典型位置检测装置有哪些结构特点？

2017-03-03 09:52分类：电工基础知识阅读：

(1)感应同步器感应同步器根据用途和结构不同分为直线式和旋转式。直线式由定尺和滑尺组成，旋转式由定子和转子组成，前者用于测量直线位移，后者用于测量旋转角度。感应同步器是一种电磁式位置检测元件。直线感应同步器由作相对平行移动的定尺和滑尺组成，定尺和滑尺之间有0. 25 ±0. 05mm的均匀气隙。定尺安装在机床导轨上，其长度大于被检测件的长度，滑尺较短，安装在运动部件上。

定尺和滑尺均由基板（钢或铝合金板）、平面绕组和保护屏蔽层等部分组成。基板主要用于增强感应同步器的强度。定尺保护层为耐切削液涂层，滑尺保护层为一层带绝缘的铝箔，起静电屏蔽作用。

平面绕组是感应同步器的关键部分，在定尺上是一个连续不断的矩形绕组，滑尺上分布两个长度方向相差 ¹/₄个节距的正弦绕组和余弦绕组。绕组是将铜箔用绝缘粘合剂贴在基板上，并用印刷腐蚀制成的。

感应同步器安装时，两尺保持平行。由于感应同步器工作条件较差，安装使用时应加强防护，最好使用防护带将尺面覆盖起来，以保证检测可靠。

(2)旋转变压器旋转变压器是一种间接测量装置，具有结构简单、动作灵敏、工作可靠、对环境条件要求低、输出信号幅值大和抗干扰能力强等特点，在数控连续控制系统中应用广泛。旋转变压器又称为同步分解器，是一种控制用的微电机，结构与两相绕线式异步电动机相似，由定子和转子组成，如图4 -16所示。旋转变压器若装在数控机床的丝杠上，通过检测感应电动势可得到丝杠转角的大小，通过检测丝杠的转角值，可间接测得丝杠的直线位移量。旋转变压器的测量精度一般为10’- 30'。

(3)脉冲编码器脉冲编码器是一种把机械转角变为电脉冲的旋转式脉冲发生器，数控机床上常用的是光电脉冲编码器。光电编码装置由光源、聚光镜、光电盘、光拦板、光敏元件、整形放大电路和数字显示装置组成，其工作原理如图4 -17所示，光电盘装在回转轴上，轴的一端装有齿轮，与齿轮或齿条啮合时可带动光电盘转动；回转轴也可以直接与主轴、丝杠相连随之转动。光电盘转动时，光敏元件把通过光电盘和光拦板射来的光信号转换为电脉冲信号，经过整形、放大、分频、计数和译码后输出显示。由于每转发生的脉冲数一定，因此既可以表示回转角度，也可以换算成直线位移。根据光栅板上两条狭缝中信号的先后顺序，还可以判断光电盘的转动方向。

(4)磁尺磁尺位置检测装置是由磁性标尺、磁头和检测电路组成，其方框图如图4 -18所示。磁尺的工作原理与普通磁带的录磁和拾磁的原理是相同的。将一定周期变化的方波、正弦波或脉冲信号，用录磁磁头录在磁性标尺的磁膜上，作为测量的基准。检测时用拾磁磁头将磁性标尺上的磁信号转化成电信号，经过检测电路处理后，计量磁头相对磁尺之间的位移量。按其结构可分为直线磁尺和圆形磁尺，分别用于直线位移和角位移的测量。按磁尺基体形状分类的各种磁尺如图4 -19所示。

(5)光栅光栅是在透明玻璃上或金属镜面反光平面上刻制的平行、等距的密集线纹，由标尺光栅和指示光栅、光源、光电元件等组成。当两个光栅保持一定间隙平行放置，并且使刻线相互倾斜一个微小的角度，由于光的衍射作用，会产生明暗交替的干涉条纹，称为莫尔条纹，如图4 - 20。如果莫尔条纹的宽度为W，光栅节距为ω，则与刻线倾斜角0三者之间有以下关系：

由以上公式可见，较小的倾斜角可以获得较大的条纹宽度，所以莫尔条纹相当于将光栅的条纹放大了。通过光敏元件测量出莫尔条纹移动的数量，便可测出机械运动部件的位移量。光栅分为长光栅和圆光栅，分别用于测量直线位移和角位移。由于光栅对使用环境要求较高，通常大都用于精密定位的数控机床，此外在数显机床和经济型数控机床中也常采用这种检测装置。通常使用的光栅尺（增量式光电直线编码器）是一种结构简单、精度高的位置检测装置，图4 - 21是HEIDENHAIN增量式直线编码器的工作原理示意，与旧式光栅比较，这种光栅尺在以下方面有了很大改进：