1、LOGO运动控制技术与应用运动控制技术与应用数维实训室数维实训室-郑玉龙郑玉龙2-运动控制系统中的传感器与检测技术运动控制系统中的传感器与检测技术绪论绪论传感器与检测传感器与检测执行器执行器步进伺服系统步进伺服系统直流伺服系统直流伺服系统交流伺服系统交流伺服系统位置伺服与多轴位置伺服与多轴现场总线运动控制现场总线运动控制雕刻机控制系统雕刻机控制系统S120运动控制运动控制沈阳航空职业技沈阳航空职业技术学院术学院传感器：传感器：Sensor感受规定的被测感受规定的被测量并按照一定量并按照一定规律转换成可规律转换成可用输出信号的用输出信号的器件和装置。器件和装置。由敏感元件和由敏感元件和转换元件构
2、成。转换元件构成。非电量非电量-电电量量2.3 直线光栅尺直线光栅尺2.3.1光栅尺的概念、结构与分类光栅尺的概念、结构与分类2.3.2 光栅尺的测量原理光栅尺的测量原理2.3.3 光栅尺的选用光栅尺的选用2.2 光电编码器光电编码器 2.21 增量是光电编码器增量是光电编码器 2.2.2 绝对式光电编码器绝对式光电编码器 2.2.3 光电编码器的选用光电编码器的选用2.1 旋转变压器旋转变压器2.1.1 旋变的结构与工作原理旋变的结构与工作原理2.2.2 旋变的型号处理旋变的型号处理2.1.3 旋变的选用旋变的选用2.4 其它运动控制系统中的传感器其它运动控制系统中的传感器2.4.1 感应同
3、步器感应同步器2.4.2 磁栅尺磁栅尺2.4.3 激光干涉仪激光干涉仪2.4.4 电容式传感器电容式传感器2.4.5 电感式传感器电感式传感器2.4.6 电荷耦合图像传感器电荷耦合图像传感器2.4.7 测速发电机测速发电机2.4.8 力矩传感器力矩传感器2-运动控制系统中的传感器与检测技术运动控制系统中的传感器与检测技术绪论绪论传感器与检测传感器与检测执行器执行器步进伺服系统步进伺服系统直流伺服系统直流伺服系统交流伺服系统交流伺服系统位置伺服与多轴位置伺服与多轴现场总线运动控制现场总线运动控制雕刻机控制系统雕刻机控制系统S120运动控制运动控制沈阳航空职业技沈阳航空职业技术学院术学院被测电量种
4、类：被测电量种类：模拟量、开关量模拟量、开关量电量具有传输、转换、电量具有传输、转换、处理、显示等特点。常处理、显示等特点。常用传感器是将非电量转用传感器是将非电量转换成电量。换成电量。传感器输出信号分模拟传感器输出信号分模拟式和数字式。模拟式无式和数字式。模拟式无需量化，小量程精度高需量化，小量程精度高，数字式传感器将被检，数字式传感器将被检测量量化成脉冲数及二测量量化成脉冲数及二进制代码，检测精度与进制代码，检测精度与检测位有关。检测位有关。2-运动控制系统中的传感器与检测技术运动控制系统中的传感器与检测技术绪论绪论传感器与检测传感器与检测执行器执行器步进伺服系统步进伺服系统直流伺服系统直
5、流伺服系统交流伺服系统交流伺服系统位置伺服与多轴位置伺服与多轴现场总线运动控制现场总线运动控制雕刻机控制系统雕刻机控制系统S120运动控制运动控制沈阳航空职业技沈阳航空职业技术学院术学院按传感器输出信按传感器输出信号类型分为：模号类型分为：模拟式和数字式拟式和数字式有敏感原件和转有敏感原件和转换原件组成换原件组成精度、灵敏度精度、灵敏度迟滞、线性度迟滞、线性度重复性、漂移重复性、漂移延时、频率响应延时、频率响应传感器传感器位移传感器：选转型&直线型速度传感器2-1 旋转变压器结构与工作原理（旋转变压器结构与工作原理（Resolver）绪论绪论传感器与检测传感器与检测执行器执行器步进伺服系统步进
