1. 数控机床常用的检测元件有哪些 简答
间接测量常用的检测元件一般包括:脉冲编码器、旋转变压器、圆感应同步回器、圆光栅和圆磁栅答。
间接测量装置是将检测装置安装在滚珠丝杠或驱动电动机轴上,通过检测转动件的角位移来间接测量执行部件的直线位移。
位置检测装置安装在执行部件前面的传动元件或驱动电动机轴上,测量其角位移,经过传动比变换以后才能得到执行部件的直线位移量,这样可以构成闭环伺服进给系统,如将脉冲编码器装在电动机轴上。
间接测量使用可靠、方便,无长度限制;其缺点是,在检测信号中加入了直线转变为旋转运动的传动链误差,从而影响测量精度。一般需对数控机床的传动误差进行补偿,才能提高定位精度。
除了以上位置检测装置,伺服系统中往往还包括检测速度的元件,用以检测和调节发动机的转速。常用的元件是测速发电机。
2. 简述测速发电机有哪些类型和它们各自的特点
测速发电机是输出电动势与转速成比例的微特电机。测速发电机的绕组和磁路经精确设计,其输出电动势E和转速n成线性关系,即E=Kn,K是常数。改变旋转方向时输出电动势的极性即相应改变。在被测机构与测速发电机同轴联接时,只要检测出输出电动势,就能获得被测机构的转速,故又称速度传感器。
为保证电机性能可靠,测速发电机的输出电动势具有斜率高、特性成线性、无信号区小或剩余电压小、正转和反转时输出电压不对称度小、对温度敏感低等特点。此外,直流测速发电机要求在一定转速下输出电压交流分量小,无线电干扰小;交流测速发电机要求在工作转速变化范围内输出电压相位变化小。
测速发电机广泛用于各种速度或位置控制系统。在自动控制系统中作为检测速度的元件,以调节电动机转速或通过反馈来提高系统稳定性和精度;在解算装置中可作为微分、积分元件,也可作为加速或延迟信号用或用来测量各种运动机械在摆动或转动以及直线运动时的速度。测速发电机分为直流和交流两种。
直流测速发电机有永磁式和电磁式两种。其结构与直流发电机相近。永磁式采用高性能永久磁钢励磁,受温度变化的影响较小,输出变化小,斜率高,线性误差小。这种电机在80年代因新型永磁材料的出现而发展较快。电磁式采用他励式,不仅复杂且因励磁受电源、环境等因素的影响,输出电压变化较大,用得不多。
用永磁材料制成的直流测速发电机还分有限转角测速发电机和直线测速发电机。它们分别用于测量旋转或直线运动速度,其性能要求与直流测速发电机相近,但结构有些差别。
交流测速发电机有空心杯转子异步测速发电机、笼式转子异步测速发电机和同步测速发电机3种。
异步测速发电机
①空心杯转子异步测速发电机:结构原理如图所示,主要由内定子、外定子及在它们之间的气隙中转动的杯形转子所组成。励磁绕组、输出绕组嵌在定子上,彼此在空间相差90°电角度。杯形转子是由非磁性材料制成。当转子不转时,励磁后由杯形转子电流产生的磁场与输出绕组轴线垂直,输出绕组不感应电动势;当转子转动时,由杯形转子产生的磁场与输出绕组轴线重合,在输出绕组中感应的电动势大小正比于杯形转子的转速,而频率和励磁电压频率相同,与转速无关。反转时输出电压相位也相反。杯形转子是传递信号的关键,其质量好坏对性能起很大作用。由于它的技术性能比其他类型交流测速发电机优越,结构不很复杂,同时噪声低,无干扰且体积小,是目前应用最为广泛的一种交流测速发电机。
②笼式转子异步测速发电机:与交流伺服电动机相似,因输出的线性度较差,仅用于要求不高的场合。
③同步测速发电机:以永久磁铁作为转子的交流发电机。由于输出电压和频率随转速同时变化,又不能判别旋转方向,使用不便,在自动控制系统中用得很少,主要供转速的直接测量用。
3. 常用的发电机传感器有哪些
将旋转物体的转速转换为电量输出的传感器。转速传感器属于间接式测量装置,可用机械、电气、磁、光和混合式等方法制造。按信号形式的不同,转速传感器可分为模拟式和数字式两种。前者的输出信号值是转速的线性函数,后者的输出信号频率与转速成正比,或其信号峰值间隔与转速成反比。转速传感器的种类繁多、应用极广,其原因是在自动控制系统和自动化仪表中大量使用各种电机,在不少场合下对低速(如每小时一转以下)、高速(如每分钟数十万转)、稳速(如误差仅为万分之几)和瞬时速度的精确测量有严格的要求。常用的转速传感器有光电式、电容式、变磁阻式以及测速发电机等。
