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差動傳感器作用：差動變壓器式傳感器的工作原理及應用

差動變壓器式傳感器的工作原理
螺線管式差動變壓器結構如圖4-10所示，它由初級線圈、兩個次級線圈和插人線圈中央的圓往形鐵芯等組成。
差動變壓器式傳感器中兩個次級線圈反向串聯.并且在忽略鐵損、導磁體磁限和線圈分布電容的理想條件下，其等效電路如圖4-11所示.當初級繞組w1加以激勵電壓亡，時，根據變壓器的工作原理，在兩個次級繞組W2s和W2b中便會產生感應電勢E2a和E2b。如果工藝上保證變壓器結構完全對稱，則當活動銜鐵處于初始平衡位置時.必然會使兩互感系數M1=M2.根據電磁感應原理，將有E2a=E2b。由于變壓器兩次級繞組反向串聯，因而U2=E2a-E2b，即差動變壓器輸出電壓為零。
當活動銜鐵向上移動時.由于磁阻的影響,w2a中磁通將大于W2b，使Ml > M2，因而E2a增加，而E2b減小。反之，w2b增加，w2a減小。因為U2=E2a-E2b，所以當E2a、E2b隨著銜鐵位移x變化時，U2也必將隨x變化。圖4-12給出了變壓器輸出電壓認與活動銜鐵位移x的關系曲線。實際上.當銜鐵位于中心位置時，差動變壓器輸出電壓并不等于零，我們把差動變壓器在零位移時的愉出電壓稱為零點殘余電壓，記作Ux,它的存在使傳感器的輸出特性不過零點，造成實際特性與理論特性不完全一致。零點殘余電壓產生的原因主要是傳感器的兩次級繞組的電氣參數與幾何尺寸不對稱，以及磁性材料的非線性等問題引起的。
零點殘余電壓的波形十分復雜，主要由基波和高次諧波組成。基波的產生主要是傳感器的兩次級繞組的電器參數，幾何尺寸不對稱，導致它們產生的感應電勢幅值不等、相位不同.因此不論怎樣調整銜鐵位置，兩線圈中感應電勢都不能完全抵消。高次諧波中起主要作用的是三次諧波，產生的原因是由于磁性材料磁化曲線的非線性(磁飽和、磁滯)。零點殘余電壓一般在幾十毫伏以下，在實際使用時，應設法減小Ux，否則將會影響傳感器的測量結果.
差動變壓式傳感器的應用
差動變壓器式傳感器可以直接用于位移測量，也可以側址與位移有關的任何機械量，如振動、加速度、應變、比重、張力和厚度等。
圖4-16所示為差動變壓器式加速度傳感器的結構示意圖。它由懸臂梁1 和差動變壓器2構成。測量時，將懸臂梁底座及差動變壓器的線圈骨架固定，而將銜鐵的A端與被測振動體相連。當被測體帶動銜鐵以.r(t)振動時，導致差動變壓器的輸出電壓也按相同規律變化。

差動傳感器作用：差動式自感傳感器和差動變壓器式傳感器工作原理的區別

淺談機電一體化智能大流量電動執行機構的設計 摘要】提出一種新型電動執行機構的設計方案，詳細介紹了該執行機構各功能元件的選型與設計、閥位及速度控制 原理以及各種關鍵問題的解決方法。 【關鍵詞】機電一體化;單片機 一、前言轉換為RS-232標準電平，把其它微機送來的RS-232標準 在現代化生產過程控制中，執行機構起著十分重要的作電平轉換成TTL電平給8031，實現單片機與其它微機間的通 用，它是自動控制系統中不可缺少的組成部分。現有的國產訊。 大流量電動執行機構存在著控制手段落后、機械傳動機構時鐘電路。時鐘電路主要用來提供采樣與控制周期、速 多、結構復雜、定位精度低、可靠性差等問題。而且執行機度計算時所需要的時間以及日歷。文中選用時鐘電路 構的全程運行速度取決于其電機的輸出軸轉速和其內部減速DS。DS內部有114字節的用戶非易失性RAM，可 齒輪的減速比，一旦出廠，這一速度固定不可調整，其通用用來存入需長期保存的數據。液晶顯示單元。為了實現人機 性較弱。對話功能，選用MGLS液晶顯示模塊組成顯示電路。采 二、電動執行機構的硬件設計及工作原理用組態顯示方式。通過菜單選擇，可分別對閥門、力矩、限 智能執行機構從結構上主要分為控制部分和執行驅動部位、電機、通訊和參數等信號進行設置或調試。并采用文字 分。控制部分主要由單片機、PWM波發生器、IPM逆變和圖形相結合的方式，顯示直觀、清晰。程序出格自恢復電 器、A/D、D/A轉換模塊、整流模塊、輸入輸出通道、故障路。為了保證在強干擾下程序出格時系統能夠自動地恢復正 檢測和報警電路等組成。執行驅動部分主要包括三相伺服電常，選用MAX705組成程序出格自恢復電路，監視程序運 機和位置傳感器。行。 系統工作原理:霍爾電流、電壓傳感器及位置傳感器檢工作原理為:一旦程序出格，WDO由高變低，由于微 測到的逆變模塊三相輸出電流、電壓及閥門的位置信號，經分電路的作用，由“與非”門輸入引腳2變為高電平，引腳 A/D轉換后送入單片機。單片機通過8255控制PWM波發生2電平的這種變化使“與非”門輸出一個正脈沖，使單片機 器，產生的PWM波經光電耦合作用于逆變模塊IPM，實現產生一次復位，復位結束后，又由程序通過P1.0口向 電機的變頻調速以及閥位控制。逆變模塊工作時所需要的直MAX705的WDI引腳發正脈沖，使WDO引腳回到高電平，程 流電壓信號由整流電路對380