6、伺服系统直流伺服系统直流伺服系统交流伺服系统交流伺服系统位置伺服与多轴位置伺服与多轴现场总线运动控制现场总线运动控制雕刻机控制系统雕刻机控制系统S120运动控制运动控制沈阳航空职业技沈阳航空职业技术学院术学院又称回转变压器、同步分解器：是将转子转角变换成与之呈某种函数关系的电信号原件，是一种又称回转变压器、同步分解器：是将转子转角变换成与之呈某种函数关系的电信号原件，是一种精度很高、结构和工艺要求十分严格和精心的控制微发电机。精度很高、结构和工艺要求十分严格和精心的控制微发电机。旋变本身输出连续变化的模拟量，净高频数字化处理后可对控制系统的位置和速度进行精确测量。旋变本身输出连续变化的模拟量，
7、净高频数字化处理后可对控制系统的位置和速度进行精确测量。旋转变压器的组成：定子、转子旋转变压器的组成：定子、转子结构：定子和转子均由高导磁的结构：定子和转子均由高导磁的铁镍合金或硅钢薄片冲压成槽状铁镍合金或硅钢薄片冲压成槽状片叠成并分别嵌有绕组。定子绕片叠成并分别嵌有绕组。定子绕组为旋变的原边，转子绕组构成旋组为旋变的原边，转子绕组构成旋变的副边。变的副边。2-1 旋转变压器的结构（旋转变压器的结构（Resolver）绪论绪论传感器与检测传感器与检测执行器执行器步进伺服系统步进伺服系统直流伺服系统直流伺服系统交流伺服系统交流伺服系统位置伺服与多轴位置伺服与多轴现场总线运动控制现场总线运动控制雕
8、刻机控制系统雕刻机控制系统S120运动控制运动控制沈阳航空职业技沈阳航空职业技术学院术学院旋转变压器：是一种输出电压随转子转角以一定规律变化的交流微特电机角度测量元件。外形结构和电机相似，有定子和转子。从原理上看，是一种可以旋转的变压器，原边、副边在定子和转子上。原、副绕组之间的电磁耦合程度与转子转角有关，因此输出电压也与转角有关。2-1 旋转变压器的结构（旋转变压器的结构（Resolver）绪论绪论传感器与检测传感器与检测执行器执行器步进伺服系统步进伺服系统直流伺服系统直流伺服系统交流伺服系统交流伺服系统位置伺服与多轴位置伺服与多轴现场总线运动控制现场总线运动控制雕刻机控制系统雕刻机控制系统
9、S120运动控制运动控制沈阳航空职业技沈阳航空职业技术学院术学院旋转变压器的输出绕组是R1R3、R2R4。空载时输出绕组开路。定子绕组S1S3接交流激磁电压，频率f为400Hz或50Hz。uf=usin(2 ft)产生脉振磁场m，位于S1 S3的轴线上2-1-2 旋转变压器的信号处理旋转变压器的信号处理绪论绪论传感器与检测传感器与检测执行器执行器步进伺服系统步进伺服系统直流伺服系统直流伺服系统交流伺服系统交流伺服系统位置伺服与多轴位置伺服与多轴现场总线运动控制现场总线运动控制雕刻机控制系统雕刻机控制系统S120运动控制运动控制沈阳航空职业技沈阳航空职业技术学院术学院AD2S1210是1012位
10、集成了可编程信号发生器的旋转变压器/数字转换芯片，220KHz正弦或余弦信号输入，最大跟踪速度为3125r/min。2-1-3 旋转变压器的选用旋转变压器的选用绪论绪论传感器与检测传感器与检测执行器执行器步进伺服系统步进伺服系统直流伺服系统直流伺服系统交流伺服系统交流伺服系统位置伺服与多轴位置伺服与多轴现场总线运动控制现场总线运动控制雕刻机控制系统雕刻机控制系统S120运动控制运动控制沈阳航空职业技沈阳航空职业技术学院术学院主要参数：额定电压额定频率变比输出相位移开路输入阻抗注意事项：接近空载下工作负载阻抗应大于旋变输出阻抗。准确调零只用一个励磁绕组时，另一个绕组短接。两绕组同时励磁，采用副边
