日本TAMAGAWA多摩川編碼器·旋轉變壓器

旋轉變壓器

簡稱旋變是一種輸出電壓隨轉子轉角變化的信號元件。當勵磁繞組以一定頻率的交流電壓勵磁時，輸出繞組的電壓幅值與轉子轉角成正余弦函數關系，或保持某一比例關系，或在一定轉角范圍內與轉角成線性關系。

旋轉變壓器，是一種輸出電壓與轉子轉角保持一定函數關系的感應式微電機。它是一種將角位移轉換為電信號的位移傳感器，也是能進行坐標換算和函數運算的解算元件。

旋轉變壓器結構與自整角電機相似，工作原理也與一般變壓器基本相同。旋轉變壓器在同步隨動系統及數字隨動系統中可用于傳遞轉角或電信號；在解算裝置中可作為函數的解算之用，故又稱為解算器。

旋轉變壓器廣泛應用在民用和軍事工程的伺服系統中作為測角元件、坐標變換元件和解算裝置。特點：

1•對電磁干擾敏感以及解碼復雜等缺點2能在一些比較惡劣的環境條件下工作2在環境惡劣的鋼鐵行業、水利水電行業，旋轉變壓器因為其防護等級高同樣獲得了廣泛的應用。

3光電編碼器，它精度高，抗*力強，接口簡單使用方便

旋轉變壓器⒈概述

⒈⒈ 旋轉變壓器的發展

旋轉變壓器用于運動伺服控制系統中，作為角度位置的傳感和測量用。早期的旋轉變壓器用于計算解答裝置中，作為模擬計算機中的主要組成部分之一。其輸出，是隨轉子轉角作某種函數變化的電氣信號，通常是正弦、余弦、線性等。這些函數是zui常見的，也是容易實現的。在對繞組做專門設計時，也可產生某些特殊函數的電氣輸出。但這樣的函數只用于特殊的場合，不是通用的。60年代起，旋轉變壓器逐漸用于伺服系統，作為角度信號的產生和檢測元件。三線的三相的自整角機，早于四線的兩相旋轉變壓器應用于系統中。所以作為角度信號傳輸的旋轉變壓器，有時被稱作四線自整角機。隨著電子技術和數字計算技術的發展，數字式計算機早已代替了模擬式計算機。所以實際上，旋轉變壓器目前主要是用于角度位置伺服控制系統中。由于兩相的旋轉變壓器比自整角機更容易提高精度，所以旋轉變壓器應用的更廣泛。特別是，在高精度的雙通道、雙速系統中，廣泛應用的多極電氣元件，原來采用的是多極自整角機，現在基本上都是采用多極旋轉變壓器。

作為角度位置傳感元件，常用的有這樣幾種：光學編碼器、磁性編碼器和旋轉變壓器。由于制作和精度的緣故，磁性編碼器沒有其他兩種普及。光學編碼器的輸出信號是脈沖，由于是天然的數字量，數據處理比較方便，因而得到了很好的應用。早期的旋轉變壓器，由于信號處理電路比較復雜，價格比較貴的原因，應用受到了限制。因為旋轉變壓器具有*的可靠性，以及具有足夠高的精度，在許多場合有著不可代替的地位，特別是在軍事以及航天、航空、航海等方面。

隨著電子工業的發展，電子元器件集成化程度的提高，元器件的價格大大下降；另外，信號處理技術的進步，旋轉變壓器的信號處理電路變得簡單、可靠，價格也大大下降。而且，又出現了軟件解碼的信號處理，使得信號處理問題變得更加靈活、方便。這樣，旋轉變壓器的應用得到了更大的發展，其優點得到了更大的體現。和光學編碼器相比，旋轉變壓器有這樣幾點明顯的優點：①*的可靠性，非常好的抗惡劣環境條件的能力；②可以運行在更高的轉速下。（在輸出12 bit的信號下，允許電動機的轉速可達60,000rpm。而光學編碼器，由于光電器件的頻響一般在200kHz以下，在12 bit時，速度只能達到3,000rpm）；③方便的值信號數據輸出。

⒈⒉ 旋轉變壓器的應用

旋轉變壓器的應用，近期發展很快。除了傳統的、要求可靠性高的軍用、航空航天領域之外，在工業、交通以及民用領域也得到了廣泛的應用。特別應該提出的是，這些年來，隨著工業自動化水平的提高，隨著節能減排的要求越來越高，效率高、節能顯著的永磁交流電動機的應用，越來越廣泛。而永磁交流電動機的位置傳感器，原來是以光學編碼器居多，但這些年來，卻迅速地被旋轉變壓器代替?？梢耘e幾個明顯的例子，在家電中，不論是冰箱、空調、還是洗衣機，目前都是向變頻變速發展，采用的是正弦波控制的永磁交流電動機。目前各國都在非常重視的電動汽車中，電動汽車中所用的位置、速度傳感器都是旋轉變壓器。例如，驅動用電動機和發電機的位置傳感、電動助力方向盤電機的位置速度傳感、燃氣閥角度測量、真空室傳送器角度位置測量等等，都是采用旋轉變壓器。在應用于塑壓系統、紡織系統、冶金系統以及其他領域里，所應用的伺服系統中關鍵部件伺服電動機上，也是用旋轉變壓器作為位置速度傳感器。

