感应同步器ppt课件.ppt

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1、河南工业职业技术学院电气工程系第三讲第三讲 感应同步器感应同步器一、一、感应同步器的结构和种类感应同步器的结构和种类二、二、感应同步器的工作原理感应同步器的工作原理三、三、感应同步器的信号处理感应同步器的信号处理四、四、感应同步器的应用感应同步器的应用1、直线式感应同步器的结构、直线式感应同步器的结构一、感应同步器的结构和种类一、感应同步器的结构和种类 直线式感应同步器的定尺和滑尺，直线式感应同步器的定尺和滑尺， 都由都由图中的基板、图中的基板、 绝缘层和绕组构成，绝缘层和绕组构成， 绕组的绕组的外面包有一层与绕组绝缘的接地屏蔽层，外面包有一层与绕组绝缘的接地屏蔽层， 如如图图5-3-15-3

2、-1所示。所示。 定尺安装在静止的机械设备上，与导轨母线定尺安装在静止的机械设备上，与导轨母线平行；平行； 滑尺安装在活动的机械部件上，与定尺滑尺安装在活动的机械部件上，与定尺之间保持均匀的狭小气隙。之间保持均匀的狭小气隙。 滑尺相对定尺而移滑尺相对定尺而移动。动。图图5-3-1 5-3-1 直线式感应同步器外形直线式感应同步器外形 直线式感应同步器定尺和滑尺的基板采用铸直线式感应同步器定尺和滑尺的基板采用铸铁或其他钢材做成。铁或其他钢材做成。 这些钢材的线膨胀系数应这些钢材的线膨胀系数应与安装感应同步器的床身的线膨胀系数相近，与安装感应同步器的床身的线膨胀系数相近， 以减小温度误差。以减小温

3、度误差。 在定尺和滑尺上腐蚀成印制电路绕组，在定尺和滑尺上腐蚀成印制电路绕组， 绕组绕组的材料为铜。的材料为铜。 考虑到接长的要求和安装的方便，考虑到接长的要求和安装的方便， 将定尺绕组做成将定尺绕组做成连续式连续式， 由一连串线圈串联而成；由一连串线圈串联而成； 而将滑尺绕组做成而将滑尺绕组做成分段式分段式， 并分别为正弦绕组（并分别为正弦绕组（S S绕组）和余弦绕组（绕组）和余弦绕组（C C绕组），绕组）， 它们在空间位置上它们在空间位置上错开而形成错开而形成9090相位差，相位差， 如图如图5-3-25-3-2所示。所示。 图图5-3-2 5-3-2 定尺和滑尺绕组结构定尺和滑尺绕组结构

4、（a a） 定尺绕组；定尺绕组； （b b） 滑尺绕组滑尺绕组感应同步器定尺、滑尺感应同步器定尺、滑尺 2、直线式感应同步器的种类、直线式感应同步器的种类 根据不同的运行方式、精度要求、测量范围、根据不同的运行方式、精度要求、测量范围、安装条件等，安装条件等， 直线式感应同步器可设计成各种直线式感应同步器可设计成各种不同的尺寸、形状和种类。不同的尺寸、形状和种类。 直线感应同步器可分为标准型和窄形两种。直线感应同步器可分为标准型和窄形两种。窄形直线同步感应器中定尺、滑尺长度与标准窄形直线同步感应器中定尺、滑尺长度与标准型相同，仅是宽度较窄。标准型直线感应同步型相同，仅是宽度较窄。标准型直线感应

5、同步器精度高，应用广，每根定尺长器精度高，应用广，每根定尺长250mm250mm。如果测。如果测量长度超过量长度超过175mm175mm时，可将几根定尺接起来使用，时，可将几根定尺接起来使用，甚至可连接长达十几米，但必须保持安装平整，甚至可连接长达十几米，但必须保持安装平整，否则极易损坏。否则极易损坏。二、感应同步器的工作原理二、感应同步器的工作原理 感应同步器利用定尺和滑尺的两个平面印刷电路感应同步器利用定尺和滑尺的两个平面印刷电路绕组的互感随其相对位置变化的原理，将位移转换为绕组的互感随其相对位置变化的原理，将位移转换为电信号。类似于变压器的原边和副边。电信号。类似于变压器的原边和副边。

6、精度高，分辨率可达精度高，分辨率可达0.05um0.05um，测量位移范围大，测量位移范围大，广泛用于数控机床、雷达天线定位跟踪等。广泛用于数控机床、雷达天线定位跟踪等。 当在滑尺绕阻施加激励交变电压时，在定尺绕阻可当在滑尺绕阻施加激励交变电压时，在定尺绕阻可感应出与两尺位置由关系的交变电压，根据激励电压的感应出与两尺位置由关系的交变电压，根据激励电压的不同，可分为鉴相式和鉴幅式两种。不同，可分为鉴相式和鉴幅式两种。 感应同步器工作时，定尺和滑尺相互感应同步器工作时，定尺和滑尺相互平行、相对放置，它们之间保持一定的气平行、相对放置，它们之间保持一定的气隙（隙（0.250.250.0050.00

7、5）mmmm，定尺固定，滑尺，定尺固定，滑尺可动。当滑尺的可动。当滑尺的S S和和C C绕组分别通过一定的绕组分别通过一定的正、余弦电压激励时，定尺绕组中就会有正、余弦电压激励时，定尺绕组中就会有感应电势产生，其值是定、滑尺相对位置感应电势产生，其值是定、滑尺相对位置的函数。的函数。 如图如图5-3-25-3-2所示，先考虑对所示，先考虑对S S绕组单独励磁，绕组单独励磁， 滑尺处在滑尺处在A A点点的位置时，滑尺的位置时，滑尺S S绕组与定尺某一绕组重合，定尺感应电动势绕组与定尺某一绕组重合，定尺感应电动势值值最大最大；当滑尺；当滑尺向右向右移动移动W/4W/4距离到达距离到达B B点的位置

