【正文】 尺 B t 2 4 1 位 C t 2 2 1 置 D t 2 4 3 E t 2 E A V 2 M N 正弦繞組 余弦繞組 鑮 B D C O P 第 5章 位置檢測(cè)裝置 定 尺 滑 A 尺 B t 2 4 1 位 C t 2 2 1 置 D t 2 4 3 E t 2 如果滑尺處于 A位置，即滑尺繞組與定尺繞組完全對(duì)應(yīng)重合，定尺繞組線(xiàn)圈中穿入的磁通最多，則定尺上的感應(yīng)電壓最大。當(dāng)滑尺移到圖中 B點(diǎn)位置，與定尺繞組剛好錯(cuò)開(kāi) 1/4節(jié)距時(shí)，感應(yīng)電壓為零。再移至 3/4節(jié)距，即圖中 D點(diǎn)位置時(shí)，感應(yīng)電壓又變?yōu)榱?，?dāng)移動(dòng)一個(gè)節(jié)距位置如圖中 E點(diǎn)，又恢復(fù)到初始狀態(tài)，與 A點(diǎn)相同。 第 5章 位置檢測(cè)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(duì)應(yīng)的感應(yīng)電壓以余弦函數(shù)變化了，當(dāng)滑尺移動(dòng)距離為時(shí)，則對(duì)應(yīng)感應(yīng)電壓以余弦函數(shù)變化相位角。 Vmcos θ 為感應(yīng)電壓的幅值 第 5章 位置檢測(cè)裝置 感應(yīng)電壓的幅值變化規(guī)律就是一個(gè)周期性的余弦曲線(xiàn)。為確定唯一位移，在滑尺上與正弦繞組錯(cuò)開(kāi) 1/4節(jié)距處，配置了余弦繞組。若滑尺上的正、余弦繞組同時(shí)勵(lì)磁，就可以分辨出感應(yīng)電壓值所對(duì)應(yīng)的唯一確定的位移。例如定尺感應(yīng)輸出電壓與滑尺勵(lì)磁電壓之間的相位差為 ，當(dāng)節(jié)距的情況下，表明滑尺移動(dòng)了 。 應(yīng)用 第 5章 位置檢測(cè)裝置 放大 濾波 基準(zhǔn)信號(hào)發(fā)生器 脈沖調(diào)相器 鑒相器 放大器 激磁 供電 線(xiàn)路 伺服 電機(jī) 速度 控制 單元 滑尺 定尺 機(jī)床 Vs Vc x +x 圖 518 感應(yīng)同步器鑒相測(cè)量系統(tǒng)框圖 基準(zhǔn)信號(hào)發(fā)生器輸出一系列一定頻率的基準(zhǔn)脈沖信號(hào)（載波信號(hào)），為伺服系統(tǒng)提供一個(gè)相位比較基準(zhǔn)。圖 519為其原理組成框圖，在脈沖調(diào)相器中，由基準(zhǔn)信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生的基準(zhǔn)脈沖信號(hào)分成兩路，一路直接輸入分頻器 1，它為 1/N分頻的二進(jìn)制計(jì)數(shù)器，稱(chēng)為基準(zhǔn)分頻通道。另一路先經(jīng)過(guò)脈沖加減器，再進(jìn)入分頻器 2，該分頻器也為 1/N分頻二進(jìn)制計(jì)數(shù)器，稱(chēng)為調(diào)相分頻通道。上述兩個(gè)分頻器均為 1/N分頻，即當(dāng)輸入 N個(gè)計(jì)數(shù)脈沖后產(chǎn)生一個(gè)溢出脈沖。對(duì)應(yīng)無(wú)指令脈沖和有指令脈沖兩種情況，可用圖 520和圖 521兩個(gè)波形圖來(lái)描述 C0 C1 C2 C3 F 圖 57 無(wú)指令脈沖時(shí)序波形圖 第 5章 位置檢測(cè)裝置 圖 521所示，有一正向指令脈沖通過(guò)脈沖加減器，使得輸入到調(diào)相分頻通道的脈沖個(gè)數(shù)增加一個(gè)，結(jié)果該分頻器產(chǎn)生溢出脈沖的時(shí)刻提前產(chǎn)生。 圖 521 有指令脈沖時(shí)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(cè)裝置 12???＝NN?? 21 ＝? 當(dāng)用同一脈沖源的輸出時(shí)鐘脈沖去觸發(fā)容量相同的兩個(gè)分頻器 1和 2時(shí)（見(jiàn)圖 57），結(jié)果在兩個(gè)分頻器最后一級(jí)的輸出是頻率大大降低的兩個(gè)同頻率信號(hào)。如果在時(shí)鐘脈沖觸發(fā)兩個(gè)分頻器的過(guò)程中，通過(guò)脈沖加減器加入一個(gè)指令脈沖，分頻器 2的最后一級(jí)輸出提前翻轉(zhuǎn)，從而相對(duì)于分頻器 1產(chǎn)生了一個(gè)正的相移 Δθ 1（見(jiàn)圖 521）。此時(shí)因工作臺(tái)未動(dòng)，反饋信號(hào)相對(duì)于基準(zhǔn)信號(hào)的相位差 Δθ2=θ2θ0=0（ θ2為定尺繞組上作為反饋信號(hào)所取的感應(yīng)電壓U2的相位）。隨著工作臺(tái)的移動(dòng)， θ2逐漸增大，相位差 δ逐漸減少，直至 δ＝ 0。