角度傳感器發(fā)展動向
常立斌（西安微電機研究所）
【摘要】近年來，角度傳感器作為自動控制系統(tǒng)的重要元件得到了迅速發(fā)展。本文闡述模擬式角度傳感器、數(shù)字式角度傳感器及混合式角度傳感器的發(fā)展概況，并指出角度傳感器的發(fā)展趨勢。
【敘 詞】角度傳感器模擬數(shù)字混合發(fā)展動向
1引言
隨著自動控制系統(tǒng)技術水平的提高，角度傳感器作為自動控制系統(tǒng)的重要元件得到了迅速的發(fā)展。實際上，系統(tǒng)的發(fā)展過程也就是角度傳感器的發(fā)展過程，角度傳感器采用永磁或光學等原理，其處理信號方式有模擬式和數(shù)字式，混合式傳感器則介于兩者之間。模擬式角度傳感器
模擬式角度傳感器理論上有無窮大的分辨力，能提供理想的速度信號，特別在超低速時具有高抗干擾能力，高穩(wěn)定性。
1.1自整角機
近年來，自整角機在工業(yè)機器人、計算機輔助制造(cam)、工廠自動化(fa)、數(shù)控機床等工業(yè)領域得到越來越多的應用。自整角機是模擬型機電元件，為適應測量系統(tǒng)、伺服系統(tǒng)數(shù)字化和普遍采用微處理器的要求，采用了接口技術，以實現(xiàn)自整角類信號模擬量與數(shù)字量之間的相互轉(zhuǎn)換。s/d（自整角機／數(shù)字）轉(zhuǎn)換或其逆轉(zhuǎn)換的小型固態(tài)混合式集成電路模塊的開發(fā)應用，使固態(tài)自整角發(fā)送機、固態(tài)控制式變壓器、固態(tài)控制武差動發(fā)送機等成為一部分機電型自整角機產(chǎn)品的更新?lián)Q代產(chǎn)品，在數(shù)字化系統(tǒng)中發(fā)揮其固有優(yōu)勢，從而增強了與其它數(shù)字式位置傳感元件進行競爭的能力。
1.2旋轉(zhuǎn)變壓器
旋轉(zhuǎn)變壓器分為正余弦旋轉(zhuǎn)變壓器、線性旋轉(zhuǎn)變壓器、比例式旋轉(zhuǎn)變壓器三種基本類型。多極雙通道旋轉(zhuǎn)變壓器是發(fā)展起來的一類新型高精度角度檢測和解算元件，它用電氣變速代替機械變速。提高了系統(tǒng)的精度，簡化了系統(tǒng)的結(jié)構。旋轉(zhuǎn)變壓器發(fā)展迅速，其精確度以千倍百倍數(shù)量級的速度提高，并且，演變和發(fā)展出許多系列，其中有多極旋變、感應同步器、移相器、多極移相器以及大大小小的特殊品種。
國外旋變是以提高精度、帶溫度補償繞組、采用盤式、環(huán)形結(jié)構和無接觸式為發(fā)展方向。國外的多極旋變已經(jīng)有了突破性進展，出現(xiàn)了“游標式旋變”，即無接觸式多極旋變。為適應高精度軸角或直線位移檢測數(shù)字顯示和控制系統(tǒng)信號反饋的需要，已有雙通道和三通道旋變一數(shù)字轉(zhuǎn)換器(r/d)，它可直接與nc系統(tǒng)總線接口�，F(xiàn)在，自動控制系統(tǒng)中不斷應用旋變機組，機組是將幾種控制電機安裝在一個機殼中，共用一軸，體積小，可靠性高。
歐美國家使用的多極旋變多于日本，現(xiàn)在基本上是無刷型的。1988年日本旋變市場銷售10萬臺，產(chǎn)值15～25億日元；而現(xiàn)在日本的交流伺服電機中，百分之二十的同步型、百分之九十的非同步型安裝了旋轉(zhuǎn)變壓器。
1.3感應同步器
國外感應同步器的發(fā)展主要針對提高產(chǎn)品精度、縮小尺寸、改善安裝，采用長短距繞組感應同步器、雙排繞組感應同步器、多層繞組感應同步器、雙通道組裝式感應同步器及盤式結(jié)構感應同步器等，并已有感應同步器／數(shù)字轉(zhuǎn)換器(i/d)，它可直接與nc系統(tǒng)總線接口。
1.4感應移相器
它是正余弦旋變的一種特殊應用。隨著伺服系統(tǒng)的高精度和高可靠性的發(fā)展，數(shù)字式相位控制系統(tǒng)的應用愈來愈廣泛。近年開發(fā)研制的磁阻式多極移相器是一種基于磁阻變化原理而設計的新型元件，它可以在較小機座號上實現(xiàn)多極，其精度高于相同尺寸的傳統(tǒng)多極電機。它可應用于高速數(shù)控機床，高空定位跟蹤系統(tǒng)以及“全天候”的測角系統(tǒng)等。按照一般工作原理來分，磁阻式多極移相器主要用于相位控制位置數(shù)字讀出系統(tǒng)和相位移控制數(shù)字伺服系統(tǒng)。模擬傳感器的特性及遠景如表1所示。
2數(shù)字式角度傳感器
隨著電子技術的飛躍發(fā)展，工業(yè)用機器人、數(shù)控機床等位暨控制、進給控制、打印機，辦公自動化設備，編碼器的使用日益增多。編碼器根據(jù)角度與位置產(chǎn)生脈沖信號，由于處理脈沖信號的電子回路高功能化、半導體存儲器的大容量化、運算處理的高速化，使安裝到自動控制系統(tǒng)中的編碼器具有更****的功能。市場需求則向高分辨率、高速響應、高功能化低成本化的方向發(fā)展。對于低成本化，則以具體應用為前提，重視經(jīng)濟性要求。
|
