【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 ， U3值為激磁電壓 U1和 U2的感應(yīng)電勢(shì)之和，即 一、旋轉(zhuǎn)變壓器 tUU m ?s in1 ?tUU m ?c o s2 ?)c o s ()90s i n (s i n 213 ???? ????? tkUkUkUU mo式中 : k =w1/w2——旋轉(zhuǎn)變壓器的變壓比 w w2——轉(zhuǎn)子、定子繞組的匝數(shù) ? 線(xiàn)性旋轉(zhuǎn)變壓器實(shí)際上也是正余弦旋轉(zhuǎn)變壓器，不同的是線(xiàn)性旋轉(zhuǎn)變壓器采用了特定的變壓比 k和接線(xiàn)方式，如右圖。這樣使得在一定轉(zhuǎn)角范圍內(nèi)（一般為 177。 60176。 ），其輸出電壓和轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)角 θ成線(xiàn)性關(guān)系。此時(shí)輸出電壓為 一、旋轉(zhuǎn)變壓器 ??co s1s in13kkUU ??3DZ2U11DZ 43D24DU3Z1Z ?? 編碼器結(jié)構(gòu) 二、光電編碼器 ? ? 鑒向盤(pán)與主碼盤(pán)平行，并刻有 a、 b兩組透明檢測(cè)窄縫，它們彼此錯(cuò)開(kāi) 1/4節(jié)距，以使 A、 B兩個(gè)光電變換器的輸出信號(hào)在相位上相差 90176。 。工作時(shí)，鑒向盤(pán)靜止不動(dòng)，主碼盤(pán)與轉(zhuǎn)軸一起轉(zhuǎn)動(dòng)，光源發(fā)出的光投射到主碼盤(pán)與鑒向盤(pán)上。當(dāng)主碼盤(pán)上的不透明區(qū)正好與鑒向盤(pán)上的透明窄縫對(duì)齊時(shí)，光線(xiàn)被全部遮住，光電變換器輸出電壓為最??；當(dāng)主碼盤(pán)上的透明區(qū)正好與鑒向盤(pán)上的透明窄縫對(duì)齊時(shí)，光線(xiàn)全部通過(guò)，光電變換器輸出電壓為最大。主碼盤(pán)每轉(zhuǎn)過(guò)一個(gè)刻線(xiàn)周期，光電變換器將輸出一個(gè)近似的正弦波電壓，且光電變換器 A、 B的輸出電壓相位差為 90176。 。經(jīng)邏輯電路處理就可以測(cè)出被測(cè)軸的相對(duì)轉(zhuǎn)角和轉(zhuǎn)動(dòng)方向。 二、光電編碼器 ? ? 絕對(duì)式編碼器是把被測(cè)轉(zhuǎn)角通過(guò)讀取碼盤(pán)上的圖案信息直接轉(zhuǎn)換成相應(yīng)代碼的檢測(cè)元件。編碼盤(pán)有光電式、接觸式和電磁式三種。 ? 光電式碼盤(pán)是目前應(yīng)用較多的一種，它是在透明材料的圓盤(pán)上精確地印制上二進(jìn)制編碼。如圖所示為四位二進(jìn)制的碼盤(pán)，碼盤(pán)上各圈圓環(huán)分別代表一位二進(jìn)制的數(shù)字碼道，在同一個(gè)碼道上印制黑白等間隔圖案，形成一套編碼 二、光電編碼器 ? 黑色不透光區(qū)和白色透光區(qū)分別代表二進(jìn)制的 “ 0”和 “ 1”。在一個(gè)四位光電碼盤(pán)上，有四圈數(shù)字碼道，每一個(gè)碼道表示二進(jìn)制的一位，里側(cè)是高位，外側(cè)是低位，在360176。 范圍內(nèi)可編數(shù)碼數(shù)為 24=16個(gè)。 二、光電編碼器 11000011010101100111010010101001100010111 111000100100 00011101101? 工作時(shí)，碼盤(pán)的一側(cè)放置電源，另一邊放置光電接受裝置，每個(gè)碼道都對(duì)應(yīng)有一個(gè)光電管及放大、整形電路。