角度傳感器發展動向
常立斌（西安微電機研究所）
【摘要】近年來，角度傳感器作為自動控制系統的重要元件得到了迅速發展。本文闡述模擬式角度傳感器、數字式角度傳感器及混合式角度傳感器的發展概況，并指出角度傳感器的發展趨勢。
【敘 詞】角度傳感器模擬數字混合發展動向
1引言
隨著自動控制系統技術水平的提高，角度傳感器作為自動控制系統的重要元件得到了迅速的發展。實際上，系統的發展過程也就是角度傳感器的發展過程，角度傳感器采用永磁或光學等原理，其處理信號方式有模擬式和數字式，混合式傳感器則介于兩者之間。模擬式角度傳感器
模擬式角度傳感器理論上有無窮大的分辨力，能提供理想的速度信號，特別在超低速時具有高抗干擾能力，高穩定性。
1.1自整角機
近年來，自整角機在工業機器人、計算機輔助制造(cam)、工廠自動化(fa)、數控機床等工業領域得到越來越多的應用。自整角機是模擬型機電元件，為適應測量系統、伺服系統數字化和普遍采用微處理器的要求，采用了接口技術，以實現自整角類信號模擬量與數字量之間的相互轉換。s/d（自整角機／數字）轉換或其逆轉換的小型固態混合式集成電路模塊的開發應用，使固態自整角發送機、固態控制式變壓器、固態控制武差動發送機等成為一部分機電型自整角機產品的更新換代產品，在數字化系統中發揮其固有優勢，從而增強了與其它數字式位置傳感元件進行競爭的能力。
1.2旋轉變壓器
旋轉變壓器分為正余弦旋轉變壓器、線性旋轉變壓器、比例式旋轉變壓器三種基本類型。多極雙通道旋轉變壓器是發展起來的一類新型高精度角度檢測和解算元件，它用電氣變速代替機械變速。提高了系統的精度，簡化了系統的結構。旋轉變壓器發展迅速，其精確度以千倍百倍數量級的速度提高，并且，演變和發展出許多系列，其中有多極旋變、感應同步器、移相器、多極移相器以及大大小小的特殊品種。
國外旋變是以提高精度、帶溫度補償繞組、采用盤式、環形結構和無接觸式為發展方向。國外的多極旋變已經有了突破性進展，出現了“游標式旋變”，即無接觸式多極旋變。為適應高精度軸角或直線位移檢測數字顯示和控制系統信號反饋的需要，已有雙通道和三通道旋變一數字轉換器(r/d)，它可直接與nc系統總線接口。現在，自動控制系統中不斷應用旋變機組，機組是將幾種控制電機安裝在一個機殼中，共用一軸，體積小，可靠性高。
歐美國家使用的多極旋變多于日本，現在基本上是無刷型的。1988年日本旋變市場銷售10萬臺，產值15～25億日元；而現在日本的交流伺服電機中，百分之二十的同步型、百分之九十的非同步型安裝了旋轉變壓器。
1.3感應同步器
國外感應同步器的發展主要針對提高產品精度、縮小尺寸、改善安裝，采用長短距繞組感應同步器、雙排繞組感應同步器、多層繞組感應同步器、雙通道組裝式感應同步器及盤式結構感應同步器等，并已有感應同步器／數字轉換器(i/d)，它可直接與nc系統總線接口。
1.4感應移相器
它是正余弦旋變的一種特殊應用。隨著伺服系統的高精度和高可靠性的發展，數字式相位控制系統的應用愈來愈廣泛。近年開發研制的磁阻式多極移相器是一種基于磁阻變化原理而設計的新型元件，它可以在較小機座號上實現多極，其精度高于相同尺寸的傳統多極電機。它可應用于高速數控機床，高空定位跟蹤系統以及“全天候”的測角系統等。按照一般工作原理來分，磁阻式多極移相器主要用于相位控制位置數字讀出系統和相位移控制數字伺服系統。模擬傳感器的特性及遠景如表1所示。
2數字式角度傳感器
隨著電子技術的飛躍發展，工業用機器人、數控機床等位暨控制、進給控制、打印機，辦公自動化設備，編碼器的使用日益增多。編碼器根據角度與位置產生脈沖信號，由于處理脈沖信號的電子回路高功能化、半導體存儲器的大容量化、運算處理的高速化，使安裝到自動控制系統中的編碼器具有更****的功能。市場需求則向高分辨率、高速響應、高功能化低成本化的方向發展。對于低成本化，則以具體應用為前提，重視經濟性要求。
|