11、补偿，两项输出绕组负载阻抗尽可能相等。2-2 光电编码器（光电编码器（Photolectric Encoder）绪论绪论传感器与检测传感器与检测执行器执行器步进伺服系统步进伺服系统直流伺服系统直流伺服系统交流伺服系统交流伺服系统位置伺服与多轴位置伺服与多轴现场总线运动控制现场总线运动控制雕刻机控制系统雕刻机控制系统S120运动控制运动控制沈阳航空职业技沈阳航空职业技术学院术学院作用：运动控制系统中的速度和位置检测，通常为旋转型。分类：按脉冲与相对位置（角度）的关系增量编码器Incremental PhotolectricEncoder绝对编码器Absolute PhotolectricEnco
12、der2-2-1增量式光电编码器结构增量式光电编码器结构绪论绪论传感器与检测传感器与检测执行器执行器步进伺服系统步进伺服系统直流伺服系统直流伺服系统交流伺服系统交流伺服系统位置伺服与多轴位置伺服与多轴现场总线运动控制现场总线运动控制雕刻机控制系统雕刻机控制系统S120运动控制运动控制沈阳航空职业技沈阳航空职业技术学院术学院组成：光源、转盘（动光栅）遮光板（静光栅）光敏元件工作原理：转盘一圈码道均匀光刻一定数量的光栅，转盘转动，通过光栅作用，持续不断的开放和关闭光通道，在接收装置输出频率与转速成正比的方波序列，从而计算转速。遮光板所刻的两条缝隙错开动光栅（整数+1/4）节距，使输出信号的电角度相
13、差90度2-2-1增量式光电编码器工作原理增量式光电编码器工作原理绪论绪论传感器与检测传感器与检测执行器执行器步进伺服系统步进伺服系统直流伺服系统直流伺服系统交流伺服系统交流伺服系统位置伺服与多轴位置伺服与多轴现场总线运动控制现场总线运动控制雕刻机控制系统雕刻机控制系统S120运动控制运动控制沈阳航空职业技沈阳航空职业技术学院术学院信号输出：转角位移脉冲零脉冲方向信号倍频2-2-1增量式光电编码器特性参数增量式光电编码器特性参数绪论绪论传感器与检测传感器与检测执行器执行器步进伺服系统步进伺服系统直流伺服系统直流伺服系统交流伺服系统交流伺服系统位置伺服与多轴位置伺服与多轴现场总线运动控制现场总线
14、运动控制雕刻机控制系统雕刻机控制系统S120运动控制运动控制沈阳航空职业技沈阳航空职业技术学院术学院分辨率分辨率编码器转动一圈锁产生的输出信号基础周期数，编码器转动一圈锁产生的输出信号基础周期数，用脉冲用脉冲/转（转（Pulses/rotation）,俗称编码器的线俗称编码器的线数。数。精度：精度：与分辨率无关，精度用角分或角秒表示与分辨率无关，精度用角分或角秒表示输出稳定性：输出稳定性：温飘，外界施加于编码器的变形力及光源特性的温飘，外界施加于编码器的变形力及光源特性的变化。变化。响应频率：响应频率：取决于光敏二极管、电子处理的响应速度。取决于光敏二极管、电子处理的响应速度。编码器的输出信号
15、处理：编码器的输出信号处理：能适应控制、信号处理、远距离传输。能适应控制、信号处理、远距离传输。编码器的缺点：编码器的缺点：1、数据易丢失、数据易丢失2、误差累计现象、误差累计现象2-2-绝对式光电编码器绝对式光电编码器绪论绪论传感器与检测传感器与检测执行器执行器步进伺服系统步进伺服系统直流伺服系统直流伺服系统交流伺服系统交流伺服系统位置伺服与多轴位置伺服与多轴现场总线运动控制现场总线运动控制雕刻机控制系统雕刻机控制系统S120运动控制运动控制沈阳航空职业技沈阳航空职业技术学院术学院绝对式光电编码器是一种通过光电转换将输出轴上的机械几何位移量转换成数字量的传感器。工作原理工作原理在绝对式光电编
16、码器的圆形码盘上沿径向有若干同心码道，每条上由透光和不透光的扇形区相间组成，相邻码道的扇区数目是双倍关系，码盘上的码道数就是它的二进制数码的位数，在码盘的一侧是光源，另一侧对应每一码道有一光敏元件；当码盘处于不同位置时，各光敏元件根据受光照与否转换出相应的电平信号，形成二进制数。：2-2-2 绝对式光电编码器动画演示绝对式光电编码器动画演示绪论绪论传感器与检测传感器与检测执行器执行器步进伺服系统步进伺服系统直流伺服系统直流伺服系统交流伺服系统交流伺服系统位置伺服与多轴位置伺服与多轴现场总线运动控制现场总线运动控制雕刻机控制系统雕刻机控制系统S120运动控制运动控制沈阳航空职业技沈阳航空职业技术
