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| 微特電機論文：位置和速度傳感器的概述 |
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現(xiàn)代高精度數(shù)控機床等機電一體化產(chǎn)品，對伺服系統(tǒng)的要求越來越高。高性能伺服電動機、控制器、變流器及高性能位置和速度傳感器等都是伺服系統(tǒng)不可缺少的組成部分，特別是高響應(yīng)能力，高精度的傳感器是伺服系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)。在某種意義上說，機電一體化產(chǎn)品的性能優(yōu)劣主要取決于傳感器的性能。目前，伺服驅(qū)動已由DC：伺服電動機轉(zhuǎn)同AC伺服電動機，并且Ac伺服技術(shù)已成為伺服驅(qū)動運動控制的豐流。由于這種轉(zhuǎn)變，也不可避免地給安裝在電動機軸上的傳感器帶來某
變化和新發(fā)展。如對永磁交流伺服電動機磁極位置檢測及其相關(guān)處理技術(shù)，就是以往伺服傳感器所未遇到的．
在實際中，為研究方便，現(xiàn)將檢測裝置做簡要分類。按安裝位置及耦合方式分為直接檢測和間接險測。速度和位置傳感器大都安裝在伺服電動機軸的非負載側(cè)通過檢測電動機軸的轉(zhuǎn)角和角速度來問接反映運動機構(gòu)的直線化移和移動速度這就是通常所說的半閉環(huán)控制方式，也就是間接檢測。問接方式簡單可靠，被檢測位移無長度限制。缺點是旋轉(zhuǎn)運動變直線運動的誤差不在閉環(huán)內(nèi)，影響最終位移檢測精度，在要求很高時，需要對傳動鏈誤差進行補償。塒于半閉環(huán)控制來講，元件安裝在電動機軸上，所以傳感器也應(yīng)該是旋轉(zhuǎn)運動形式的，對于全閉環(huán)控制系統(tǒng)來講，由于速度和位置傳感器是安裝在平移運動機構(gòu)L，所以速度和位置傳感器電相應(yīng)的具有做直線移動的形式，這稱為直接檢測：其檢測精度主要取決于檢測感器的精度，無伺服傳動鏈的直接影響。但檢測裝置要與被檢測的行程等長，這對伺服距離是一個很大的限制，而接長傳感距離對其安裝技術(shù)要求很高。因此，
介紹的位置傳感器都具有隨電動機軸一起作旋轉(zhuǎn)運動的性質(zhì)，同時，對于檢測直線位移的傳感器也一并作介紹。
按檢測位移(或轉(zhuǎn)角)的計算方法分為增量式和****式兩種。所謂增量檢測方式只測量位移增量，每移動一個位移測量單位就給出一個相應(yīng)的測量輸出信號這種方式的優(yōu)點是裝置比較簡單，位移中的任何一點都呵以是測量的起點。但也存在一些缺點，例如，在此類傳感方式下，移動的距離足靠測量結(jié)果的輸出信號計數(shù)后而讀出的，如果計數(shù)有誤，此后的測量結(jié)果就將全錯誤了。另外．在系統(tǒng)發(fā)生故障(如斷電等)時，由于沒有記憶能力，不能恢復(fù)故障前所在的位置。待故障排除后，必須將被檢測機構(gòu)移至起點，重新計數(shù)才能找到故障前的正確位置。在大量使用這種檢測方式的伺服裝置所組成的生產(chǎn)線中，復(fù)位是非常麻煩的。****式檢測方式克服了增量方式的缺點，它的任何一個被檢測的位置都以同一個固定的零點做基準參考點，對應(yīng)著一個確定的數(shù)值。也就是說，輸出數(shù)值是軸位置的單值函數(shù)，在一轉(zhuǎn)360。范圍內(nèi)，兩者具有一一對應(yīng)的關(guān)系。這種方式的好處在于，在故障停電數(shù)據(jù)丟失或在運行時雖然通電，但無數(shù)據(jù)讀出的情況下，由于軸位置和數(shù)據(jù)的一一對應(yīng)關(guān)系，軸位置便能保留和記憶，一旦供電后就可以從停止前的位置開始正常運行了。其缺點是，在把位置****信號進行采樣處理時，由于延遲時間的存在，故不適應(yīng)高速控制的需要。如果把位置****信號進行并行傳輸，雖然可以提高工作速度，但引線增多，也不便于實際應(yīng)用。采用****檢測方式，如果對分辨率要求愈高，其信道就愈多，結(jié)構(gòu)也更加復(fù)雜。
若按檢測信號的類型來說，可分為模擬式和數(shù)字式兩大類。模擬式檢測是直接對被檢測量進行檢測，無須量化處理，在小量程內(nèi)可以實現(xiàn)高精度檢測；數(shù)字式檢測的特點是，被檢測量量化之后，可以轉(zhuǎn)化為脈沖個數(shù)，便于處理與顯示，檢測精度取決于檢測單位，與量程基本無關(guān)，檢測裝置較簡單，數(shù)字信號抗干擾能力強。
按運動形式可分為旋轉(zhuǎn)型和直線型檢測裝置。上面所談到的間接檢測方式，由傳感器安裝在電動機或絲杠的軸端，所以都是采用旋轉(zhuǎn)式檢測器，而在直接檢測方式中，都采用直線型傳感器。
按照信號產(chǎn)生及轉(zhuǎn)換的原理可分為光電效應(yīng)、光柵效應(yīng)、電磁感應(yīng)原理、壓電效應(yīng)、壓阻效應(yīng)、磁阻效應(yīng)、霍爾效應(yīng)等類檢測裝置。
由上述可知，伺服系統(tǒng)中所采用位置與速度傳感器種類很多，特性各異，以其見長的特性，在不同的歷史時期，不同的領(lǐng)域，在伺服系統(tǒng)中得到了應(yīng)用�，F(xiàn)在把它們的分類列于表3—1中，并就其中最常用的幾種檢測裝置作較詳細的說明。
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