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旋轉變壓器與光電編碼器區別及工作原理
點擊次數：902 發布時間：2023-12-29
旋轉變壓器與光電編碼器是目前伺服領域應用的測量傳感器。
一、伺服系統
又稱為隨動系統，精確的跟隨或者復現某個過程的反饋系統。
使物體的位置、方位、狀態等輸出被控量能夠跟隨目標（設定）的任意變化的自動控制系統
1.伺服電機的三種控制方式
①速度控制-模擬量
通過模擬量的輸入或脈沖的頻率進行轉動速度的控制。
②轉矩控制-模擬量
通過改變模擬量的設定或通過通訊方式改變對應的地址的數值來改變設定的力矩大小。
③位置控制-脈沖量
通過外部輸入的脈沖的頻率來確定轉動速度的大小，通過脈沖的個數來確定轉動的角度
也有些伺服可以通過通訊方式直接對速度和位移進行賦值
2.伺服電機的控制
伺服電機一般為三個環控制，就是3個閉環負反饋PID調節系統。
從內到外分別是電流環、速度環、位置環。
3.幾個量的區別、聯系
①模擬量：在時間和數值上都是連續變化的信號（比如電壓、電流）。
經過抽樣量化后就是數字量。
②數字量：在時間和數值上都是離散信號。其表示的信號則為數字信號
數字量是由0和1組成的信號，經過編碼形成有規律的信號。
③脈沖量：在瞬間電壓或電流由某一值躍變到另一值的信號量。
在量化后，其連續規律的變化就是數字量
如果其由0變成某一固定值并保持不變，其就是開關量
④開關量：開關量只有兩種狀態，0/1，包括開入量和開出量，反映的是狀態。
二、旋轉變壓器
簡稱旋變，是一種輸出電壓隨轉子轉角變化的信號元件。
勵磁繞組以一定頻率的交流電壓勵磁，輸出繞組的電壓幅值與轉子轉動角度
①正余弦函數關系 ，②或保持一定比例關系，③或成線性關系（一定轉角范圍）
1.磁阻式旋轉變壓器
①磁阻式旋轉變壓器輸出繞組的電壓幅值與轉子轉角成正余弦函數關系。
②勵磁繞組和輸出繞組安裝在定子槽，勵磁繞組和輸出繞組的繞線不一樣。
③兩相的輸出信號彼此相差90度。電壓幅值與轉角作正余弦變化。
④轉子繞組隨電機旋轉，兩個相差90度定子繞組固定，繞組就形成了一個具有角度依賴系數的變壓器。
⑤通過調解兩個信號，可獲得電機的角度位置信息。
2.旋變的輸入輸出電壓 函數關系：
設轉子轉動的角度為θ，勵磁頻率為f，Ea為信號幅度，時間為t
（勵磁輸入電壓）E（r1-r2） = Ea*Sin（2π*f*t）
設傳輸比為K，設轉子偏離原點角度為θ
（繞組輸出電壓）E（s1-s3） = K*Ea*Sin（2π*f*t）Cosθ
（繞組輸出電壓）E（s2-s4） = K*Ea*Sin（2π*f*t）Sinθ
旋轉變壓器的變壓比：是指在規定勵磁條件下，最大空載輸出電壓的基波分量與勵磁電壓的基波分量之比。
三、光電編碼器
光電編碼器的主要工作原理為光電轉換，是一種通過光電轉換將輸出軸的機械幾何位移量轉換為脈沖或數字量的傳感器。
構成：光柵盤和光電檢測裝置
工作原理：光柵盤與電動機同軸使電機旋轉帶動光柵盤旋轉，光電檢測裝置輸出脈沖信號，根據該信號計算轉速。
種類：刻度方法和信號輸出形式的不同可分為增量型、絕對型和混合型。
1.增量式編碼器
①工作原理：光電轉換
②輸出的是A、B、Z三組方波脈沖，其中A、B兩脈沖相位差相差90度以判斷電動機的旋轉方向，Z脈沖為每轉一個脈沖以便于基準點的定位。
2. 絕對式編碼器
①工作原理：光電轉換
②但其輸出的是數字量，在碼盤上有若干同心碼道，碼道由透光和不透光的扇形區間交叉構成，碼道數是其碼盤的二進制數碼位數，碼盤的兩側是光源和光敏元件，碼盤位置的不同光敏元件受光情況不同輸出不同二進制數，來判斷碼盤位置。
四、小結
①光電編碼器直接輸出數字信號，處理簡單，容易提高分辨率，缺點不耐沖擊，不耐高溫，易受輻射干擾。
②旋轉變壓器具有耐沖擊、耐高溫、耐油污、高可靠、長壽命等優點，其缺點是輸出為調制的模擬信號，輸出信號解算較復雜。