17、学院术学院2-2-2 绝对式光电编码器结构示意图绝对式光电编码器结构示意图3602n1 2n绪论绪论传感器与检测传感器与检测执行器执行器步进伺服系统步进伺服系统直流伺服系统直流伺服系统交流伺服系统交流伺服系统位置伺服与多轴位置伺服与多轴现场总线运动控制现场总线运动控制雕刻机控制系统雕刻机控制系统S120运动控制运动控制沈阳航空职业技沈阳航空职业技术学院术学院1光源；光源；2透镜；透镜；3编码盘；编码盘；4狭缝；狭缝；5光电元件光电元件绝对式光电编码器测量精度取决于它所能绝对式光电编码器测量精度取决于它所能分辨的最小角度，这与码盘上的码道数分辨的最小角度，这与码盘上的码道数 n 有关，即最小能分
18、辨的角度及分辨率为：有关，即最小能分辨的角度及分辨率为：分辨力分辨力 分辨率分辨率3602n2-2-2 绝对式光电编码器结构示意图绝对式光电编码器结构示意图绪论绪论传感器与检测传感器与检测执行器执行器步进伺服系统步进伺服系统直流伺服系统直流伺服系统交流伺服系统交流伺服系统位置伺服与多轴位置伺服与多轴现场总线运动控制现场总线运动控制雕刻机控制系统雕刻机控制系统S120运动控制运动控制沈阳航空职业技沈阳航空职业技术学院术学院D D D十进制十进制十进制十进制十进制十进制B B B二进制二进制二进制二进制二进制二进制R R R格雷码格雷码格雷码格雷码格雷码格雷码D D D十进制十进制十进制十进制十进
19、制十进制B B B二进制二进制二进制二进制二进制二进制R R R格雷码格雷码格雷码格雷码格雷码格雷码0123456700000001001000110100010101100111000000010011001001100111010101008910111213141510001001101010111100110111101111110011011111111010101011100110002-2-2 绝对式光电编码器结构示意图绝对式光电编码器结构示意图绪论绪论传感器与检测传感器与检测执行器执行器步进伺服系统步进伺服系统直流伺服系统直流伺服系统交流伺服系统交流伺服系统位置伺服与多轴位置伺
20、服与多轴现场总线运动控制现场总线运动控制雕刻机控制系统雕刻机控制系统S120运动控制运动控制沈阳航空职业技沈阳航空职业技术学院术学院1光源；光源；2聚光镜；聚光镜；3编码盘；编码盘；4狭缝光阑狭缝光阑2-2-2 光电编码器选用光电编码器选用绪论绪论传感器与检测传感器与检测执行器执行器步进伺服系统步进伺服系统直流伺服系统直流伺服系统交流伺服系统交流伺服系统位置伺服与多轴位置伺服与多轴现场总线运动控制现场总线运动控制雕刻机控制系统雕刻机控制系统S120运动控制运动控制沈阳航空职业技沈阳航空职业技术学院术学院2-2-3 直线光栅尺直线光栅尺绪论绪论传感器与检测传感器与检测执行器执行器步进伺服系统步进
21、伺服系统直流伺服系统直流伺服系统交流伺服系统交流伺服系统位置伺服与多轴位置伺服与多轴现场总线运动控制现场总线运动控制雕刻机控制系统雕刻机控制系统S120运动控制运动控制沈阳航空职业技沈阳航空职业技术学院术学院光栅是通过光电反射、透射和干涉现象制成的一种光电检测装置，有物理光栅和测量光栅。2-2-3 直线光栅尺及节距直线光栅尺及节距绪论绪论传感器与检测传感器与检测执行器执行器步进伺服系统步进伺服系统直流伺服系统直流伺服系统交流伺服系统交流伺服系统位置伺服与多轴位置伺服与多轴现场总线运动控制现场总线运动控制雕刻机控制系统雕刻机控制系统S120运动控制运动控制沈阳航空职业技沈阳航空职业技术学院术学院
