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感应同步器的组成和原理
10页1、感应同步器的构成和原理0月2日 感应同步器分为直线型和旋转型两大类,直线型由定子和滑尺构成,用于检测直线位移,旋转型由定子和转子构成,用于检测旋转角度。本节仅简介直线型感应同步器的构成和原理: 如图 15所示,直线型感应同步器由定尺和滑尺构成。其定尺是单向均匀感应绕组,绕组节距2 一般为2m。滑尺上有两组励磁绕组,一组称为正弦绕组,另一组为余弦绕组,两个绕组的节距与定子相似,在空间上互相错开14节距,于是两个励磁绕组之间相差90电角度。滑尺安装在被测的移动部件上,滑尺与定尺互相平行,并保持一定的距离,约.20.3mm向滑尺通以交流励磁电压,在滑尺中产生勋磁电流,绕组周边便产生按正弦规律变化的磁场。由电磁感应在定尺绕组上产生感应电压,当滑尺和定尺间产生相对位移时,由于电磁磁耦合强度的变化,就使定尺上的感应电压随位移的变化而变化。一、感应同步器种类和特点 l感应同步器的种类 感应同步器有测量长度用的直线式和测量旋转角度用的旋转式两种。下面着重简介直线式. (1)原则式:是直线式中精度最高的一种,使用最广,在数控系统和数显装置中大量应用:常用型号为GZD一1和GZH一型。 (2)窄长式:其定
2、尺的宽度比原则式窄,用于精度较低或机床上安装位置窄小且安装面难以加工的状况。 (3)三重式:它的滑尺和定尺上均有粗、中、细:套绕组.定尺上粗中绕组相对位移垂直方向倾斜不同角度,细绕组和原则式的同样。滑尺上的粗、中、细三套绕组构成:个独立的电气通道,粗、中、细的极距分别是400、0和2mm三通道同步使用即可构成一套绝对坐标测量系统,测量范畴为.m在此测量范畴内测量系统只有一种绝对零点。单块定尺的长度有200和0mm两种,它特别合用于大型机床、。 ()带子式:它的定尺绕组是印制在I.8m长的不锈钢带上,其两端固定在机床床身上(一端用弹性固定)滑尺像计算尺的游框那样跨在带状定尺上,可以简化安装,减少安装面,并且能使定尺随机床床身热变形而变形。(5)感应组件:是将原则式的定、滑尺封装在匣里的感应组件(定尺经调节接长而成组合式定尺),并且将励磁变压器和前置放大器也装在里面,便于安装与使用。 感应同步器的特点(1)精度高:感应同步器的极对数多,平均效应所产牛的测量精度要比制造精度高,且输出信号是由滑尺和定尺之间相对移动产生的中间无机械转换环节,因此测量成果只受自身精度的影响。 (2)测量长度不受限
3、制:当测量长度不小于250时,可以采用多块定尺接长,相邻定尺间隔呵用块规或激光测长仪进行调节,使总长度上的累积误差不不小于单块定尺的最火偏差。 (3)对环境的适应性较强:由于感应同步器金属基板和床身铸铁的热胀系数相近,当温度变化时还能获得较高的反复精度此外它是运用电磁感应产生信号.对尺面防护规定较低。 使用时还需要注意下列影响。 。同步回路阻抗不对称列同步精度的影响(如励磁变压器的阻抗和同步器的正弦、余弦阻抗)。 2)励磁电压对称性和失真度对精度的影响: 对鉴相系统而言,所谓励磁电压的对称是指励磁电流幅值相等,相位差为0;对鉴幅系统而言,其列称性是指Ucs和Umsin的精确性,调节系统时要加以注意.感应旧步器对励磁电流的失真度规定比较高,一般在1%如下,若在%以上,则感应同步器输出电动势失真就显得很严重,影响测量精度。 3)感应同步器感应电动势低,阻抗低,因此对抗干扰问题必须引起注重加强屏蔽。 感应同步器与旋转变压器的工作方式相似,根据滑尺中励磁绕组供电方式同,感应同步器可分为相位工作方式和幅值工作方式。二、相位工作方式 给滑尺正弦绕组和余弦绕组通以同频、同幅而相位差为的交流励磁电压即
4、当滑尺移动距离时,u定尺绕组中感应出的电压为cosm,Uc感应出的电压为Kcco(m+)=KUcsinm。二个励磁电压在定尺绕组中感应的合成电压,电线性叠加得出式中,K为定尺与滑尺间的电磁耦合系数;um为励磁电压幅值;2为节距;x为滑尺移动距离;为与机械空间位移相相应的机械角,即与之相应的时间电气相角。 由此可见,定尺的感应电压相位与滑尺的机械位移量间有严格的相应关系。只要能检出定尺绕组中的感应电压的相位移角,就可以测得所要懂得的机械位移量。三幅值工作方式 给滑尺的正、余弦绕组分别通以同相位、同频率,但幅值不同得励磁电压,即其中,幅值Um、c分别为式中,1为励磁电压的给定相位角。当滑尺移动时,定尺上的感应电压为 令=-m,上式可以写成且则很小时,有此时,定尺的感应电压d事实上是一种微量的误差电压,记为ue,并且误差电压的幅值与滑尺的位移增量x成正比。这样,通过测量U的幅值来测定也就是x的大小了。在实际应用中,由于不断修正励磁信号1,使其紧紧跟踪的变化,因此与x一定是一种很小的量,才有si成立。也就是说,只有在位移增量x很小时,感应电压的幅值才与x具有正比关系,通过测量ue的幅值来测定位
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