差動傳感器作用：差動式自感傳感器和差動變壓器式傳感器工作原理的區別？？

淺談機電一體化智能大流量電動執行機構的設計
摘要】提出一種新型電動執行機構的設計方案，詳細介紹了該執行機構各功能元件的選型與設計、閥位及速度控制
原理以及各種關鍵問題的解決方法。
【關鍵詞】機電一體化；單片機
一、前言轉換為RS－232標準電平，把其它微機送來的RS－232標準
在現代化生產過程控制中，執行機構起著十分重要的作電平轉換成TTL電平給8031，實現單片機與其它微機間的通
用，它是自動控制系統中不可缺少的組成部分。現有的國產訊。
大流量電動執行機構存在著控制手段落后、機械傳動機構時鐘電路。時鐘電路主要用來提供采樣與控制周期、速
多、結構復雜、定位精度低、可靠性差等問題。而且執行機度計算時所需要的時間以及日歷。文中選用時鐘電路
構的全程運行速度取決于其電機的輸出軸轉速和其內部減速DS。DS內部有114字節的用戶非易失性RAM，可
齒輪的減速比，一旦出廠，這一速度固定不可調整，其通用用來存入需長期保存的數據。液晶顯示單元。為了實現人機
性較弱。對話功能，選用MGLS液晶顯示模塊組成顯示電路。采
二、電動執行機構的硬件設計及工作原理用組態顯示方式。通過菜單選擇，可分別對閥門、力矩、限
智能執行機構從結構上主要分為控制部分和執行驅動部位、電機、通訊和參數等信號進行設置或調試。并采用文字
分。控制部分主要由單片機、PWM波發生器、IPM逆變和圖形相結合的方式，顯示直觀、清晰。程序出格自恢復電
器、A/D、D/A轉換模塊、整流模塊、輸入輸出通道、故障路。為了保證在強干擾下程序出格時系統能夠自動地恢復正
檢測和報警電路等組成。執行驅動部分主要包括三相伺服電常，選用MAX705組成程序出格自恢復電路，監視程序運
機和位置傳感器。行。
系統工作原理：霍爾電流、電壓傳感器及位置傳感器檢工作原理為：一旦程序出格，WDO由高變低，由于微
測到的逆變模塊三相輸出電流、電壓及閥門的位置信號，經分電路的作用，由“與非”門輸入引腳2變為高電平，引腳
A/D轉換后送入單片機。單片機通過8255控制PWM波發生2電平的這種變化使“與非”門輸出一個正脈沖，使單片機
器，產生的PWM波經光電耦合作用于逆變模塊IPM，實現產生一次復位，復位結束后，又由程序通過P1.0口向
電機的變頻調速以及閥位控制。逆變模塊工作時所需要的直MAX705的WDI引腳發正脈沖，使WDO引腳回到高電平，程
流電壓信號由整流電路對380V電源進行全橋整流得到。序出格自恢復電路繼續監視程序運行。
控制系統各功能元件的選型與設計：單片機選用三、關鍵技術問題的解決
INTEL公司生產的8031單片機，它主要通過并行8255口擔負該電動執行機構采用了最新的變頻調速技術，電機驅動
控制系統的信號處理：接收系統對轉矩、閥門開啟、關閉及功率小于5.5kW。用戶可根據需要設定力矩特性，根據控制
閥門開度等設定信號，并提供三相PWM波發生器所需要的的閥設定速度，速度分多轉式、直行程、角行程3種方式。
控制信號；處理IPM發出的故障信號和報警信號；處理通過控制系統由閥位給定和閥位反饋信號構成的閉環系統，控制
模擬輸入口接收的電流、電壓、位置等檢測信號；提供顯示特性視運行方式、速度而定，并具有自動過流保護、過載保
電動執行機構的工作狀態信號；執行控制系統來的控制信護、超壓、欠壓、過熱、缺相、堵轉等保護功能。該執行機
號，向控制系統反饋信號。構解決的關鍵性技術問題主要有：閥門柔性開關。柔性開關
三相PWM波發生器。PWM波的產生通常有模擬和數字主要是為了當閥關閉或全開時，保證閥門不卡死與損傷。執
兩種方法。模擬法電路復雜，有溫漂現象，精度低，限制了行機構內部的微處理器根據測得的變頻器輸出電壓和電流，
系統的性能；數字法是按照不同的數字模型用計算機算出各通過精確計算，得出其輸出力矩。一旦輸出力矩達到或大于
