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网赚直线位移传感器设计与分析

发布日期:2020-12-02 19:31

  直线位移传感器设计与分析。直线位移传感器设计与分析 张晓宇,叶子彬 【摘 要】【摘 要】在现代制造业中,直线位移的测量非常重要。目前的直线位 移量传感器有各自的优缺点,文章设计与分析一种基于变磁阻原理的直线位移 传感器,其结构

  直线位移传感器设计与分析 张晓宇,叶子彬 【摘 要】【摘 要】在现代制造业中,直线位移的测量非常重要。目前的直线位 移量传感器有各自的优缺点,文章设计与分析一种基于变磁阻原理的直线位移 传感器,其结构主要由初级和次级构成,具有无刷化、线性范围大、适应环境 能力强、结构简单、成本低等优点,适用于环境恶劣、可靠性要求高的位移测 量系统中。 【期刊名称】企业科技与发展 【年(卷),期】2018(000)009 【总页数】2 【关键词】【关键词】直线;位移;传感器 【基金项目】2017 年广东大学生科技创新培育项目“用于直线伺服系统的新型 直线位移传感器研制”(项目编号:Pdjh2017b0754)。 0 引言 随着科学技术的不断进步发展,人们对各种物理参数的测量要求越来越高。在 现代制造业中,直线位移测量也是非常重要的。网赚目前应用比较多的直线位移量 传感器有感应同步器式、电容式、电感式、光电式、光栅式、磁栅式、霍尔效 应式等。这些位移传感器各有优缺点,精度高的制造设备复杂、制造工艺复杂、 结构复杂、安装调试要求高、成本高,同时对使用环境要求严格,如光栅式直 线 所示);精度相对低的、线性范围小的,结构相对简单、 可靠性要求也高,但频率响应不高,快速动态测量很难适用,如电感式直线 所示)。 本文设计分析的是一种基于变磁阻原理的直线位移传感器,其结构主要由初级 和次级构成直线 所示),初级包括初级铁心及激磁、输出绕 组,次级仅为带齿的铁心,具有无刷化、精度高、可靠性高、线性范围大、适 应环境能力强、频率响应高、体积小、结构简单、价格低等优点,适合作为直 线位移检测元件用于无刷直线直流电机等直线伺服驱动电机系统中,也可用于 环境恶劣、可靠性要求高的位移测量系统中。 1 设计原理 本文设计分析的是一种基于变磁阻原理的直线位移传感器,根据法拉第电磁感 应原理可知,当激磁绕组(R1R2)施加交流励磁电压 ER1R2=Esinωt 时,两 个输出绕组(S1S3、S2S4)中分别产生感应电压,其幅值主要决定于初级、 次级齿间气隙磁导的大小,即随气隙磁导的变化而变化。次级移动一个齿距, 气隙磁导变化一个周期,则输出电压幅值就变化一个周期,次级移动一个周期, 输出电压幅值变化的周期数等于初级齿数,其电气原理图如图 4 所示。 2 设计分析 2.1 样机设计参数 磁阻式直线位移传感器主要技术参数有励磁电压、励磁频率、最大输出电压及 极对数等,设计参数有初次级槽数、初次级长度尺寸、气隙等。样机具体参数 见表 1。 2.2 结构设计 磁阻式直线位移传感器主要由初级和次级构成,初级包括初级铁心及励磁绕组、 正余弦输出绕组,次级仅为带齿的铁心,结构比较简单。为了保证磁阻式直线 位移传感器运行时的性能指标,必须保证初级、次级之间的气隙均匀,优化初 级、次级结构及安装型式,并合理选择直线导轨,选取气隙尺寸为 0.3 mm。 初级、次级铁芯仅由冲片组成,并用激光焊接或铆钉紧固,加工工艺简单,零 部件安装可靠,初级上面还有励磁绕组、正余弦输出绕组,材料选取漆包线, 绕线骨架选用尼龙材料注塑成型,套装在初级齿上。直线位移传感器整体结构 简单,零部件安装可靠,选材主要为硅钢片、漆包线及尼龙材料,因此对环境 适应能力非常强。 2.3 绕组设计 激磁绕组采用等匝集中绕组,每个初级齿上的匝数: N1=N/Z1 式中:N 为激磁绕组总匝数;Z1 为初级齿数。 两个输出绕组分别采用正弦分布绕组和余弦分布绕组。 正弦分布绕组匝数: Nsin=N0sin(i-1)αe 余弦分布绕组匝数: Ncos=N0cos(i-1)αe 式中:N0 为每个大齿上一相输出绕组可能的最大匝数。 3 信号处理应用 由于磁阻式直线位移传感器是一种模拟型机电元件,在实际中无法满足伺服系 统的数字化应用,因此要通过设计合适的接口电路,将模拟信号与控制系统数 字信号之间的相互转化得以实现。 美国 AD 公司的 AD2S90 作为模拟/数字转换器,与控制器之间采用同步串行 通信方式进行数据传输,具有如下的优点:①轴角信息提供两种输出方式,一 是绝对串行二进制输出(12 位),最高传输速率为 2Mbps;二是模拟增量式编 码器输出,网赚。A、B 和 NM 信号,相当于 1 个 1024 线增量式编码器。②分辨率 固定为 12 位,外围电路简单。③串行芯片价格便宜,仅为并行芯片的 1/5~ 1/100。基于以上优点,AD2S90 的分辨率固定,因此几乎不必设置任何外围 电路,而只需提供正常的工作电源,转换器就能正常运行(如图 5 所示)。 4 结语 本文设计分析的直线位移传感器结构简单,所用材料主要为硅钢片、漆包线及 工程塑料,除了具有线性范围大、频率响应高、成本低等优点外,对环境适应 能力也非常强,可用于环境温度较高或较低的场合,也可用于高振动、冲击的 环境。 参考文献 [1]薛山,温旭辉,徐志捷.基于 AD2S90 的数字旋转变压器[J].电工技 术杂志,2003(9):102-104. [2]李永清,李振波,申安安,等.高可靠直线位移传感器[J].仪表技术与 传感器,2007(12):12-13. [3]曲家骐,王季秩.伺服控制系统中的传感器[M].北京:机械工业出版 社,1998. [4]张晓宇.用于伺服驱动系统的无刷旋转变压器仿真设计[J].湖南工程学 院学报:自然科学版,2013,23(1):21-23.