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(lián).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(jù)變壓器的工作原理，在兩個次級繞組W2s和W2b中便會產(chǎn)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(shù)M1=M2.根據(jù)電磁感應原理，將有E2a=E2b。由于變壓器兩次級繞組反向串聯(lián)，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(chǎn)生的原因主要是傳感器的兩次級繞組的電氣參數(shù)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(chǎn)生主要是傳感器的兩次級繞組的電器參數(shù)，幾何尺寸不對稱，導致它們產(chǎn)生的感應電勢幅值不等、相位不同.因此不論怎樣調(diào)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(chǎn)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(guī)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(qū)別
淺談機電一體化智能大流量電動執(zhí)行機構的設計 摘要】提出一種新型電動執(zhí)行機構的設計方案，詳細介紹了該執(zhí)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(xiàn)代化生產(chǎn)過程控制中，執(zhí)行機構起著十分重要的作電平轉換成TTL電平給8031，實現(xiàn)單片機與其它微機間的通 用，它是自動控制系統(tǒng)中不可缺少的組成部分。現(xiàn)有的國產(chǎn)訊。 大流量電動執(zhí)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(zhí)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(nèi)部減速DS。DS內(nèi)部有114字節(jié)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(diào)整，其通用用來存入需長期保存的數(shù)據(jù)。液晶顯示單元。為了實現(xiàn)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(zhí)行機構的硬件設計及工作原理用組態(tài)顯示方式。通過菜單選擇，可分別對閥門、力矩、限 智能執(zhí)行機構從結構上主要分為控制部分和執(zhí)行驅(qū)動部位、電機、通訊和參數(shù)等信號進行設置或調(diào)試。并采用文字 分。控制部分主要由單片機、PWM波發(fā)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(tǒng)能夠自動地恢復正 檢測和報警電路等組成。執(zhí)行驅(qū)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(jiān)視程序運 機和位置傳感器。行。 系統(tǒng)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(jīng)分電路的作用，由“與非”門輸入引腳2變?yōu)楦唠娖剑_ A/D轉換后送入單片機。單片機通過8255控制PWM波發(fā)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(chǎn)生的PWM波經(jīng)光電耦合作用于逆變模塊IPM，實現(xiàn)產(chǎn)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(diào)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(fā)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(qū)別？？
淺談機電一體化智能大流量電動執(zhí)行機構的設計
摘要】提出一種新型電動執(zhí)行機構的設計方案，詳細介紹了該執(zhí)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(xiàn)代化生產(chǎn)過程控制中，執(zhí)行機構起著十分重要的作電平轉換成TTL電平給8031，實現(xiàn)單片機與其它微機間的通
用，它是自動控制系統(tǒng)中不可缺少的組成部分。現(xiàn)有的國產(chǎn)訊。
大流量電動執(zhí)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(zhí)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(nèi)部減速DS。DS內(nèi)部有114字節(jié)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(diào)整，其通用用來存入需長期保存的數(shù)據(jù)。液晶顯示單元。為了實現(xiàn)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(zhí)行機構的硬件設計及工作原理用組態(tài)顯示方式。通過菜單選擇，可分別對閥門、力矩、限
智能執(zhí)行機構從結構上主要分為控制部分和執(zhí)行驅(qū)動部位、電機、通訊和參數(shù)等信號進行設置或調(diào)試。并采用文字
分。控制部分主要由單片機、PWM波發(fā)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(tǒng)能夠自動地恢復正
檢測和報警電路等組成。執(zhí)行驅(qū)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(jiān)視程序運
機和位置傳感器。行。
系統(tǒng)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(jīng)分電路的作用，由“與非”門輸入引腳2變?yōu)楦唠娖剑_
A/D轉換后送入單片機。單片機通過8255控制PWM波發(fā)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(chǎn)生的PWM波經(jīng)光電耦合作用于逆變模塊IPM，實現(xiàn)產(chǎn)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(diào)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(fā)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(xù)監(jiān)視程序運行。
控制系統(tǒng)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(chǎn)的8031單片機，它主要通過并行8255口擔負該電動執(zhí)行機構采用了最新的變頻調(diào)速技術，電機驅(qū)動
控制系統(tǒng)的信號處理：接收系統(tǒng)對轉矩、閥門開啟、關閉及功率小于5.5kW。用戶可根據(jù)需要設定力矩特性，根據(jù)控制
閥門開度等設定信號，并提供三相PWM波發(fā)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(fā)出的故障信號和報警信號；處理通過控制系統(tǒng)由閥位給定和閥位反饋信號構成的閉環(huán)系統(tǒng)，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(zhí)行機構的工作狀態(tài)信號；執(zhí)行控制系統(tǒng)來的控制信護、超壓、欠壓、過熱、缺相、堵轉等保護功能。該執(zhí)行機
號，向控制系統(tǒng)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(fā)生器。PWM波的產(chǎn)生通常有模擬和數(shù)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(zhí)
兩種方法。模擬法電路復雜，有溫漂現(xiàn)象，精度低，限制了行機構內(nèi)部的微處理器根據(jù)測得的變頻器輸出電壓和電流，
系統(tǒng)的性能；數(shù)字法是按照不同的數(shù)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(nèi)存，然后通過查表及必要的計算產(chǎn)生設定的力矩，自動降低速度，以避免閥門內(nèi)部過度的撞擊，
PWM波，這種方法占用的內(nèi)存較大，不能保證系統(tǒng)的精從而達到最優(yōu)關閉，實現(xiàn)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(tǒng)的檢測、保護、控制位置。在傳統(tǒng)執(zhí)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(chǎn)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(fā)生器。SA8282是專用大規(guī)模集成電路，具有獨立的靠性差。在文中，電動執(zhí)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(nèi)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(fā)生變化或變化較小，即認為
智能逆變模塊IPM。為了滿足執(zhí)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(zhí)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(diào)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(diào)整。
380V，功率因數(shù)為0.75。經(jīng)計算可知，選用日本產(chǎn)的智能功電機保護的實現(xiàn)。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(tǒng)要求。該功率模塊集功率通過溫度傳感器連續(xù)檢測電機的實際運行溫度，如果溫度傳
開關和驅(qū)動電路、制動電路于一體，并內(nèi)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(nèi)置于電機內(nèi)部。
器件。準確定位。傳統(tǒng)的電動執(zhí)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(zhí)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(xiàn)不同程度
器的選型。在傳統(tǒng)的電動執(zhí)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(zhí)行機構根據(jù)當前位置與給定位置的差
差動變壓器由于線性區(qū)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(xiàn)精確的微調(diào)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(shù)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(qū)限制、穩(wěn)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(tǒng)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(guī)的電流、電壓互感器無法滿足要求。為了該執(zhí)行機構集微機技術和執(zhí)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(nèi)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(zhí)行機構可以在一定范圍內(nèi)具有
通訊接口。為了實現(xiàn)計算機聯(lián)網(wǎng)和遠程控制，選用不同的運行速度和關斷力矩。該智能執(zhí)行機構采用了液晶顯
MAX232作為系統(tǒng)的串行通訊接口，MAX 232內(nèi)部有兩個完示技術，它利用內(nèi)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