旋轉變壓器的應用已經成為一種趨勢。

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編碼器

     編碼器是把角位移或直線位移轉換成電信號的一種裝置。前者成為碼盤，后者稱碼尺．按照讀出方式編碼器可以分為接觸式和非接觸式兩種．接觸式采用電刷輸出，一電刷接觸導電區或絕緣區來表示代碼的狀態是“１”還是“０”；非接觸式的接受敏感元件是光敏元件或磁敏元件，采用光敏元件時以透光區和不透光區來表示代碼的狀態是“１”還是“０”。 按照工作原理編碼器可分為增量式和式兩類。增量式編碼器是將位移轉換成周期性的電信號，再把這個電信號轉變成計數脈沖，用脈沖的個數表示位移的大小。式編碼器的每一個位置對應一個確碼區。1當編碼器不動或停電時，依靠計數設備的內部記憶來記住位置。2從代碼數大小的變化可以判別真反方向和位移所處位置。3測量范圍是0----360.4視頻編碼器廣泛應用于行走機械、數控機床、電梯、伺服電機、流量計、紡織機械、冶金機械、注塑機械、印刷包裝機械、自動化儀器儀表等各種工業自動化測控領域。

型旋轉光電編碼器，因其每一個位置*、抗干擾、無需掉電記憶，已經越來越廣泛地應用于各種工業系統中的角度、長度測量和定位控制。

       從增量式編碼器到式編碼器

　　旋轉增量式編碼器以轉動時輸出脈沖，通過計數設備來知道其位置，當編碼器不動或停電時，依靠計數設備的內部記憶來記住位置。這樣，當停電后，編碼器不能有任何的移動，當來電工作時，編碼器輸出脈沖過程中，也不能有干擾而丟失脈沖，不然，計數設備記憶的零點就會偏移，而且這種偏移的量是無從知道的，只有錯誤的生產結果出現后才能知道。

　　解決的方法是增加參考點，編碼器每經過參考點，將參考位置修正進計數設備的記憶位置。在參考點以前，是不能保證位置的準確性的。為此，在工控中就有每次操作先找參考點，開機找零等方法。

　　比如，打印機掃描儀的定位就是用的增量式編碼器原理，每次開機，我們都能聽到噼哩啪啦的一陣響，它在找參考零點，然后才工作。

　　這樣的方法對有些工控項目比較麻煩，甚至不允許開機找零（開機后就要知道準確位置），于是就有了編碼器的出現。

　　型旋轉光電編碼器，因其每一個位置*、抗干擾、無需掉電記憶，已經越來越廣泛地應用于各種工業系統中的角度、長度測量和定位控制。

　　編碼器光碼盤上有許多道刻線，每道刻線依次以2線、4線、8線、16線。。。。。。編排，這樣，在編碼器的每一個位置，通過讀取每道刻線的通、暗，獲得一組從2的零次方到2的n-1次方的*的2進制編碼（格雷碼），這就稱為n位編碼器。這樣的編碼器是由碼盤的機械位置決定的，它不受停電、干擾的影響。

　　編碼器由機械位置決定的每個位置的*性，它無需記憶，無需找參考點，而且不用一直計數，什么時候需要知道位置，什么時候就去讀取它的位置。這樣，編碼器的抗干擾特性、數據的可靠性大大提高了。

　　由于編碼器在定位方面明顯地優于增量式編碼器，已經越來越多地應用于工控定位中。型編碼器因其高精度，輸出位數較多，如仍用并行輸出，其每一位輸出信號必須確保連接很好，對于較復雜工況還要隔離，連接電纜芯數多，由此帶來諸多不便和降低可靠性，因此，編碼器在多位數輸出型，一般均選用串行輸出或總線型輸出，德國生產的型編碼器串行輸出zui常用的是SSI（同步串行輸出）。

  編碼器工作原理： 

由一個中心有軸的光電碼盤，其上有環形通、暗的刻線，有光電發射和接收器件讀取,獲得四組正弦波信號組合成A、B、C、D,每個正弦波相差90度相位差（相對于一個周波為360度），將C、D信號反向，疊加A、B兩相上，可增強穩定信號；另每轉輸出一個Z相脈沖以代表零位參考位。由于A、B兩相相差90度，可通過比較A相在前還是B相在前，以判別編碼器的正轉與反轉，通過零位脈沖，可獲得編碼器的零位參考位。信號連接—編碼器的脈沖信號一般連接計數器、PLC、計算機，PLC和計算機連接的模塊有低速模塊與高速模塊之分，開關頻率有低有高。

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