【正文】 若輸出的新的幅值信號 第 5章 位置檢測裝置 磁尺 結(jié)構(gòu)與工作原理 第 5章 位置檢測裝置 應(yīng)用 有兩種工作方式，幅值檢測與相位檢測。一方面，該計數(shù)脈沖及符號送比較器與進給脈沖比較；另一方面，經(jīng)正余弦 (sin/cos)信號發(fā)生器，產(chǎn)生驅(qū)動測量元件的兩路信號 sin和 cos，使 α 角與此相對應(yīng)發(fā)生改變。 第 5章 位置檢測裝置 測量元件 sin/cos發(fā)生器 解調(diào)線路 V/F轉(zhuǎn)換器 圖 523 測量元件及信號處理電路 圖 523,表明測量及信號處理線路是如何將工作臺的機械位移檢測出來并轉(zhuǎn)換為數(shù)字脈沖信號。鑒幅式系統(tǒng)工作之前，數(shù)控裝置和測量元件的信號處理電路都沒有脈沖輸出，比較器的輸出為零，工作臺不移動。設(shè)初始位置時， α = θ ， U2＝ 0，當滑尺相對定尺移動后，隨著 θ不斷增加， α ≠θ ， U2 ≠ 0 。 則在定尺繞組產(chǎn)生的總感應(yīng)電壓為 (58) 式中 θ— 與位移對應(yīng)的角度。如果相位差不為零，說明工作臺實際移動的距離不等于指令信號要求工作臺移動的距離，鑒相器檢測出的相位差，經(jīng)放大后，送入速度控制單元，驅(qū)動電機帶動工作臺向減少誤差的方向移動。當數(shù)控裝置要求工作臺沿一個方向位移時，產(chǎn)生一列進給脈沖，經(jīng)脈沖調(diào)相器的調(diào)相分頻通道轉(zhuǎn)化為相位變化信號 Δθ1′，它作為指令信號送入鑒相器；測量裝置及信號處理電路的作用是將工作臺的位移量檢測出來，并表達成與基準信號之間的相位差 Δθ2′，也被送入鑒相器。此時因工作臺未動，反饋信號相對于基準信號的相位差 Δθ2=θ2θ0=0（ θ2為定尺繞組上作為反饋信號所取的感應(yīng)電壓U2的相位）。 圖 521 有指令脈沖時序波形 F C1 C2 C0 C3 F1 分頻器 2輸出 分頻器 1輸出 Δθ1 第 5章 位置檢測裝置 12???＝NN?? 21 ＝? 當用同一脈沖源的輸出時鐘脈沖去觸發(fā)容量相同的兩個分頻器 1和 2時（見圖 57），結(jié)果在兩個分頻器最后一級的輸出是頻率大大降低的兩個同頻率信號。上述兩個分頻器均為 1/N分頻，即當輸入 N個計數(shù)脈沖后產(chǎn)生一個溢出脈沖。圖 519為其原理組成框圖，在脈沖調(diào)相器中，由基準信號發(fā)生器產(chǎn)生的基準脈沖信號分成兩路，一路直接輸入分頻器 1，它為 1/N分頻的二進制計數(shù)器，稱為基準分頻通道。例如定尺感應(yīng)輸出電壓與滑尺勵磁電壓之間的相位差為 ，當節(jié)距的情況下，表明滑尺移動了 。為確定唯一位移，在滑尺上與正弦繞組錯開 1/4節(jié)距處，配置了余弦繞組。 第 5章 位置檢測裝置 t??22x?t?t?? xx ??22tVV ms ?s in?tKVKVV ms ??? s i nc o sc o s2 ?? 若設(shè)定尺繞組節(jié)距為 2τ，它對應(yīng)的感應(yīng)電壓以余弦函數(shù)變化了，當滑尺移動距離為時，則對應(yīng)感應(yīng)電壓以余弦函數(shù)變化相位角。當滑尺移到圖中 B點位置，與定尺繞組剛好錯開 1/4節(jié)距時，感應(yīng)電壓為零。 U2 定尺 滑尺 余弦繞組 正弦繞組 US Uc 2τ 第 5章 位置檢測裝置 當滑尺任意一繞組加交流激磁電壓時 ， 由于電磁感應(yīng)作用 ， 在定尺繞組中必然產(chǎn)生感應(yīng)電壓 ， 該感應(yīng)電壓取決于滑尺和定尺的相對位置 。 圖 516 直線感應(yīng)同步器結(jié)構(gòu) U2 定尺 滑尺 余弦繞組 正弦繞組 US Uc 第 5章 位置檢測裝置 感應(yīng)同步器兩個單元繞組之間的距離為節(jié)距，滑尺和定尺的節(jié)距均為，這是衡量感應(yīng)同步器精度的主要參數(shù)。 旋轉(zhuǎn)式感應(yīng)同步器由轉(zhuǎn)子和定子組成，用于角位移測量。 