武汉科技大学机械自动化学院：《数控原理 Numerical Control Principle》课程教学资源（PPT课件讲稿）第6章 位置检测装置

第6章位置检测装置 6.1栅述 62旋转变压器 63感应同步 64脉冲编码器 6.5光栅测量装置 6.6速度传感 67位置传感器

第6章 位置检测装置 6.1 概述 6.2 旋转变压器 6.3 感应同步器 6.4 脉冲编码器 6.5 光栅测量装置 6.6 速度传感器 6.7 位置传感器

本章重点、难点和知识拓展 本章难点:每种检测装置使用场合和安装方式。 本章重点:用于检测机床运动部件位置、速度的 各种检测装置及其工作原理。 知识拓展:数控机床常用的位置检测装置有光栅、 编码器、感应同步器、旋转变压器及磁栅等。从 测量的方式看有直接测量和间接测量;从测量装 置的原理和输出信号看有绝对式测量和增量式测 量及数字式测量和模拟式测量

本章重点、难点和知识拓展 本章重点：用于检测机床运动部件位置、速度的 各种检测装置及其工作原理。 知识拓展：数控机床常用的位置检测装置有光栅、 编码器、感应同步器、旋转变压器及磁栅等。从 测量的方式看有直接测量和间接测量；从测量装 置的原理和输出信号看有绝对式测量和增量式测 量及数字式测量和模拟式测量。 本章难点：每种检测装置使用场合和安装方式

6.1概述 611检测概述 位置检测装置是数控机床的重要组成部分。在闭环、 半闭环控制系统中,它的主要作用是检测位移和速度, 并发出反馈信号,构成闭环或半闭环控制。 匚软件了 输 速度控制 执行机构 机床 输入 CNC人 单元 位置检测 装置 装置输 出 强电控制 通 主运动 输出 道 辅助机能 装置 图6-1cNC系统的组成

图6-1 CNC系统的组成 6.1 概述 6.1.1检测概述 位置检测装置是数控机床的重要组成部分。在闭环、 半闭环控制系统中，它的主要作用是检测位移和速度， 并发出反馈信号，构成闭环或半闭环控制

手摇脉冲发生器 手插脉冲 机床强电箱及 RAM 发生器接口 各种开关信号 MDI/DPL 开关量信号 开关量信号 M6800 接口操作面板 输入接口 输出接口 AB(地址总线) CPU CB(控制总线) DB(数据总线) (MPU) 纸带阅读机 位置伺服LSI 程序存储器 及接口 ROM D/A F/V 时钟电路 插补控制器LSI 变换接口 脉冲编码盘 直流 速度控制单元 电机 图6-2富士通cNC系统原理图

6.1概述 图6-2富士通CNC系统原理图

6.1.2检测元件的作用与分类 数控机床对位置检测装置的要求 工作可靠,抗干扰能力强 2.满足精度和速度的要求; 3.易于安装,维护方便,适应机床工作环境; 4.成本低

6.1.2 检测元件的作用与分类 数控机床对位置检测装置的要求 1. 工作可靠，抗干扰能力强； 2. 满足精度和速度的要求； 3. 易于安装，维护方便，适应机床工作环境； 4. 成本低

位移检测装置的分类 增量式 数字式 绝对式 {= 光电盘 圆光栅 数码盘 测角 同步分解器 增量式{圆感应同步器 磁盘 模拟式 位移检测装置 多极同步分解器 绝对式了同步分解器组件 三重式圆感应同步器 数字式厂增量式一长光栅 绝对式—多通道透射光栅 测长 增量式 { 直线感应同步器 模拟式 磁尺 绝对式_多重式直线感应同步器

位移检测装置的分类 测角 测长 位 移 检 测 装 置 数字式 增量式 光电盘 圆光栅 绝对式 — 数码盘 模拟式 增量式 同步分解器 圆感应同步器 磁盘 绝对式 多极同步分解器 同步分解器组件 三重式圆感应同步器 长光栅 多通道透射光栅 直线感应同步器 磁尺 数字式 增量式 绝对式 模拟式 增量式 绝对式 多重式直线感应同步器 — — —

62旋转变压器 621旋转变压器的结构和工作原理 旋转变压器(又称同步分解器)是一种旋转式的小型 交流电机,它由定子和转子组成。图6-3所示的是一种 无刷旋转变压器的结构图,左边为分解器,右边为变 压器。旋转变压器是根据互感原理工作的

6.2 旋转变压器 6.2.1 旋转变压器的结构和工作原理 旋转变压器（又称同步分解器)是一种旋转式的小型 交流电机，它由定子和转子组成。图6-3所示的是一种 无刷旋转变压器的结构图，左边为分解器，右边为变 压器。旋转变压器是根据互感原理工作的

囪《努 5 1赵狐 6 10 图6-3无刷旋转变压器的结构图 1—电机轴;2一外壳;3-分解器定子;4—变压器定子绕组;5-变压 器转子绕组;6变压器转子;7变压器定子;8分解器转子;9—分 解器定子绕组;10分解器转子绕组

图6-3 无刷旋转变压器的结构图 1—电机轴；2—外壳；3—分解器定子；4—变压器定子绕组；5—变压 器转子绕组；6—变压器转子；7—变压器定子；8—分解器转子；9—分 解器定子绕组；10—分解器转子绕组

旋转变压器是根据互感原理工作的。它的结构设 计与制造保证了定子与转子之间的空气隙内的磁通分 布呈正弦规律,当定子绕组上加交流激磁电压时,通 过互感在转子绕组中产生感应电动势,其输出电压的 大小取决于定子与转子两个绕组轴线在空间的相对位 置θ角。两者平行时互感最大,副边的感应电动势也最 大;两者垂直时互感为零,感应电动势也为零

旋转变压器是根据互感原理工作的。它的结构设 计与制造保证了定子与转子之间的空气隙内的磁通分 布呈正弦规律，当定子绕组上加交流激磁电压时，通 过互感在转子绕组中产生感应电动势，其输出电压的 大小取决于定子与转子两个绕组轴线在空间的相对位 置θ角。两者平行时互感最大，副边的感应电动势也最 大；两者垂直时互感为零，感应电动势也为零

输入:U1= Minot输出:U2= KUIsin0= KVmsinot·sin0 Ur 定子 最大互感电压:U2= KVmsinot 转子 ) U 2 =0 0=0 =90 (b) 图6-4旋转变压器的工作原理图 式中:K变压比,即两个绕组匝数比Ww2;U1定子的激磁电压;Vm 定子的最大瞬时电压;o-励磁信号角频率;0一旋转变压器转角

图6-4旋转变压器的工作原理图 输入：U1=Vmsinωt 输出：U2=KU1sinθ=KVmsinωt ·sinθ 最大互感电压：U2=KVmsinωt 式中：K-变压比，即两个绕组匝数比W1/W2；U1-定子的激磁电压；Vm- 定子的最大瞬时电压；ω—励磁信号角频率；θ—旋转变压器转角