22、光栅是通过光电反射、透射和干涉现象制成的一种光电检测装置，有物理光栅和测量光栅。2-2-3 直线光栅尺成像扫描原理直线光栅尺成像扫描原理绪论绪论传感器与检测传感器与检测执行器执行器步进伺服系统步进伺服系统直流伺服系统直流伺服系统交流伺服系统交流伺服系统位置伺服与多轴位置伺服与多轴现场总线运动控制现场总线运动控制雕刻机控制系统雕刻机控制系统S120运动控制运动控制沈阳航空职业技沈阳航空职业技术学院术学院透射式光栅2-2-3 直线光栅尺成像扫描原理直线光栅尺成像扫描原理绪论绪论传感器与检测传感器与检测执行器执行器步进伺服系统步进伺服系统直流伺服系统直流伺服系统交流伺服系统交流伺服系统位置伺服与多轴
23、位置伺服与多轴现场总线运动控制现场总线运动控制雕刻机控制系统雕刻机控制系统S120运动控制运动控制沈阳航空职业技沈阳航空职业技术学院术学院反射式光栅2-2-3 直线光栅尺成像扫描原理直线光栅尺成像扫描原理绪论绪论传感器与检测传感器与检测执行器执行器步进伺服系统步进伺服系统直流伺服系统直流伺服系统交流伺服系统交流伺服系统位置伺服与多轴位置伺服与多轴现场总线运动控制现场总线运动控制雕刻机控制系统雕刻机控制系统S120运动控制运动控制沈阳航空职业技沈阳航空职业技术学院术学院透射式圆光栅2-3-3 直线光栅尺成像扫描原理直线光栅尺成像扫描原理绪论绪论传感器与检测传感器与检测执行器执行器步进伺服系统步进
24、伺服系统直流伺服系统直流伺服系统交流伺服系统交流伺服系统位置伺服与多轴位置伺服与多轴现场总线运动控制现场总线运动控制雕刻机控制系统雕刻机控制系统S120运动控制运动控制沈阳航空职业技沈阳航空职业技术学院术学院1.1.莫尔条纹是由光栅的大量刻线共同形成，对光栅的刻划莫尔条纹是由光栅的大量刻线共同形成，对光栅的刻划误差有平均作用，从而能在很大程度上消除光栅刻线误差有平均作用，从而能在很大程度上消除光栅刻线不均匀引起的误差。不均匀引起的误差。2.2.当两光栅沿与栅线垂直方向作相对移动时，莫尔条纹则当两光栅沿与栅线垂直方向作相对移动时，莫尔条纹则沿光栅刻线方向移动（两者的运动方向相互垂直）；沿光栅刻线
25、方向移动（两者的运动方向相互垂直）；光栅反向移动，莫尔条纹亦反向移动。光栅反向移动，莫尔条纹亦反向移动。2-3-3 直线光栅尺直线光栅尺-摩尔条纹摩尔条纹绪论绪论传感器与检测传感器与检测执行器执行器步进伺服系统步进伺服系统直流伺服系统直流伺服系统交流伺服系统交流伺服系统位置伺服与多轴位置伺服与多轴现场总线运动控制现场总线运动控制雕刻机控制系统雕刻机控制系统S120运动控制运动控制沈阳航空职业技沈阳航空职业技术学院术学院条纹位置条纹位置方向不同方向不同条纹运动条纹运动方向不同方向不同2-3-3 摩尔条纹的特性摩尔条纹的特性绪论绪论传感器与检测传感器与检测执行器执行器步进伺服系统步进伺服系统直流伺
26、服系统直流伺服系统交流伺服系统交流伺服系统位置伺服与多轴位置伺服与多轴现场总线运动控制现场总线运动控制雕刻机控制系统雕刻机控制系统S120运动控制运动控制沈阳航空职业技沈阳航空职业技术学院术学院1.1.莫尔条纹是由光栅的大量刻线共同形成，对光栅的刻划误差莫尔条纹是由光栅的大量刻线共同形成，对光栅的刻划误差有平均作用，从而能在很大程度上消除光栅刻线不均匀引起有平均作用，从而能在很大程度上消除光栅刻线不均匀引起的误差。的误差。2.2.当两光栅沿与栅线垂直方向作相对移动时，莫尔条纹则沿光当两光栅沿与栅线垂直方向作相对移动时，莫尔条纹则沿光栅刻线方向移动（两者的运动方向相互垂直）；光栅反向移栅刻线方向