碼盤(pán)轉(zhuǎn)到不同位置，光電元件接受光信號(hào)，并轉(zhuǎn)成相應(yīng)的電信號(hào)，經(jīng)放大整形后，成為相應(yīng)數(shù)碼電信號(hào)。 二、光電編碼器 11000011010101100111010010101001100010111 111000100100 00011101101? 誤差的消除 ? (1).循環(huán)碼盤(pán) ? (或稱(chēng)格雷碼盤(pán) ) ? 右圖所示為四位二 ? 進(jìn)制循環(huán)碼。這種 ? 編碼的特點(diǎn)是任意 ? 相鄰的兩個(gè)代碼間 ? 只有一位代碼有變 ? 化，即 “ 0”變?yōu)?“ 1” ? 或 “ 1”變?yōu)?“ 0”。因 ? 此，在兩數(shù)變換過(guò) ? 程中，所產(chǎn)生的讀 ? 數(shù)誤差最多不超過(guò) ? “ 1”，只可能讀成 ? 相鄰兩個(gè)數(shù)中的一個(gè)數(shù)。 10010111111101000101110011011110101010110001011000100010001100001000二、光電編碼器 ? (2).帶判位光電裝置的二進(jìn)制循環(huán)碼盤(pán) ? 該碼盤(pán)最外圈上的信號(hào)位的位置正好與狀態(tài)交線(xiàn)錯(cuò)開(kāi)，只有當(dāng)信號(hào)位處的光電元件有信號(hào)時(shí)才讀數(shù)，這樣就不會(huì)產(chǎn)生非單值性誤差。 二、光電編碼器 0100110111111110101011001010011101100010001110111000100100000001 速度、加速度傳感器 ? 一、直流測(cè)速發(fā)電機(jī) ? 二、光電式速度傳感器 ? 三、差動(dòng)變壓器式速度傳感器 ? 四、加速度傳感器 ? 測(cè)速發(fā)電機(jī)的結(jié)構(gòu)有多種，但原理基本相同。圖 2—17所示為永磁式測(cè)速發(fā)電機(jī)原理電路圖。恒定磁通由定子產(chǎn)生，當(dāng)轉(zhuǎn)子在磁場(chǎng)中旋轉(zhuǎn)時(shí)，電樞繞組中即產(chǎn)生交變的電勢(shì)，經(jīng)換向器和電刷轉(zhuǎn)換成正比的直流電勢(shì)。 MI 0R LV 0一、直流測(cè)速發(fā)電機(jī) ? 直流測(cè)速發(fā)電機(jī)在機(jī)電控制系統(tǒng)中，主要用作測(cè)速和校正元件。在使用中，為了提高檢測(cè)靈敏度，盡可能把它直接連接到電機(jī)軸上。有的電機(jī)本身就已安裝了測(cè)速發(fā)電機(jī)。 ? 光電脈沖測(cè)速原理如下圖所示。物體以速度 V通過(guò)光電池的遮擋板時(shí)，光電池輸出階躍電壓信號(hào)，經(jīng)微分電路形成兩個(gè)脈沖輸出，測(cè)出兩脈沖之間的時(shí)間間隔△ t，則可測(cè)得速度為 二、光電式速度傳感器 x00ett光電池?fù)醢錠速度測(cè)量0e微分電路txV ??? /? 光電式轉(zhuǎn)速傳感器是由裝在被測(cè)軸（或與被測(cè)軸相連接的輸入軸）上的帶縫圓盤(pán)、光源、光電器件和指示縫隙圓盤(pán)組成，如下圖所示。光源發(fā)出的光通過(guò)縫隙圓盤(pán)和指示縫隙盤(pán)照射到光電器件上，當(dāng)縫隙圓盤(pán)隨被測(cè)軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，圓盤(pán)每轉(zhuǎn)一周，光電器件輸出與圓盤(pán)縫隙數(shù)相等的電脈沖，根據(jù)測(cè)量時(shí)間 t內(nèi)的脈沖數(shù) N，則可測(cè)得轉(zhuǎn)速為 二、光電式速度傳感器 透鏡光源光電器件帶縫隙圓盤(pán)指示縫隙盤(pán)tZNn 60?? 