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测角系统与编码器
2017-11-23

高精度测角系统及编码器——圆感应同步器

  高精度测角系统及编码器的传感探头是圆感应同步器,圆感应同步器是一种电磁感应位置检测元件,由定、转子两个分部件组成,通过定、转子多极平面绕组的互感随位置变化的电磁感应原理实现高精度角度测量。圆感应同步器是一种以金属为基体的传感元件,从而使得基于它的整个测角系统具有极高的可靠性,基于圆感应同步器的高精度测角系统及编码器的特性主要体现在如下几个方面:
(1)测角精度高,可达到±3″(峰峰值6″)。
(2)对温度的影响不敏感,可在-40°~+85°的温度范围内工作,其中传感器探头部分可承受不低于-55°~+100°的工作温度。
(3)耐强冲击,振动。
(4)耐真空,可在1×10-3Pa的真空环境下正常工作。
(5)耐油、液体、灰尘、污垢、盐雾等。
  鉴于圆感应同步器的诸多优点,基于它的测角系统在国内、外历来为军方角度传感器的首选,尤其在美、日、欧等发达国家的航空航天领域被广泛应用。世界闻名的哈勃望远镜内部就采用了圆感应同步器作为角度传感元件。
  基于圆感应同步器的高精度测角系统及编码器可广泛应用在如下领域:
  回转工作台、各类机床设备、惯导测试转台、电机、天文望远镜、惯性导航系统等。
一、测角系统
  测角系统包括传感探头以及处理电路(含测角盒与前放盒)两个部件,传感探头即圆感应同步器,其基体为铝材,又包括定子、转子两部分,其中定子安置在固定位置上,转子安装在旋转轴上,通过转子与定子的相对旋转运动所引起的电磁信号变化进行角度的测量。
  测角系统工作时,输出代表角度值的RS422串口信号(或A、B、Z相脉冲信号),传感器每周有一个机械绝对零位(选择RS1或ZS1触发通信模式即可实现此功能)。
  主要性能指标:
  (1)测角精度:±3″~±15″(峰峰值6″~30″)。
  (2)转角范围:360°连续
  (3)工作温度:0℃~50℃(C级);-20℃~55℃(I级); 
 
1.1、系统组成
 
1.2、产品使用说明及参数规格表
1、传感器探头; 2、线缆L1; 3、线缆L2;
4、前放盒; 5、线缆L3; 6、测角盒;
7、线缆L4。   (1~7各部件在测角系统中的分布可见图1.1)
 
(1)传感探头分为两部分:定子和转子,其中定子安装在固定台体上,转子安装在转轴上,传感探头的信号输出端在定子上,激励端根据具体传感探头型号可在转子上,也可在定子上(见表1.3)。
(2)传感探头上的激励端通过线缆L1与前放盒连接;传感探头上的信号输出端通过线缆L2与前放盒连接。
(3)前放盒通过线缆L3与测角盒连接,测角盒引出线缆L4(电源)及DB15通信端子。
 
 
 
  客户端的电源线缆L4及DB15通信端子接线定义如下:
  注:(1)串口输出线应自制,其中T422-、T422+、CLOCK-、CLOCK+(或A-、A+、B-、B+、Z-、Z+)要用双绞屏蔽线(屏蔽层接外壳),
      输出线中不要引出SIN信号(14脚)和AGND信号(15脚)。
    (2)CLOCK-、CLOCK+属于一对差分信号,其电平信号与RS422/485兼容。
    (3)SIN信号(14脚)与信号参考地(15脚)作为测试引脚,便于用户监测当前模拟信号;
  注:表中产品型号前有×表示为无刷型;无×表示为转子出线型;定、转子的DS、LS等参数在产品中所指代的机械位置可见测角系统组成图1.1。
  注:当选择RS1或ZS1触发模式时,系统将具备绝对零位功能。
  实现方式为在传感器探头的定子上放置1个光电开关,在转子上放置1个遮光片,每当转子旋转带动遮光片经过光电开关时将形成一次触发,即以传感器探头就近光电开关的一个电气零点为绝对零点开始计数,此绝对零点的重复性由传感器探头保证,可在1″以内。
  1.3、选型示例
  例:T7—A2—RS1—I—L1(1)—L2(1)—L3(1.5)—L4(1.5)
  表示当前选用的是T7型传感器探头,精度等级为A2级,触发通信模式为RS1,温度等级为I,传感器探头到前放盒的激励线缆L1、信号输出线缆L2的长度均为1米,前放盒到测角盒线缆L3的长度为1.5米,测角盒引出的电源线缆L4的长度为1.5米。
 
  注:在选型过程中,型号和精度等级参照表1.3,触发通信模式、温度等级参照表1.4,线缆L1与线缆L2的标配长度为1米;线缆L3与线缆L4的标配长度为1.5米。
 
二、编码器
  YDK9型编码器的基体材料为铝质,轴为钢质,当轴旋转时,系统输出代表角度值的RS422串口信号(或A、B、Z相脉冲信号),编码器每周有一个机械绝对零位(选择RS1或ZS1触发通信模式即可实现此功能)。
2.1系统组成
 
2.2、产品使用说明及参数规格表
1、编码器探头; 2、线缆L1; 3、测角盒;
4、线缆L2。   (1~4各部件在YDK9编码器系统中的分布可见图2.1)
(1)YDK9编码器系统分为两部分:编码器探头和测角盒,其中编码器探头的旋转轴与用户的转轴配合,轴孔配合公差带建议基轴制H7/h6,编码器的旋转轴上端可采用双螺母的方式将编码器旋转轴固定,以防轴向串动。编码器探头的弹性连接片与用户固定面通过螺钉进行紧固连接,在螺钉未紧固时弹性连接片与用户固定面的预紧力间隙建议为0.2mm-0.35mm。
具体安装要求见图2.1。
(2)编码器探头上的引出线缆L1与测角盒连接;
(3)测角盒引出线缆L2(电源线缆)及DB15通信端子。
  客户端的电源线缆L2及DB15通信端子接线定义如下:
  注:(1)串口输出线应自制,其中T422-、T422+、CLOCK-、CLOCK+要成对双绞,输出线中不要引出SIN信号。
    (2)CLOCK-、CLOCK+属于一对差分信号,其电平信号与RS422/485兼容。
    (3)SIN信号(14脚)与信号参考地(15脚)作为测试引脚,便于用户监测当前模拟信号;
2.3、选型示例
  例:YDK9—A2—RS1—C—L1(2)—L2(1.5)
  表示当前选用的是YDK9型编码器,精度等级为A2级,触发通信模式为RS1,温度等级为C级,编码器到测角盒的线缆L1长度为2米、测角盒引出的电源线缆长度L2为1.5米。
  注:在选型过程中,型号、精度等级及温度等级参照表2.3,触发通信模式参照上节测角系统中的表1.4,线缆L1的标配长度为2米;线缆L2的标配长度为1.5米。
 

 
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