27、移动（两者的运动方向相互垂直）；光栅反向移动，莫尔条纹亦反向移动。动，莫尔条纹亦反向移动。3.3.莫尔条纹间距是放大了的光栅栅距，它随着光栅刻线夹角而莫尔条纹间距是放大了的光栅栅距，它随着光栅刻线夹角而改变。改变。4 4、莫尔条纹移过的条纹数与光栅移过的刻线数相等。、莫尔条纹移过的条纹数与光栅移过的刻线数相等。/sin/LWW2-3-3 光栅尺的选用与安装光栅尺的选用与安装绪论绪论传感器与检测传感器与检测执行器执行器步进伺服系统步进伺服系统直流伺服系统直流伺服系统交流伺服系统交流伺服系统位置伺服与多轴位置伺服与多轴现场总线运动控制现场总线运动控制雕刻机控制系统雕刻机控制系统S120运动控制运动
28、控制沈阳航空职业技沈阳航空职业技术学院术学院概述：高精度的转角和线位移测量元件高精度的转角和线位移测量元件工作原理：利用两个平面形印制绕组的互感随位置不同而变化的原理工作。激磁电压频率一般是120kHz。分类：直线式测量直线位移；旋转式测量转角。结构：固定部件和运行部件两部分，其上各有绕组。优点：有很高的精度和分辩率；抗干扰能力强；可以作长距离位移测量；结构简单、工作可靠、使用寿命长。缺点：输出信号弱，信号处理麻烦，配套用于信号处理的电子设备（一般称为数显表）比较复杂，价格高。2-4-1 感应同步器感应同步器绪论绪论传感器与检测传感器与检测执行器执行器步进伺服系统步进伺服系统直流伺服系统直流伺
29、服系统交流伺服系统交流伺服系统位置伺服与多轴位置伺服与多轴现场总线运动控制现场总线运动控制雕刻机控制系统雕刻机控制系统S120运动控制运动控制沈阳航空职业技沈阳航空职业技术学院术学院由定尺和滑尺两部分组成，滑尺比定尺短。2-4-1 直线式感应同步器的结构直线式感应同步器的结构绪论绪论传感器与检测传感器与检测执行器执行器步进伺服系统步进伺服系统直流伺服系统直流伺服系统交流伺服系统交流伺服系统位置伺服与多轴位置伺服与多轴现场总线运动控制现场总线运动控制雕刻机控制系统雕刻机控制系统S120运动控制运动控制沈阳航空职业技沈阳航空职业技术学院术学院 由定尺和滑尺两部分组成，滑尺比定尺短。滑尺分为正弦和余
30、弦两相绕组2-4-1 旋转式感应同步器的结构旋转式感应同步器的结构绪论绪论传感器与检测传感器与检测执行器执行器步进伺服系统步进伺服系统直流伺服系统直流伺服系统交流伺服系统交流伺服系统位置伺服与多轴位置伺服与多轴现场总线运动控制现场总线运动控制雕刻机控制系统雕刻机控制系统S120运动控制运动控制沈阳航空职业技沈阳航空职业技术学院术学院 绕组是由辐射状的导片组成。转子上的绕组是单相连续绕组是由辐射状的导片组成。转子上的绕组是单相连续绕组，其径向导片数也称为极数。定子绕组是分段绕组，绕组，其径向导片数也称为极数。定子绕组是分段绕组，分为正弦和余弦两大组，交替排列，各自串联形成两相分为正弦和余弦两大组
31、，交替排列，各自串联形成两相绕组。绕组。直径越大，精度越高。直径越大，精度越高。2-4-2磁头与磁尺相对运动时的输出波形演示磁头与磁尺相对运动时的输出波形演示绪论绪论传感器与检测传感器与检测执行器执行器步进伺服系统步进伺服系统直流伺服系统直流伺服系统交流伺服系统交流伺服系统位置伺服与多轴位置伺服与多轴现场总线运动控制现场总线运动控制雕刻机控制系统雕刻机控制系统S120运动控制运动控制沈阳航空职业技沈阳航空职业技术学院术学院2-4-3 激光干涉仪激光干涉仪绪论绪论传感器与检测传感器与检测执行器执行器步进伺服系统步进伺服系统直流伺服系统直流伺服系统交流伺服系统交流伺服系统位置伺服与多轴位置伺服与多