8、时，定尺点的位置时，定尺感应电动势为感应电动势为零零；当滑尺移过；当滑尺移过W/2W/2至至C C点位置时，定尺感应电点位置时，定尺感应电动势为动势为负的最大值负的最大值；当移过；当移过3W/43W/4至至D D点点的位置时，的位置时， 定尺感应定尺感应电动势又为电动势又为零零，其感应电动势如图，其感应电动势如图5-3-35-3-3中曲线中曲线1 1所示。所示。 同理，同理，余弦绕组单独励磁时，定尺感应电动势变化如曲线余弦绕组单独励磁时，定尺感应电动势变化如曲线2 2所示。定所示。定尺上产生的总的感应电动势是正弦、尺上产生的总的感应电动势是正弦、 余弦绕组分别励磁时产余弦绕组分别励磁时产生的感

9、应电动势之和。生的感应电动势之和。 图图5-3-3 5-3-3 感应电动势与两相绕组相对位置的关系感应电动势与两相绕组相对位置的关系 三、感应同步器的信号处理方式三、感应同步器的信号处理方式 对于感应同步器组成的检测系统可以采用不同对于感应同步器组成的检测系统可以采用不同的励磁方式，输出信号也可采用不同的处理方式，的励磁方式，输出信号也可采用不同的处理方式，从励磁方式来说一般可分为两大类，一类是以滑从励磁方式来说一般可分为两大类，一类是以滑尺尺( (或定子或定子) )励磁，由定尺励磁，由定尺( (或转子或转子) )输出；另一类输出；另一类是以定尺励磁由滑尺输出。感应同步器的信号处是以定尺励磁由

10、滑尺输出。感应同步器的信号处理方式一般有理方式一般有鉴相型、鉴幅型和脉冲调宽型三种。鉴相型、鉴幅型和脉冲调宽型三种。1. 1. 鉴相型鉴相型给滑尺的给滑尺的S和和C绕组以等频、等幅、绕组以等频、等幅、相相位差为位差为9090的电压分别激磁，就可根据感应的电压分别激磁，就可根据感应电势的相位来鉴别位移量。若定尺节距为电势的相位来鉴别位移量。若定尺节距为W W（标准为（标准为2 mm2 mm），）， 机械位移机械位移x引起的电相角引起的电相角变化为变化为， 其总感应电动势其总感应电动势e e与两与两尺的相对位移尺的相对位移x关系为关系为 xW2)2sin()sin(mmxWtUktUke式（式（5

11、-3-15-3-1）图图5-3-4 鉴相型鉴相型如果给滑尺的正、余弦绕组以同频、如果给滑尺的正、余弦绕组以同频、 同相但不同相但不等幅的电压激磁时，等幅的电压激磁时， 则可根据感应电势的幅值来鉴则可根据感应电势的幅值来鉴别位移量，称为鉴幅型。别位移量，称为鉴幅型。 正、余弦同时激磁时的总正、余弦同时激磁时的总感应电势为感应电势为 )cos(sinmtUke式（式（5-3-25-3-2） 式中，式中， 为给定电角度；位移为给定电角度；位移 ; ; 感应电势的幅感应电势的幅值为值为kUkUm mcoscos( (- -) )，即幅值与，即幅值与x有关。有关。 2x2. 2. 鉴幅型鉴幅型图图5-3

12、-5 鉴幅型鉴幅型3. 3. 脉冲调宽型脉冲调宽型 脉冲调宽型实质上为鉴幅型，优点是克脉冲调宽型实质上为鉴幅型，优点是克服了鉴幅型中函数变压器绕制工艺和开关电服了鉴幅型中函数变压器绕制工艺和开关电路的分散性所带来的误差。路的分散性所带来的误差。四、感应同步器的应用四、感应同步器的应用 感应同步器的应用十分广泛。它与数字位感应同步器的应用十分广泛。它与数字位移显示装置移显示装置( (简称感应同步器数显表简称感应同步器数显表) )配合，能配合，能快速地进行各种位移的精密测量，并进行数字快速地进行各种位移的精密测量，并进行数字显示。它若与相应电气控制系统组成位置伺服显示。它若与相应电气控制系统组成位

13、置伺服控制系统控制系统( (包括自动定位及闭环伺服系统包括自动定位及闭环伺服系统) )，能，能实现整个测量系统的半自动化及全自动化。如实现整个测量系统的半自动化及全自动化。如在感应同步器数显表中配上微处理器，将大大在感应同步器数显表中配上微处理器，将大大提高了数字显示功能及位移检测的可靠性。提高了数字显示功能及位移检测的可靠性。鉴幅型感应同步器数显表鉴幅型感应同步器数显表图图5-3-6 直线感应同步器数显装置系统联接示意图直线感应同步器数显装置系统联接示意图 感应同步器鉴幅位移测量装置如图感应同步器鉴幅位移测量装置如图5-3-65-3-6所示，它所示，它由感应同步器和数显表两部分组成，前置放大器、匹配由感应同步器和数显表两部分组成，前置放大器、匹配变压器与感应同步器一起安装在机床上。变压器与感应同步器一起安装在机床上。SF2P型感应同步器数显表型感应同步器数显表 通用型前置放大器，激磁匹配器通用型前置放大器，激磁匹配器感应同步器定尺、滑尺感应同步器定尺、滑尺直线感应同步器数显装置系统直线感应同步器数显装置系统