雙通道旋轉(zhuǎn)變壓器是將兩種不同極對數(shù)的旋轉(zhuǎn)變壓器合為一體的組合電機，在轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動一周中，副端輸出周期數(shù)不同的兩種正旋波電壓信號，構(gòu)成粗、精雙通道系統(tǒng)。 (53) 假如，轉(zhuǎn)子逆向轉(zhuǎn)動，可得 第 5章 位置檢測裝置 tUUtUUmcms????si nc o ssi nsi n???? s i nco s2 cs KUKUU ??tKVtKVmm????????s i n)s i n ()s i nco sco s( s i ns i n????2. 鑒幅工作方式 給定子的兩個繞組分別通以頻率相同、相位相同、幅值分別按正弦和余弦變化的交流激磁電壓，即 式中 α— 激磁繞組中的電氣角。一個轉(zhuǎn)子繞組接高阻抗作為補償，另一個轉(zhuǎn)子繞組作為輸出，應(yīng)用疊加原理，其磁通為 圖 515 正余弦旋轉(zhuǎn)變壓器工作原理 Us 定子 Uc 轉(zhuǎn)子 θ 第 5章 位置檢測裝置 應(yīng)用 兩種典型工作方式，鑒相式和鑒幅式。 旋轉(zhuǎn)變壓器分為單極和多極形式，先分析一下單極工作情況。 1A??1A差 分 整形放大 Y1 微 分 差 分 整形放大 Y2 微 分 AA1A1A?1A1BBB?1A圖 512 辨向環(huán)節(jié)框圖 加計數(shù) 減計數(shù) 計數(shù)器 BA第 5章 位置檢測裝置 圖 512 辨向環(huán)節(jié)波形圖 1A1B1A?1A?1A1B1A?1B1A?2Y1Y第 5章 位置檢測裝置 光電脈沖編碼器用于數(shù)字脈沖比較伺服系統(tǒng)（圖 513）的工作原理 放大環(huán)節(jié) 指令信號 比較器 伺服電機 反饋信號 工作臺 圖 513 數(shù)字比較伺服系統(tǒng) 第 5章 位置檢測裝置 旋轉(zhuǎn)變壓器 結(jié)構(gòu)與工作原理 旋轉(zhuǎn)變壓器是輸出電壓信號與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)角成一定函數(shù)關(guān)系的控制微電機 , 旋轉(zhuǎn)變壓器是一種角位移測量裝置，由定子和轉(zhuǎn)子組成。脈沖編碼器輸出的交變信號 A, ,B ， 經(jīng)過差分驅(qū)動和差分接收進入 CNC裝置，再經(jīng)過整形放大電路變成二個方波系列 A1, B1。如圖 515所示，A、 B信號為具有 900相位差的正弦波，經(jīng)放大和整形變?yōu)榉讲?A B1。通過記錄脈沖的數(shù)目，就可以測出轉(zhuǎn)角。 1轉(zhuǎn) )— M/i個脈沖（ 1 /i轉(zhuǎn)） S 1 /i mm iMS＝?推導(dǎo)： 第 5章 位置檢測裝置 光電盤是用玻璃材料研磨拋光制成，玻璃表面在真空中鍍上一層不透光的鉻，然后用照相腐蝕法在上面制成向心透光窄縫。 第 5章 位置檢測裝置 圖 513為葛萊碼盤，其各碼道的數(shù)碼不同時改變，任何兩個相鄰數(shù)碼間只有一位是變化的，每次只切換一位數(shù)，把誤差控制在最小范圍內(nèi)。 目前接觸式碼盤一般可以做到 9位二進制，光電式碼盤可以做到18位二進制。如果碼盤順時針轉(zhuǎn)動，就可依次得到按規(guī)定編碼的數(shù)字信號輸出，圖示為 4位二進制碼盤，根據(jù)電刷位置得到由“ 1”和“ 0”組成的二進制碼，輸出為 0000、 000 0010……1111 。每一徑向，由若干同心圓組成的圖案代表了某一絕對計數(shù)值， 第 5章 位置檢測裝置 通常，我們把組成編碼的各圈稱為 碼道 ，碼盤最里圈是公用的，它和各碼道所有導(dǎo)電部分連在一起，經(jīng)電刷和電阻接電源負極。 第 5章 位置檢測裝置 a) b) 絕對式編碼器 絕對式編碼器是一種旋轉(zhuǎn)式檢測裝置，可直接把被測轉(zhuǎn)角用數(shù)字代碼表示出來，且每一個角度位置均有其對應(yīng)的測量代碼，它能表示絕對位置，沒有累積誤差，電源切除后，位置信息不丟失，仍能讀出轉(zhuǎn)動角度。 從產(chǎn)生元件上分，脈沖編碼器有光電式、接觸式、電磁感應(yīng)式三種，從精度和可靠性來看，光電式較好，數(shù)控機床上