光电式转速传感器 它分为投射式和反射式两类。投射式光电转速传感器的读数盘和测量盘有间隔相同的缝隙。测量盘随被测物体转动,每转过一条缝隙,从光源投射到光敏元件(见光电式传感器)上的光线产生一次明暗变化,光敏元件即输出电流脉冲信号(图1)。反射式光电传感器在被测转轴上设有反射记号,由光源发出的光线通过透镜和半透膜入射到被测转轴上。转轴转动时,反射记号对投射光点的反射率发生变化。反射率变大时,反射光线经透镜投射到光敏元件上即发出一个脉冲信号;反射率变小时,光敏元件无信号。在一定时间内对信号计数便可测出转轴的转速值(图2)。
变磁阻式转速传感器 它属于变磁阻式传感器。变磁阻式传感器的三种基本类型,电感式传感器、变压器式传感器和电涡流式传感器都可制成转速传感器。电感式转速传感器应用较广,它利用磁通变化而产生感应电势,其电势大小取决于磁通变化的速率。这类传感器按结构不同又分为开磁路式和闭磁路式两种。开磁路式转速传感器(图4a)结构比较简单,输出信号较小,不宜在振动剧烈的场合使用。闭磁路式转速传感器由装在转轴上的外齿轮、内齿轮、线圈和永久磁铁构成(图4b)。内、外齿轮有相同的齿数。当转轴连接到被测轴上一起转动时,由于内、外齿轮的相对运动,产生磁阻变化,在线圈中产生交流感应电势。测出电势的大小便可测出相应转速值。
4. 常用的转速测量传感器有哪些
常用的就是编码器,装在电机轴上,输出转速信号到信号采集模块。
5. 测速发电机的作用
测速发电机广泛用于各种速度或位置控制系统。在自动控制系统中作为检测速度的元件,以调节电动机转速或通过反馈来提高系统稳定性和精度;在解算装置中可作为微分、积分元件,也可作为加速或延迟信号用或用来测量各种运动机械在摆动或转动以及直线运动时的速度。
(5)常见的转速检测装置有测速发电机扩展阅读
分类
1、直流测速发电机
直流测速发电机广泛地应用于自动控制、测量技术和计算机技术等装置中。对直流测速发电机的主要要求是:
(1)输出电压要严格地与转速成正比,并且不受温度等外界条件变化的影响;
(2)在一定的转速下,输出电压要尽可能的大;
(3)不灵敏区要小。
2、发单极测速发电机
单极测速电机是指一个圆柱式或圆盘式电枢在极性不变的匀强磁场中旋转,并在电枢中感应电势的一种发电机。
3、无刷式测速发电机
无刷式测速发电机是指外定子通过外隔磁套筒固定在机座的内侧,永磁磁钢嵌放在各部分之间的夹槽中,内定子通过内隔磁套筒与右端盖固定的一种测速发电机。
6. 测量转速的方法有哪些各自的特点
变频器异步电动机特性转速的测量:
异步电动机转速的测量主要有测速发电机和光电数字测速等方法。
(1)测速发电机
测速发电机测量电机转速是一种应用较早的转速测量方法。它是利用直流发电机输出电压与转速成正比的原理,在被测电动机轴上安装一台小型直流发电机即测速发电机,根据测速发电机的输出电压,间接地获得被测电动机的稳态转速和转速变化规律。这种方法由于动态响应较慢,只能用于稳态测量或缓变过程的测量。但是,当转速较低时,测速发电机会进入非线性区而产生较大误差。
(2)光电数字测速
光电数字测速是通过转速传感器将光信号变为与转速有关的电信号,从而测量电机转速的一种方法。转速传感器主要有光电码盘或光栅,它们都能产生与速度相关的脉冲式电信号,由于光栅的分辨率很高,能够达到较高的测量精度。
利用转速传感器产生的信号进行测速有测频法和测周法两种方法。所谓测频法是指测量标准单位时间内与转速成正比的脉冲数来测定转速,其测速波形如图2-17所示,这种方法适合于转速较髙时的测量。而测周法与测频法相反,是通过测量产生一个电脉冲信号 (即电机转过固定的角位移)所需要的时间来测定转速,这种方法对于低转速测量较为合适。
7. 电机测速的几种方法及分析
1、有刷直流测速方法:
永磁直流测速发电机有其灵敏度高,线性误差小,受温度变化的影响较小,结构简单,耐振动冲击,极性可逆等优点,但由于电刷和换向器的存在带来一些弊病:如可靠性差,使用环境受到限制,电刷与换向器的摩擦,增加了被测电机的粘滞转矩;电刷的接触压降造成了输出低速时的不灵敏区。
2、无刷直流测速方法:
刷直流测速发电机从根本上取消了电刷与换向器这种接触装置,改善了测速发电机的性能,提高了运行的可靠性。是直流测速机的一个发展方向。
产品的无刷化已成为一种明显的发展趋势。特别是电子技术的发展,使其测速电路的集成化程度有了迅速提高,赋予新型机电一体化方波无刷直流测速发电机更强的生命力。
无刷直流测速发电机还有诸如霍尔无刷直流测速发电机,环形转子无刷直流测速发电机及二极管整流型无刷直流测速发电机等。主要有霍尔无刷直流测速发电机和新型机电一体化方波无刷直流测速发电机两种类。
3、MT法测速
该方法属于数字式测速,通常由光电脉冲编码器,直线光栅尺,感应同步器,旋转变压器,直线磁栅尺等传感器来完成。其基本原理是:电机每转一圈,传感器输出的脉冲数一定,随着电动机转速和输出脉冲频率的不同,频率与转速成正比,能测量其频率,通过软件计算就能得到速度,鉴相电路还能同时反映实际转速的方向。
该类转子位置传感器发出的脉冲信号,可在可编程计数器8253的配合下,基于微机系统采用MT法对电机转速实现高精度的数字测量,这类传感器一般都输出两组相位相差90°的脉冲序列A,B,根据A,B的相位关系可以鉴别电机转向,同时还可以进行四倍频处理,以减少通过MT法获取速度反馈信号的纹波。
(7)常见的转速检测装置有测速发电机扩展阅读
电机测速的分类
1、空心杯转子异步电机测速发电机:
转子不转时,励磁后由杯形转子电流产生的磁场与输出绕组轴线垂直,输出绕组不感应电动势;转子转动时,由杯形转子产生的磁场与输出绕组轴线重合,在输出绕组中感应的电动势大小正比于杯形转子的转速,而频率和励磁电压频率相同,与转速无关。
2、笼式转子异步电机测速发电机:
与交流伺服电动机相似,因输出的线性度较差,仅用于要求不高的场合。
3、同步电机测速发电机:
以永久磁铁作为转子的交流发电机。由于输出电压和频率随转速同时变化,又不能判别旋转方向,使用不便,在自动控制系统中用得很少,主要供转速的直接测量用。
8. 常见的转速传感器有哪三大类
转速传感器由磁敏电阻作感应元件,是新型的转速传感器。核心部件是采用磁敏电阻作为检测的元件,再经过全新的信号处理电路令噪声降低,功能更完善。通过与其它类型齿转速传感器的输出波形对比,所测到转速的误差极小以及线性特性具有很好的一致性.感应对象为磁性材料或导磁材料,如磁钢、铁和电工钢等。当被测体上带有凸起(或凹陷)的磁性或导磁材料,随着被测物体转动时,传感器输出与旋转频率相关的脉冲信号,达到测速或位移检测的发讯目的。
磁场中有一个霍尔半导体片,恒定电流I从A到B通过该片。在洛仑兹力的作用下,I的电子流在通过霍尔半导体时向一侧偏移,使该片在CD方向上产生电位差,这就是所谓的霍尔电压。
9. 测速发电机的简介
tachogenerator
为保证电机性能可靠,测速发电机的输出电动势具有斜率高、特性成线性、无信号区小或剩余电压小、正转和反转时输出电压不对称度小、对温度敏感低等特点。此外,直流测速发电机要求在一定转速下输出电压交流分量小,无线电干扰小;交流测速发电机要求在工作转速变化范围内输出电压相位变化小。
测速发电机广泛用于各种速度或位置控制系统。在自动控制系统中作为检测速度的元件,以调节电动机转速或通过反馈来提高系统稳定性和精度;在解算装置中可作为微分、积分元件,也可作为加速或延迟信号用或用来测量各种运动机械在摆动或转动以及直线运动时的速度。测速发电机分为直流和交流两种。
10. 数控机床间接测量常用的检测元件有哪些
间接抄测量常用的检测元件一般包括:脉冲编码器、旋转变压器、圆感应同步器、圆光栅和圆磁栅。
间接测量装置是将检测装置安装在滚珠丝杠或驱动电动机轴上,通过检测转动件的角位移来间接测量执行部件的直线位移。
位置检测装置安装在执行部件前面的传动元件或驱动电动机轴上,测量其角位移,经过传动比变换以后才能得到执行部件的直线位移量,这样可以构成闭环伺服进给系统,如将脉冲编码器装在电动机轴上。
间接测量使用可靠、方便,无长度限制;其缺点是,在检测信号中加入了直线转变为旋转运动的传动链误差,从而影响测量精度。一般需对数控机床的传动误差进行补偿,才能提高定位精度。
除了以上位置检测装置,伺服系统中往往还包括检测速度的元件,用以检测和调节发动机的转速。常用的元件是测速发电机。