32、轴现场总线运动控制现场总线运动控制雕刻机控制系统雕刻机控制系统S120运动控制运动控制沈阳航空职业技沈阳航空职业技术学院术学院2-4-5 电容式传感器电容式传感器绪论绪论传感器与检测传感器与检测执行器执行器步进伺服系统步进伺服系统直流伺服系统直流伺服系统交流伺服系统交流伺服系统位置伺服与多轴位置伺服与多轴现场总线运动控制现场总线运动控制雕刻机控制系统雕刻机控制系统S120运动控制运动控制沈阳航空职业技沈阳航空职业技术学院术学院 电容式传感器由敏感元件和转换元件为电容式传感器由敏感元件和转换元件为一体的电容量可变的电容一体的电容量可变的电容 器和测量电路组成，其变量间的转换关器和测量电路组成，其
33、变量间的转换关系原理如图所示。系原理如图所示。2-4-5 电感式传感器电感式传感器绪论绪论传感器与检测传感器与检测执行器执行器步进伺服系统步进伺服系统直流伺服系统直流伺服系统交流伺服系统交流伺服系统位置伺服与多轴位置伺服与多轴现场总线运动控制现场总线运动控制雕刻机控制系统雕刻机控制系统S120运动控制运动控制沈阳航空职业技沈阳航空职业技术学院术学院 图5.1为一种简单的自感式传感器，它由线圈、铁心和衔铁等组成。当衔铁随被测量变化而上、下移动时，铁心气隙、磁路磁阻随之变化，引起线圈电感量的变化，然后通过测量电路转换成与位移成比例的电量，实现了非电量到电量的变换。可见，这种传感器实质上是一个具有可
34、变气隙的铁心线圈。2-4-6 霍尔式传感器霍尔式传感器绪论绪论传感器与检测传感器与检测执行器执行器步进伺服系统步进伺服系统直流伺服系统直流伺服系统交流伺服系统交流伺服系统位置伺服与多轴位置伺服与多轴现场总线运动控制现场总线运动控制雕刻机控制系统雕刻机控制系统S120运动控制运动控制沈阳航空职业技沈阳航空职业技术学院术学院半导体薄片置于磁感应强度为半导体薄片置于磁感应强度为B 的磁中，磁场方向垂直于薄的磁中，磁场方向垂直于薄片，当有电流片，当有电流I 流过薄片时，在垂直于电流和磁场的方向上流过薄片时，在垂直于电流和磁场的方向上将产生电动势将产生电动势EH，这种现象称为霍尔效应。作用在半导体，这种
35、现象称为霍尔效应。作用在半导体薄片上的磁场强度薄片上的磁场强度B越强，霍尔电势也就越高。越强，霍尔电势也就越高。2-4-7 霍尔式传感器霍尔式传感器绪论绪论传感器与检测传感器与检测执行器执行器步进伺服系统步进伺服系统直流伺服系统直流伺服系统交流伺服系统交流伺服系统位置伺服与多轴位置伺服与多轴现场总线运动控制现场总线运动控制雕刻机控制系统雕刻机控制系统S120运动控制运动控制沈阳航空职业技沈阳航空职业技术学院术学院霍尔集成电路可分为线性型和开关型两大类。霍尔集成电路可分为线性型和开关型两大类。线线性型集成电路是将霍尔元件和恒流源、线性差动性型集成电路是将霍尔元件和恒流源、线性差动放大器等做在一个
36、芯片上，输出电压为伏级，比放大器等做在一个芯片上，输出电压为伏级，比直接使用霍尔元件方便得多。较典型的线性型霍直接使用霍尔元件方便得多。较典型的线性型霍尔器件如尔器件如UGN3501等。等。2-4-8 测速发电机测速发电机绪论绪论传感器与检测传感器与检测执行器执行器步进伺服系统步进伺服系统直流伺服系统直流伺服系统交流伺服系统交流伺服系统位置伺服与多轴位置伺服与多轴现场总线运动控制现场总线运动控制雕刻机控制系统雕刻机控制系统S120运动控制运动控制沈阳航空职业技沈阳航空职业技术学院术学院 直流测速发电机在自动控制系统和计算装置中直流测速发电机在自动控制系统和计算装置中可以作为测速元件、校正元件、解算元件和角可以作为测速元件、校正元件、解算元件和角加速度信号元件。它可以测量各种机械在有限加速度信号元件。它可以测量各种机械在有限范围内的摆动或非常缓慢的转速。范围内的摆动或非常缓慢的转速。