當(dāng)數(shù)控裝置要求工作臺(tái)沿一個(gè)方向位移時(shí)，產(chǎn)生一列進(jìn)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(hào) Δθ1′，它作為指令信號(hào)送入鑒相器；測(cè)量裝置及信號(hào)處理電路的作用是將工作臺(tái)的位移量檢測(cè)出來(lái)，并表達(dá)成與基準(zhǔn)信號(hào)之間的相位差 Δθ2′，也被送入鑒相器。因此，它們兩者之間的相位差為 δ′＝ Δθ1′－ Δθ2′。如果相位差不為零，說(shuō)明工作臺(tái)實(shí)際移動(dòng)的距離不等于指令信號(hào)要求工作臺(tái)移動(dòng)的距離，鑒相器檢測(cè)出的相位差，經(jīng)放大后，送入速度控制單元，驅(qū)動(dòng)電機(jī)帶動(dòng)工作臺(tái)向減少誤差的方向移動(dòng)。 第 5章 位置檢測(cè)裝置 tUUtUUmcms????si nc o ssi nsi n???????? s i ns i nco sco ss i ns i n2 tKUtKUU mm ??? ? tKU m ??? s i ns i n ?＝2. 鑒幅式系統(tǒng) 供給滑尺上正、余弦繞組的勵(lì)磁電壓的頻率相同、相位相同但幅值不同。 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(duì)應(yīng)的角度。 由式 58可知，若電氣角 α 已知，只要測(cè)出 U2的幅值，便能求出與位移對(duì)應(yīng)的角度 θ。設(shè)初始位置時(shí)， α = θ ， U2＝ 0，當(dāng)滑尺相對(duì)定尺移動(dòng)后，隨著 θ不斷增加， α ≠θ ， U2 ≠ 0 。 ? ? tKUU m ??? s i ns i n2 ?＝式 58 第 5章 位置檢測(cè)裝置 圖 522 鑒幅式伺服系統(tǒng)原理框圖 比較器 數(shù)模轉(zhuǎn)換 放大環(huán)節(jié) 速度單元 工作臺(tái) 測(cè)量及信號(hào)處理電路 伺服電機(jī) 進(jìn)給指令 鑒幅式系統(tǒng)的工作原理：進(jìn)入比較器的信號(hào)有兩路，一路來(lái)自進(jìn)給脈沖，它代表了數(shù)控裝置要求機(jī)床工作臺(tái)移動(dòng)的位移量。鑒幅式系統(tǒng)工作之前，數(shù)控裝置和測(cè)量元件的信號(hào)處理電路都沒(méi)有脈沖輸出，比較器的輸出為零，工作臺(tái)不移動(dòng)。同時(shí)，工作在鑒幅狀態(tài)的感應(yīng)同步器的定尺感應(yīng)出電壓信號(hào)，經(jīng)信號(hào)處理線(xiàn)路轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的數(shù)字脈沖信號(hào)，該數(shù)字脈沖信號(hào)作為反饋信號(hào)進(jìn)入比較器與進(jìn)給脈沖進(jìn)行比較。 第 5章 位置檢測(cè)裝置 測(cè)量元件 sin/cos發(fā)生器 解調(diào)線(xiàn)路 V/F轉(zhuǎn)換器 圖 523 測(cè)量元件及信號(hào)處理電路 圖 523,表明測(cè)量及信號(hào)處理線(xiàn)路是如何將工作臺(tái)的機(jī)械位移檢測(cè)出來(lái)并轉(zhuǎn)換為數(shù)字脈沖信號(hào)。此正弦信號(hào)經(jīng)濾波、放大、檢波、整流以后，變成方向與工作臺(tái)移動(dòng)方向相對(duì)應(yīng)，幅值與工作臺(tái)位移成正比的直流電壓信號(hào)，這個(gè)過(guò)程稱(chēng)解調(diào)，由解調(diào)線(xiàn)路也稱(chēng)鑒幅器來(lái)完成。一方面，該計(jì)數(shù)脈沖及符號(hào)送比較器與進(jìn)給脈沖比較；另一方面，經(jīng)正余弦 (sin/cos)信號(hào)發(fā)生器，產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)測(cè)量元件的兩路信號(hào) sin和 cos，使 α 角與此相對(duì)應(yīng)發(fā)生改變。 第 5章 位置檢測(cè)裝置 0)s i n ( 12 ???? ??mKUU再一次經(jīng)解調(diào)線(xiàn)路，電壓頻率轉(zhuǎn)換器、 sin/cos信號(hào)發(fā)生器，產(chǎn)生下一個(gè)激磁信號(hào)，該激磁信號(hào)將使測(cè)量元件的輸出進(jìn)一步接近于零，這個(gè)過(guò)程不斷重復(fù)，直到測(cè)量元件的輸出為零時(shí)為止。 若輸出的新的幅值信號(hào) 第 5章 位置檢測(cè)裝置 磁尺 結(jié)構(gòu)與工作原理 第 5章 位置檢測(cè)裝置 應(yīng)用 有兩種工作方式，幅值檢測(cè)與相位檢測(cè)