|
|
| 微特電機論文：位置和速度傳感器的概述 |
| |
| |
現代高精度數控機床等機電一體化產品，對伺服系統的要求越來越高。高性能伺服電動機、控制器、變流器及高性能位置和速度傳感器等都是伺服系統不可缺少的組成部分，特別是高響應能力，高精度的傳感器是伺服系統的關鍵技術。在某種意義上說，機電一體化產品的性能優劣主要取決于傳感器的性能。目前，伺服驅動已由DC：伺服電動機轉同AC伺服電動機，并且Ac伺服技術已成為伺服驅動運動控制的豐流。由于這種轉變，也不可避免地給安裝在電動機軸上的傳感器帶來某
變化和新發展。如對永磁交流伺服電動機磁極位置檢測及其相關處理技術，就是以往伺服傳感器所未遇到的．
在實際中，為研究方便，現將檢測裝置做簡要分類。按安裝位置及耦合方式分為直接檢測和間接險測。速度和位置傳感器大都安裝在伺服電動機軸的非負載側通過檢測電動機軸的轉角和角速度來問接反映運動機構的直線化移和移動速度這就是通常所說的半閉環控制方式，也就是間接檢測。問接方式簡單可靠，被檢測位移無長度限制。缺點是旋轉運動變直線運動的誤差不在閉環內，影響最終位移檢測精度，在要求很高時，需要對傳動鏈誤差進行補償。塒于半閉環控制來講，元件安裝在電動機軸上，所以傳感器也應該是旋轉運動形式的，對于全閉環控制系統來講，由于速度和位置傳感器是安裝在平移運動機構L，所以速度和位置傳感器電相應的具有做直線移動的形式，這稱為直接檢測：其檢測精度主要取決于檢測感器的精度，無伺服傳動鏈的直接影響。但檢測裝置要與被檢測的行程等長，這對伺服距離是一個很大的限制，而接長傳感距離對其安裝技術要求很高。因此，
介紹的位置傳感器都具有隨電動機軸一起作旋轉運動的性質，同時，對于檢測直線位移的傳感器也一并作介紹。
按檢測位移(或轉角)的計算方法分為增量式和****式兩種。所謂增量檢測方式只測量位移增量，每移動一個位移測量單位就給出一個相應的測量輸出信號這種方式的優點是裝置比較簡單，位移中的任何一點都呵以是測量的起點。但也存在一些缺點，例如，在此類傳感方式下，移動的距離足靠測量結果的輸出信號計數后而讀出的，如果計數有誤，此后的測量結果就將全錯誤了。另外．在系統發生故障(如斷電等)時，由于沒有記憶能力，不能恢復故障前所在的位置。待故障排除后，必須將被檢測機構移至起點，重新計數才能找到故障前的正確位置。在大量使用這種檢測方式的伺服裝置所組成的生產線中，復位是非常麻煩的。****式檢測方式克服了增量方式的缺點，它的任何一個被檢測的位置都以同一個固定的零點做基準參考點，對應著一個確定的數值。也就是說，輸出數值是軸位置的單值函數，在一轉360。范圍內，兩者具有一一對應的關系。這種方式的好處在于，在故障停電數據丟失或在運行時雖然通電，但無數據讀出的情況下，由于軸位置和數據的一一對應關系，軸位置便能保留和記憶，一旦供電后就可以從停止前的位置開始正常運行了。其缺點是，在把位置****信號進行采樣處理時，由于延遲時間的存在，故不適應高速控制的需要。如果把位置****信號進行并行傳輸，雖然可以提高工作速度，但引線增多，也不便于實際應用。采用****檢測方式，如果對分辨率要求愈高，其信道就愈多，結構也更加復雜。
若按檢測信號的類型來說，可分為模擬式和數字式兩大類。模擬式檢測是直接對被檢測量進行檢測，無須量化處理，在小量程內可以實現高精度檢測；數字式檢測的特點是，被檢測量量化之后，可以轉化為脈沖個數，便于處理與顯示，檢測精度取決于檢測單位，與量程基本無關，檢測裝置較簡單，數字信號抗干擾能力強。
按運動形式可分為旋轉型和直線型檢測裝置。上面所談到的間接檢測方式，由傳感器安裝在電動機或絲杠的軸端，所以都是采用旋轉式檢測器，而在直接檢測方式中，都采用直線型傳感器。
按照信號產生及轉換的原理可分為光電效應、光柵效應、電磁感應原理、壓電效應、壓阻效應、磁阻效應、霍爾效應等類檢測裝置。
由上述可知，伺服系統中所采用位置與速度傳感器種類很多，特性各異，以其見長的特性，在不同的歷史時期，不同的領域，在伺服系統中得到了應用�，F在把它們的分類列于表3—1中，并就其中最常用的幾種檢測裝置作較詳細的說明。
|
| |
|