切換點，并存入內存，然后通過查表及必要的計算產生設定的力矩，自動降低速度，以避免閥門內部過度的撞擊，
PWM波，這種方法占用的內存較大，不能保證系統的精從而達到最優關閉，實現過力矩保護。
度。為了滿足智能功率模塊所需要的PWM波控制信號，保閥位的極限位置判斷。閥位的極限位置是指全開和全關
證微處理器有足夠的時間進行整個系統的檢測、保護、控制位置。在傳統執行機構中，該位置的檢測是通過機械式限位
等功能，文中選用MITEL公司生產的SA8282作為三相開關獲得的。機械式限位開關精度低，在運行中易松動，可
PWM發生器。SA8282是專用大規模集成電路，具有獨立的靠性差。在文中，電動執行機構極限位置通過檢測位置信號
標準微處理器接口，芯片內部包含了波形、頻率、幅值等控的增量獲得。其原理是，單片機將本次檢測的位置信號與上
制信息。次檢測的信號相比較，如果未發生變化或變化較小，即認為
智能逆變模塊IPM。為了滿足執行機構體積小，可靠性己達到極限位置，立即切斷異步電機的供電電源，保證閥門
高的要求，電機電源采用智能功率模塊IPM。該執行機構主的安全關閉或全開。省去了機械式限位開關，無需在調試時
要適用功率小于5.5kW的三相異步電機，其額定電壓為對其進行復雜的調整。
380V，功率因數為0.75。經計算可知，選用日本產的智能功電機保護的實現。為了防止電機因過熱而燒毀，單片機
率模塊PM50RSA120可以滿足系統要求。該功率模塊集功率通過溫度傳感器連續檢測電機的實際運行溫度，如果溫度傳
開關和驅動電路、制動電路于一體，并內置過電流、短路、感器檢測到電機溫度過高，自動切斷供電電源。溫度傳感器
欠電壓和過熱保護以及報警輸出，是一種高性能的功率開關內置于電機內部。
器件。準確定位。傳統的電動執行機構在異步電機通電后會很
位置檢測電路。位置檢測電路是執行機構的重要組成部快達到其額定動作速度，當接近停止位置時，電機斷電后，
分，它的功能是提供準確的位置信號。關鍵問題是位置傳感由于機械慣性，其閥門不可能立即停下來，會出現不同程度
器的選型。在傳統的電動執行機構中多采用繞線電位器、差的超程，這一超程通常采用控制電機反向轉動來校正。機電
動變壓器、導電塑料電位器等。繞線電位器壽命短被淘汰。一體化的大流量電動執行機構根據當前位置與給定位置的差
差動變壓器由于線性區太短和溫度特性不理想而受到限制。值以及運行速度的大小超前確定減速點的位置及減速段變化
導電塑料電位器目前較為流行，但它是有觸點的，壽命也不速率ki，使閥門在較低的速度下實現精確的微調和定位，從
可能很長，精度也不高。筆者采用的位置傳感器為脈沖數字而將超程降到最低。
式傳感器，這種傳感器是無觸點的，且具有精度高、無線性模擬信號的隔離。對于變頻器的直流電壓以及輸出的三
區限制、穩定性高、無溫度限制等特點。相電壓，它們之間的地址不一致，存在著較高的共模電壓，
電壓、電流及檢測。檢測電壓、電流主要是為了計算電為了保證系統的安全性，必須將它們彼此相互隔離。采用
機的力矩，以及變頻器輸出回路短路、斷相保護和逆變模塊LM358和4N25組成了隔離線性放大電路。
故障診斷。由于變頻器輸出的電流和電壓的頻率范圍為0～四、結束語
50Hz，采用常規的電流、電壓互感器無法滿足要求。為了該執行機構集微機技術和執行器技術于一體，是一種新
快速反映出電流的大小，采用霍爾型電流互感器檢測IPM輸型的終端控制單元，其電機是通過內部集成的一體化變頻器
出的三相電流，對于IPM輸出電壓的檢測采用分壓電路。來控制，因此，同一臺智能執行機構可以在一定范圍內具有
通訊接口。為了實現計算機聯網和遠程控制，選用不同的運行速度和關斷力矩。該智能執行機構采用了液晶顯
MAX232作為系統的串行通訊接口，MAX 232內部有兩個完示技術，它利用內置的液晶顯示板，不僅可以顯示閥門的
全相同的電平轉換電路，可以把8031串行口輸出的TTL電平