感應同步器的工作原理及應用

   時間:2014-03-14 00:59:01
感應同步器的工作原理及應用簡介
        應同步器與旋轉變壓器一樣,是利用電磁耦合原理,將位移或轉角轉化成電信號的位置檢測裝置。實質上,感應同步器……
感應同步器的工作原理及應用正文

 

 應同步器與旋轉變壓器一樣,是利用電磁耦合原理,將位移或轉角轉化成電信號的位置檢測裝置。實質上,感應同步器是多極旋轉變壓器的展開形式。感應同步器按其運動形式和結構形式的不同,可分為旋轉式(或稱圓盤式)和直線式兩種。前者用來檢測轉角位移,用於精密轉檯,各種迴轉伺服系統;後者用來檢測直線位移,用於大型和精密機床的自動定位,位移數字顯示和數控系統中,兩者工作原理和工作方式相同。

(一)感應同步器的結構與工作原理

 直線式感應同步器的結構如圖4-10所示。感應同步器由定子和滑尺兩部分組成。定尺和滑尺通常以優質碳素鋼作為基體,一般選用導磁材料,其膨脹係數盡量與所安裝的主基體相近。定尺與滑尺平行安裝,且保持一定間隙。定尺表面制有連續平面繞組(在基體上用絕緣的粘合劑貼上銅箔,用光刻或化學腐蝕方法製成方形開口平面繞組);在滑尺的繞組周圍常貼一層鋁箔,防止靜電干擾,滑尺上制有兩組分段繞組,分別稱為正弦繞組和餘弦繞組,,這兩段繞組相對於定尺繞組在空間錯開1/4的節距,節距用2τ表示,安裝時定尺組件與滑尺組件安裝在機床的不動和移動部件上,例如工作台和床身,滑尺安裝在機床上,並自然接地。工作時,當在滑尺兩個繞組中的任一繞組加上激勵電壓時,由於電磁感應,在定尺繞組中會感應出相同頻率的感應電壓,通過對感應電壓的測量,可以精確的測量出位移量。

  感應電壓為零;繼續移至1/2 節距的c點時,得到的電壓值與a點相同,但極性相反;在3/4節距時 達到d點,又變為零;再移動一 個節距到e點,電壓幅值與a點相 同。這樣,滑尺在移動一個節距 的過程中,感應電壓變化了一個 餘弦波形。由此可見,在勵磁繞 組中加上一定的交變勵磁電壓, 感應繞組中會感應出相同頻率的感應電壓,其幅值大小隨著滑尺移動作餘弦規律變化。滑尺移動一個節距,感應電壓變化一個周期。感應同步器就是利用感應電壓的變化進行位置檢測的。

(二)感應同步器的應用

  與旋轉變壓器一樣,有鑒相式和鑒幅式兩種工作方式,原理亦相同。

(三)感應同步器的特點

  (1)精度高。因為定尺的節距誤差有平均自補償作用,所以尺子本身的精度能做得較高。直線感應同步器對機床位移的測量是直接測量,不經過任何機械傳動裝置,測量精度主要取決於尺子的精度。感應同步器的靈敏度(或稱解析度),取決於一個周期進行電氣細分的程度,靈敏度的提高受到電子細分電路中信噪比的限制,只要對線路進行精心設計和採取嚴密的抗干擾措施,可以把電雜訊減到很低,並獲得很高的穩定性。

  (2)測量長度不受限制。當測量長度大於250?時,可以採用多塊定尺接長,相鄰定尺間隔可用塊規或激光測長儀進行調整,使總長度上的累積誤差不大於單塊定尺的最大偏差。行程為幾米到幾十米的中型或大型機床中,工作台位移的直線測量,大多數採用直線式感應同步器來實現。

  (3)對環境的適應較高。因為感應同步器金屬基板和床身鑄鐵的熱脹係數相近,當溫度變化時,還能獲得較高的重複精度,另外,感應同步器是非接觸式的空間耦合器件,所以對尺面防護要求低,而且可選擇耐溫性能良好的非導磁性塗料作保護層,加強感應同步器的抗溫防濕能力。

  (4)維護簡單,壽命長。感應同步器的定尺和滑尺互不接觸,因此無任何摩擦,磨損,使用壽命長,且無須擔心元件老化等問題。

  (5)抗干擾能力強,工藝性好,成本較低,便於複製和成批生產。

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