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感应同步器的工作原理及应用

时间:2008年10月22日浏览:879次收藏分享:

    应同步器与旋转变压器一样,是利用电磁耦合原理,将位移或转角转化成电信号的位置检测装置。实质上,感应同步器是多极旋转变压器的展开形式。感应同步器按其运动形式和结构形式的不同,可分为旋转式(或称圆盘式)和直线式两种。前者用来检测转角位移,用于精密转台,各种回转伺服系统;后者用来检测直线位移,用于大型和精密机床的自动定位,位移数字显示和数控系统中,两者工作原理和工作方式相同。

(一)感应同步器的结构与工作原理

    直线式感应同步器的结构如图4-10所示。感应同步器由定子和滑尺两部分组成。定尺和滑尺通常以优质碳素钢作为基体,一般选用导磁材料,其膨胀系数尽量与所安装的主基体相近。定尺与滑尺平行安装,且保持一定间隙。定尺表面制有连续平面绕组(在基体上用绝缘的粘合剂贴上铜箔,用光刻或化学腐蚀方法制成方形开口平面绕组);在滑尺的绕组周围常贴一层铝箔,防止静电干扰,滑尺上制有两组分段绕组,分别称为正弦绕组和余弦绕组,,这两段绕组相对于定尺绕组在空间错开1/4的节距,节距用2τ表示,安装时定尺组件与滑尺组件安装在机床的不动和移动部件上,例如工作台和床身,滑尺安装在机床上,并自然接地。工作时,当在滑尺两个绕组中的任一绕组加上激励电压时,由于电磁感应,在定尺绕组中会感应出相同频率的感应电压,通过对感应电压的测量,可以精确的测量出位移量。

     感应电压为零;继续移至1/2 节距的c点时,得到的电压值与a点相同,但极性相反;在3/4节距时 达到d点,又变为零;再移动一 个节距到e点,电压幅值与a点相 同。这样,滑尺在移动一个节距 的过程中,感应电压变化了一个 余弦波形。由此可见,在励磁绕 组中加上一定的交变励磁电压, 感应绕组中会感应出相同频率的感应电压,其幅值大小随着滑尺移动作余弦规律变化。滑尺移动一个节距,感应电压变化一个周期。感应同步器就是利用感应电压的变化进行位置检测的。

(二)感应同步器的应用

     与旋转变压器一样,有鉴相式和鉴幅式两种工作方式,原理亦相同。

(三)感应同步器的特点

    (1)精度高。因为定尺的节距误差有平均自补偿作用,所以尺子本身的精度能做得较高。直线感应同步器对机床位移的测量是直接测量,不经过任何机械传动装置,测量精度主要取决于尺子的精度。感应同步器的灵敏度(或称分辨率),取决于一个周期进行电气细分的程度,灵敏度的提高受到电子细分电路中信噪比的限制,只要对线路进行精心设计和采取严密的抗干扰措施,可以把电噪声减到很低,并获得很高的稳定性。

    (2)测量长度不受限制。当测量长度大于250㎜时,可以采用多块定尺接长,相邻定尺间隔可用块规或激光测长仪进行调整,使总长度上的累积误差不大于单块定尺的最大偏差。行程为几米到几十米的中型或大型机床中,工作台位移的直线测量,大多数采用直线式感应同步器来实现。

    (3)对环境的适应较高。因为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,还能获得较高的重复精度,另外,感应同步器是非接触式的空间耦合器件,所以对尺面防护要求低,而且可选择耐温性能良好的非导磁性涂料作保护层,加强感应同步器的抗温防湿能力。

    (4)维护简单,寿命长。感应同步器的定尺和滑尺互不接触,因此无任何摩擦,磨损,使用寿命长,且无须担心元件老化等问题。

    (5)抗干扰能力强,工艺性好,成本较低,便于复制和成批生产。


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