 特點 ：步距角小，工作頻率高，控制功率小。 應(yīng)用 ：數(shù)控設(shè)備，機器人。當(dāng) i為小數(shù)時，則可采用掛輪。= 360/mzk =360/3 80 2=。 對于圖 61所示的單定子 、 徑向分相 、 反應(yīng)式步進(jìn)電動機 ， 當(dāng)它以三相三拍通電方式工作時 ， 其步距角為 ?=360/3 4 1=30 若按三相六拍通電方式工作 ， 則步距角為 ?=360/3 4 2=15 步距角： 常見的步距角 , , ,10/20, 。若 A相斷電， B相通電，由于磁力的作用，轉(zhuǎn)子的齒與定子 BB上的齒對齊，轉(zhuǎn)子沿逆時針方向轉(zhuǎn)過，如果控制線路不停地按 A→B→C→A… 的順序控制步進(jìn)電動機繞組的通斷電，步進(jìn)電動機的轉(zhuǎn)子便不停地逆時針轉(zhuǎn)動。定子鐵心由電工鋼片疊壓而成，定子繞組是繞置在定子鐵心 6個均勻分布的齒上的線圈，在直徑方向上相對的兩個齒上的線圈串聯(lián)在一起，構(gòu)成一相控制繞組。 (2)空氣的壓縮性遠(yuǎn)大干液壓油的收縮性，精度較低。 (5)維護簡便，使用安全，沒有防火、防爆問題；適用于石油、化工、農(nóng)藥及礦山機械 的特殊要求。 傳感器接口技術(shù) 控制電動機及其選擇計算 第一節(jié) 執(zhí)行元件分類 液壓系統(tǒng) 氣壓系統(tǒng) 氣壓系統(tǒng)的基本組成 直線氣缸 擺動氣缸 氣馬達(dá) 氣爪 繼電器 定時器 電子元件 計數(shù)器 順序控制器 氣動控制元件 氣源 氣源處理裝置 壓力 控制閥 方向 控制閥 流量 控制閥 驅(qū)動裝置 操作裝置 指示裝置 檢測裝置 控制 (運算 ) 回路 按扭開關(guān) 選擇開關(guān) 按扭閥 指示器 計數(shù)器 蜂鳴器 限位開關(guān) 限位閥 接近開關(guān) 傳感器 壓力開關(guān) 真空開關(guān) 速度控制閥 緩沖閥 快速排氣閥 電磁閥 氣控閥 人工換向閥 機控?fù)Q向閥 減壓閥 增壓閥 安全閥 空氣壓縮機 過濾器 油霧器 油霧分離器 驅(qū)動部分 控制部分 檢測部分 氣壓系統(tǒng)與液壓系統(tǒng)的比較 ( 1)空氣可以從大氣中取之不竭且不易堵塞；將用過的氣體排入大氣，無需回氣管路處理方便；泄漏不會嚴(yán)重的影響工作，不污染環(huán)境。 選擇不同的開關(guān)閉合，即可實現(xiàn)增益的變換。 習(xí)慣上將具有這種特點的放大器稱為測量放大器或儀表放大器。有時為了提高識別的可靠性，幾種接近傳感器可以復(fù)合使用。在安全防盜方面，如資料、財會、倉庫、博物館、金庫等重要場合也都裝有各式各樣的接近傳感器。 一、接觸式位置傳感器 這類傳感器用微動開關(guān)之類的觸點器件便可構(gòu)成。 第四節(jié) 位置傳感器 位置傳感器和位移傳感器不一樣，它所測量的不是一段距離的變化量，而是通過檢 測，確定是否已到某一位置。在使用中， 為提高檢測靈敏度、盡量把它連接到電機軸上 ，有的電機本身就已安裝了測速機。 測速機的結(jié)構(gòu)有多種，但原理基本相同。由 于光電編碼器具有非接觸和體積小的特點，且分辨率很高，在旋轉(zhuǎn)一周內(nèi)已能產(chǎn)生數(shù)百萬個脈沖，因此，它是目前應(yīng)用最為廣泛的一種編碼器。當(dāng)主光柵產(chǎn)生位移時，莫爾條紋便隨著產(chǎn)生上、下位移，若用光電器件記錄下莫爾條紋通過某點的數(shù)目，便可知主光柵移動的位移，也就測得了被測物體的位移量。 光柵 光柵是一種新型的位移檢測元件，它的持 點是測量精確高、響應(yīng)速度快和量程范圍大等。原因：兩次級線圈結(jié)構(gòu)不對稱；初級線圈銅損電阻、鐵磁材質(zhì)不均勻、線圈間分布電容等形成。 互感型： 差動變壓器式 原理： 將被測位移轉(zhuǎn)換成線圈互感變化。變化金屬板的電阻率、磁導(dǎo)率，可作為材質(zhì)鑒別或探傷等。這種渦流將產(chǎn)生交變磁通 ?1，根據(jù)楞次定律，渦流的交變磁場與線圈的磁場變化方向相反。 ??20022 AWRWLm??（二）渦流式 原理：金屬板在交變磁場中的渦電流效應(yīng)。 變換原理： 電磁感應(yīng)原理。 3．變介質(zhì)型電容傳感器 原理 結(jié)構(gòu)如圖 。 注意： 傳感器輸出特性是非線性的，規(guī)定