进给伺服驱动系统.ppt

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1.概 述
1.2 检测装置的要求
➢工作可靠，抗干扰强； ➢使用方便，适应环境； ➢满足精度，速度要求； ➢成本低。
大型机床以满足速度要求为主，中小型机床和高精度机床以 满足精度要求为主。
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2.旋转变压器
2.1 旋转变压器的结构和工作原理
旋转变压器是一种控制用的微电动机，它将机械转角变 换成与该转角呈某一函数关系的电信号。
式中：
Vmsina电、Vmcosa电分别为定子二绕组激磁信号的幅值。 定子激磁电压在转子中感应出的电势不但与转子和定子的
相对位置a机有关，还与激磁的幅值有关，即
E2 = KVS cosa机 —Kvcsina机
=KVmsint( sina电 cosa机— cosa电 sina机) （6-6） =Kvmsina(a电—a机) sint 若a机= a电则E2 = 0（其中a电为电气角）。
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1-转子轴 2.分解器定子 3.分解器转子 4.分解器转子线圈 5.分解器定子线圈 6.变压器定子 7.变压器转子 8.变压器一次线圈 9.变压器二次线圈
图1 旋转变压器的结构
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V1=V
V1
V1
E2=0 (a=900)
E2=KVmsinwtcosa
E2=KVmsinwt (a=00)
根据运动型式— 回转型和直线型。 按信号转换的原理—光电效应、光栅效应、电磁感应原理、压电 效应、压阻效应和磁阻效应等。
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1.概 述
1.2 数控测量装置的性能指标及要求 传感器的性能指标应包括静态特性和动态特性，主要如下:
1.精度： 2.分辨率： 3.灵敏度
4.迟滞： 5.测量范围和量程： 6.零漂与温漂：
=KVm(sinwtcosa—coswtsina)
= KVmsin(wt— a)
（ 3-3）
a——定子正弦绕组轴线于转子工作绕组轴线间的夹角
Hale Waihona Puke Baidu
w——激磁角频率
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2.旋转变压器
说明 ： 感应电势E2与定子绕组中的激磁电压同频率，
但相位不同，其差值为a。测量转子输出电压的相
位角a，即可测的转子相对定子的空间转角位置。
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2.旋转变压器
由上式可知，感应电势E2是以为角频率的交变信号， 其幅值为Vmsin(a电—a机),若电气角a电已知，那么只要测出 E2的幅值，便可以间接地求出被测角位移大小，鉴幅工 作方式时，不断调整a电，让幅值等于零，这样，用a电代 替了对a机的测量，a电可通过具体电子线路测得。
VaK变m-----压------比--幅 -（两值 即绕绕组组轴匝线数间EV比2m夹—）—角。—幅转值子图绕5组.2.感2 应旋电转势变压器工作原理
a—俩绕组轴线间夹角
K—变压比（即两相间匝数比）
图2 旋转变压器的工作原理
2、旋转变压器
E2=KV1cosa=KVmsinwtcosa
V1——定子的激磁电压
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1、概 述
1.1 检测装置的分类
分类 位移传感器
速度传感器 电流传感器
增量式
绝对式
回转型——脉冲编码器、自整 角机 、旋转变压器、圆感应同步 器 、光栅角度传感器 、圆光栅、
圆磁栅
多极旋转变压器 、绝对脉冲编码器 绝对值式光栅 、 三速圆感应同步器 、
磁阻式多极旋转变压器
直线型——直线应同步器 、光栅尺、磁 三速感应同步器 、绝对值磁尺、光电编码尺
旋转变压器是一种小型精密的交流电机，分有刷和无 刷两种结构。具有可靠性高，寿命长，不用维修以及输出 信号大等优点，是数控机床上常用的位置检测装置之一。
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2.旋转变压器
2.1 旋转变压器的结构和工作原理
定子绕组为变压器的 一次侧，转子绕组为变 压器的二次侧。励磁电 压接到定子绕组上，其 频率通常为400Hz、 500Hz、1000Hz和5000Hz。
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教学内容
1.概 述 2.旋转变压器 3.感应同步器 4.光电脉冲编码器 5.绝对值编码器 6 .光栅 7.思考题
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1.概 述
组成：位置测量装置是由检测元件（传感器）和信号处理装置组成。
作用：闭环数控系统为反馈控制的随动系统，它的输出量是机械 位移、速度或加速度，利用这些量的反馈实现精确的位移、速度 控制目的。
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2.旋转变压器
二）签幅式工作方式 Vs 在这种工作方式中，定
子二相绕组加的是频率相 同、相位相同，而幅值分 别按正弦、余弦变化的交 变电压。即
Vs = Vmsina电sint
Vc =Vmcosa电sint
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Vc
a
E2
图3 签幅式
（3-4） （3-5）
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2.旋转变压器
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2.旋转变压器
从物理概念上来理解，a机 = a电表示定子绕组合成磁通与 转子绕组平行， 即磁力线穿过转子绕组线圈，故感应电动势 为0。当垂直于转子线圈平面时，即(a电—a机)= 90 O时，转子 绕组中感应电势最大。在实际应用中，根据转子误差电压的大 小，不断修正定子激磁信号的a电（即激磁幅值），使其跟踪a 机的变化。
栅尺 、激光干涉仪 霍耳位置传感器
、磁性编码器
交、直流测速发电机 、 数字脉编码式速 速度—角度传感器（Tachsyn）、数字电磁、
度传感器 、霍耳速度传感器
磁敏式速度传感器
霍耳电流传感器
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1.概 述
数控系统中的检测装置分为位移、速度和电流三种类型。 根据安装的位置及耦合方式—直接测量和间接测量。 按测量方法—增量型和绝对型。 按检测信号的类型—模拟式和数字式。
工作原理： 当定子加上激磁电压（交变电压f=2~4khz）时，通过电磁耦 合，转子绕组产生感应电势，如上图示。
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2.旋转变压器
一）鉴相式工作方式 图 1中， 定子两相绕组激磁
Vs=Vmsinwt
Vc=Vmcoswt 在转子中工作绕组感应电势为
（3-1） （3-2）
E2=KVscosa—Kvcsina
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3.感应同步器
3.1 感应同步器的结构和工作原理
结构：
感应同步器是一种电磁感应式的高精度位移检测装置，实际 上，它是多极旋转变压的展开形式。感应同步器分旋转式和直线 式，前者用于角度测量，后者用于长度测量，两者工作原理相同 。