無電池的高分辨率旋變開發(fā)成功
一、前言
當(dāng)要檢測伺服系統(tǒng)的輸出軸的旋轉(zhuǎn)位置時(shí)，往往希望在設(shè)置階段決定了原點(diǎn)后，無論接通電源或者關(guān)閉電源原點(diǎn)都能保持不變，也就是希望檢測出****位置。這種場合如果采用以往的****值編碼傳感器，那么在電源關(guān)閉時(shí)為了保持多轉(zhuǎn)（360度以上）的位置數(shù)據(jù)，必須要采用電池或者電解電容器。但電池和電容都是壽命部件，需要維修、更換等。電池的廢棄還會(huì)對環(huán)境產(chǎn)生污染。針對這-問題日本三洋電器公司發(fā)明了一種不用電池的高分辨率旋變。它是采用在齒輪組件中裝入旋變，免除了對電池、電解電容的依賴，這種多轉(zhuǎn)****值傳感器型號(hào)為ra062。
二、ra062的特點(diǎn)
2.1無電池保持多轉(zhuǎn)圈數(shù)
ra062是采用機(jī)械齒輪的相互關(guān)系保持多轉(zhuǎn)圈數(shù)的，無需電池或者電解電容器等壽命元件，因此減少了最終用戶的維修保養(yǎng)負(fù)擔(dān)，同時(shí)減少了鏗電池、電解電容等對地球環(huán)境的破壞，多轉(zhuǎn)的檢測原理在下面第三節(jié)介紹。
2.2分割數(shù)17bit，****位置精度達(dá)到i0分
ra062采用了****開發(fā)的asic芯片，****分割數(shù)可阻設(shè)定到17bit。另外還利用修正表對內(nèi)部存儲(chǔ)器進(jìn)行修正，****位置精度可達(dá)到10分，處理電路的結(jié)構(gòu)在下面第四節(jié)介紹。
2.3環(huán)境遙應(yīng)性優(yōu)越
ra062是旋變傳感器，它的檢測部位只有扣鉚矽鋼片和線圈組成，所以牢固、可靠。最近對傳感器耐惡劣環(huán)境的要求越來越高，例如像油污飛濺的場合、強(qiáng)烈振動(dòng)的環(huán)境都要用到傳感器，這種條件下光學(xué)傳感器就不適應(yīng)了，而有了旋變就沒有問題。
2.4接線少
高速串口通信方式，ra062沒有電池接線，比以前用電池的傳感器接線減少了。通信方式有曼徹斯特碼同步傳送（****2ivlops）和起停同步傳送方式（****4mbps），前者用4對線，后者只要2對線就可以通信了。
三、多轉(zhuǎn)圈數(shù)的檢測原理
ra062的外觀如圖1所示。傳感器的外徑φ62mm，高度37. 6mm。傳感器內(nèi)部用一個(gè)一轉(zhuǎn)計(jì)數(shù)的4對極旋變(rso)和三個(gè)多轉(zhuǎn)計(jì)數(shù)的一對極旋變(rsi)，各個(gè)旋變同心安裝著齒數(shù)不同的齒輪。圖2所示的是主軸旋轉(zhuǎn)圈數(shù)和旋變的角度關(guān)系。
只要適當(dāng)選擇齒輪的齒數(shù)，就能像圖2那樣，得出主軸旋轉(zhuǎn)的圈數(shù)和各個(gè)旋變角度位置的組合。也就是說分別讀入4個(gè)旋變的各自角度位置，再通過內(nèi)部電路的演算，就能得出現(xiàn)在多轉(zhuǎn)的圈數(shù)。當(dāng)ra062加電時(shí)就能直接算出多轉(zhuǎn)的圈數(shù)，即使關(guān)掉傳感器的電源外力驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)時(shí)，只要一加電就能得出正確的旋轉(zhuǎn)圈數(shù)。
四、處理電路的結(jié)構(gòu)
ra062的處理電路框圖如圖3所示。
由負(fù)責(zé)旋變的激磁和檢測處理的模擬阿斯克碼電路，進(jìn)行位置運(yùn)算的數(shù)字阿斯克碼電路寫入修正誤差表的瞬間存儲(chǔ)器，寫入各種參數(shù)的eeprom，控制串聯(lián)通信的收發(fā)信門電路和計(jì)算多轉(zhuǎn)圈數(shù)、檢測異常的cpl等構(gòu)成。
ra062的瞬間存儲(chǔ)器內(nèi)存有誤差修正表，可以達(dá)到高精度化（****精度誤差在10分以下）。ra062有4個(gè)旋變，依次交替使用，通常動(dòng)作時(shí)只讓一轉(zhuǎn)位置檢測用旋變動(dòng)作，檢測旋轉(zhuǎn)位置。當(dāng)要算出多轉(zhuǎn)圈數(shù)時(shí)，只要一加入電源，各個(gè)旋變依次動(dòng)作，讀入各個(gè)旋變的角度數(shù)據(jù)，以后利用一轉(zhuǎn)位置數(shù)據(jù)的進(jìn)位，可以計(jì)數(shù)讀出電氣圈數(shù)。
ra062具有故障自檢功能，能夠檢測旋變的內(nèi)部斷線以及傳感器內(nèi)部溫度異常等。通信方式如前面所介紹的有曼徹斯特碼同步傳送和起停同步傳送方式。ra062的處理電路和檢測部是采用一體化結(jié)構(gòu)；從原理上看不僅僅是處理電路，還可以將伺服放大器和中繼部分也做進(jìn)去。
五、結(jié)束語
由于ra062去掉了電池、電容等易損部件，對于減輕最終用戶的維修保養(yǎng)勞動(dòng)力，做出了貢獻(xiàn)。另外有利于環(huán)境保護(hù)，是綠色產(chǎn)品。它采用了旋變，所以可靠性高、環(huán)境適應(yīng)性好。山洋電氣公司以ra062為代表，派生出了許多新產(chǎn)品，得到了用戶的青睞。
譯自：日本“電機(jī)”雜志2003年7月
翻譯：孫以木
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