依靠互感原理的位置測(cè)量設(shè)備包括旋轉(zhuǎn)變壓器、線性可變差動(dòng)變壓器(LVDT) 和感應(yīng)編碼器。其中兩項(xiàng)技術(shù)——旋轉(zhuǎn)變壓器和 LVDT——基于變壓器的構(gòu)造和運(yùn)行。
對(duì)于 LVDT,電壓施加到初級(jí)繞組,并通過鐵磁芯在位于初級(jí)繞組兩側(cè)的兩個(gè)次級(jí)繞組中感應(yīng)。距離由兩個(gè)次級(jí)繞組輸出的差分電壓決定,方向由輸出電壓與初級(jí)電壓同相還是異相決定。
對(duì)于旋轉(zhuǎn)變壓器,旋轉(zhuǎn)變壓器將電壓施加到位于轉(zhuǎn)子上的初級(jí)繞組。然后,定子上的兩個(gè)次級(jí)繞組(以正弦和余弦方向呈 90 度定向)中會(huì)感應(yīng)出電壓。位置由次級(jí)繞組中的電壓比確定,方向由分析哪個(gè)次級(jí)電壓(正弦或余弦)領(lǐng)先來確定。(絕對(duì)式光電編碼器)
電感式編碼器與 LVDT 和旋轉(zhuǎn)變壓器類似,但它們不使用傳統(tǒng)繞組,而是使用制造在印刷電路板上的扁平線圈(有時(shí)稱為“走線”)。旋轉(zhuǎn)感應(yīng)編碼器包含兩個(gè)主要部分 - 定子(也稱為傳感器)和轉(zhuǎn)子(也稱為目標(biāo))。
定子包含一個(gè)發(fā)射器線圈和兩個(gè)(或有時(shí)更多)接收器線圈,印刷在電路板上 - 或者在某些情況下直接印刷在定子基板上。接收器線圈經(jīng)過印刷,可以產(chǎn)生正弦波和余弦波。在許多設(shè)計(jì)中,用于信號(hào)處理的電子電路也集成到定子上。轉(zhuǎn)子或目標(biāo)是無源的,并且由鐵磁材料制成或由包含導(dǎo)電材料(例如銅)層或圖案的基板制成。(增量式旋轉(zhuǎn)編碼器)
當(dāng)電壓施加到定子或傳感器上的發(fā)射器線圈時(shí),就會(huì)產(chǎn)生電磁場(chǎng)。當(dāng)轉(zhuǎn)子或目標(biāo)經(jīng)過傳感器時(shí),目標(biāo)表面會(huì)產(chǎn)生渦流。這些渦流產(chǎn)生相反的磁場(chǎng),從而降低傳感器和目標(biāo)之間的磁通密度,從而導(dǎo)致傳感器上的接收器線圈處產(chǎn)生電壓。接收器電壓的幅度和相位隨著目標(biāo)的移動(dòng)而變化,并且可以根據(jù)這些電壓確定目標(biāo)的位置。
電感式編碼器也有線性版本。這里,目標(biāo)是帶有鐵磁(或?qū)щ姡┕鈻呕驐l紋的線性標(biāo)尺。傳感器(也稱為讀取頭)包含發(fā)射器和接收器線圈以及用于信號(hào)處理的電子器件。當(dāng)讀取頭沿著標(biāo)尺移動(dòng)時(shí),標(biāo)尺的光柵會(huì)導(dǎo)致接收器線圈中感應(yīng)的電壓發(fā)生變化,這些電壓指示傳感器的線性位置。
電感式編碼器提供絕對(duì)位置信息,其精度介于磁技術(shù)和光學(xué)技術(shù)之間,無需考慮光學(xué)編碼器的嚴(yán)格安裝考慮。它們對(duì)幾乎所有形式的污染或干擾都不敏感,包括液體、污垢和灰塵、磁場(chǎng)、EMI,甚至劇烈振動(dòng)。對(duì)于旋轉(zhuǎn)測(cè)量應(yīng)用,感應(yīng)式編碼器的印刷電路板結(jié)構(gòu)使其比旋轉(zhuǎn)變壓器同類產(chǎn)品具有更小的外形尺寸和更大的設(shè)計(jì)靈活性。
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