差動(dòng)變壓器式除了可測(cè)量位移外，還可測(cè)量速度。其工作原理如下圖所示。差動(dòng)變壓器式的原邊線(xiàn)圈同時(shí)供以直流和交流電流，即 三、差動(dòng)變壓器式速度傳感器 tIti m ?s in)( 0 I??交流電源直流電源加法器跟隨器跟隨器i ( t )xdxdt減法器低通濾波器放大器 U ? 當(dāng)差動(dòng)變壓器以被測(cè)速度 V=dx/dt移動(dòng)時(shí)，在其副邊兩個(gè)線(xiàn)圈中產(chǎn)生感應(yīng)電勢(shì)，將它們的差值通過(guò)低通濾波器濾除勵(lì)磁高頻角頻率后，則可得到與速度 v（ m/s）相對(duì)應(yīng)的電壓輸出，即 差動(dòng)變壓器漂移小，其主要性能為：測(cè)量范圍10~2022mm/s（可調(diào)），輸出電壓 177。 10V（ max），輸出電流 177。 10mA（ max），頻帶寬度 ≥500Hz。 三、差動(dòng)變壓器式速度傳感器 vkIU v 02?? 作為加速度檢測(cè)元件的加速度傳感器有多種形式，它們的工作原理大多是利用慣性質(zhì)量受加速度所產(chǎn)生的慣性力而造成的各種物理效應(yīng)，進(jìn)一步轉(zhuǎn)化成電量，來(lái)間接度量被測(cè)加速度。最常用的有應(yīng)變片式和壓電式等。 四、加速度傳感器 ? 電阻應(yīng)變式加速度計(jì)結(jié)構(gòu)原理如下圖所示。它由重塊、懸臂梁、應(yīng)變片和阻尼液體等構(gòu)成。當(dāng)有加速度時(shí)，重塊受力，懸臂梁彎曲，按梁上固定的應(yīng)變片之變形便可測(cè)出力的大小，在已知質(zhì)量的情況下即可計(jì)算出被測(cè)加速度。殼體內(nèi)灌滿(mǎn)的粘性液體作為阻尼之用。這一系統(tǒng)的固有頻率可以做得很低。 應(yīng)變片m懸臂梁Z ( t )0Z ( t )1充以阻尼液體的殼體四、加速度傳感器 ? 壓電加速度傳感器結(jié)構(gòu)原理如右圖所示。使用時(shí)，傳感器固定在被測(cè)物體上，感受該物體的振動(dòng)，慣性質(zhì)量塊產(chǎn)生慣性力，使壓電元件產(chǎn)生變形。壓電元件產(chǎn)生 四、加速度傳感器 引出線(xiàn)3質(zhì)量塊1 殼體壓電晶片m4 2 ?的變形和由此產(chǎn)生的電荷與加速度成正比。 ? 壓電加速度傳感器可以做得很小，重量很輕，故對(duì)被測(cè)機(jī)構(gòu)的影響就小。壓電加速度傳感器的頻率范圍廣、動(dòng)態(tài)范圍寬、靈敏度高、應(yīng)用較為廣泛。 ? 下 圖為一種空氣阻尼的電容式加速度傳感器。該傳感器采用差動(dòng)式結(jié)構(gòu)，有兩個(gè)固定電極，兩極板之間有一用彈簧支撐的質(zhì)量塊，此質(zhì)量塊的兩端經(jīng)過(guò)磨平拋光后作為可動(dòng)極板。當(dāng)傳感器測(cè)量垂直方向的振動(dòng)時(shí)，由于質(zhì)量塊的慣性作用，使兩固定極相對(duì)質(zhì)量塊產(chǎn)生位移，使電容 C C2中一個(gè)增大，另一個(gè)減小，它們的差值正比于被測(cè)加速度。這種加速度傳感器的精度較高，頻率響應(yīng)范圍寬，可以測(cè)得很高的加速度值。 四、加速度傳感器 3241C12C? （一）柱式彈性元件 ? 柱式彈性元件有圓柱形、圓筒形等幾種。如下圖所示。這種彈性元件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、承載能力大，主要用于中等載荷和大載荷（可達(dá)數(shù)兆牛頓）的拉(壓 )力傳感器。 測(cè)