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Tamagawa多摩川旋转变压器原理及其解码

供稿:深圳市艾而特工业自动化设备有限公司 2012/11/6 11:10:58

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 Tamagawa多摩川中国总代理深圳市艾而特工业自动化设备有限公司负责

 Tamagawa多摩川产品在中国的业务销售和市场推广。主要产品包括编码器、步进电机、伺服电机、电子凸轮、速度传感器、旋转变压器、轨迹球等高精度定位检测元件。产品广泛应用于航天航空、机器人、水下设施、电梯、纺织、半导体、包装机械、搬运机械及工厂自动化等行业。艾而特在全国拥有包括研发、制造、销售和工程服务等全方位的业务活动,拥有上海、宁波、北京三家全资分公司和遍布全国各大城市的销售与服务网络。欲进一步了解艾而特,请访问:www.contmp.com

 

Tamagawa旋转变压器
  简称旋变是一种输出电压随转子转角变化的信号元件。当励磁绕组以一定频率的交流电压励磁时,输出绕组的电压幅值与转子转角成正弦、余弦函数关系,或保持某一比例关系,或在一定转角范围内与转角成线性关系。它主要用于坐标变换、三角运算和角度数据传输,也可以作为两相移相器用在角度--数字转换装置中。

Tamagawa多摩川旋转变压器结构
  日本多摩川是编码器专业制造厂家,除了光电编码器外,旋转变压器也是它的主要产品。其旋转变压器有分体式和一体式两种。
  由于我公司只销售日本多摩川公司的正余弦旋转变压器,所以在此介绍的旋转变压器皆为正余弦型的。
  旋变由转子和定子绕组构成,并且两者相互独立,初级和次极线圈都绕在定子上,转子由两组相差90°线圈组成,采用无刷设计,转子和定子分离。如图1所示。
2是一款专门用于混合动力汽车的旋转变压器synglesyn,其转子是由硅钢片垫成,因此有很高的防护等级,具有耐高温,防震等特点,比较适合在恶劣环境下使用。结构上采用转子和定子分离设计,安装方便,易于维护。

 

                                             图1 旋转变压器的内部结构图

  

                       图2 (Tamagawasynglesyn旋转变压器外形图

                 图3 Tamagawa一体式旋转变压器外形图

 

 

 

3是一体式旋变,电气上和分体式一样,但是结构上已经采用一体化设计,所以安装非常简便,且有电磁屏蔽功能,所以被广泛应用在电梯、数控等行业。

旋转变压器解码
  图4是旋转变压器电气示意图。

 

4 旋转变压器的工作原理图

旋变的输入输出电压之间的具体函数关系如下所示:
  设转子转动角度为θ,初级线圈电压(即励磁电压):r1r2=esin2πft
  f励磁频率, e:信号幅度
  那么输出电压es1-s3=kesin2πftcosθ; es2-s4=kesin2πftsinθ
  k:传输比,θ:转子偏离原点的角度
  令θ=ωt,即转子做匀速运动,那么其输出信号的函数曲线可表示为图5所示。

 

5 旋转变压器的输出波形

  图5中信号频率为f,即励磁信号频率,最大幅度为e,包络信号为sinωtcosωt,解码器就是通过检测这两组输出信号获取旋变位置信息的。
  不难看出,励磁频率越高, 旋变解码精度也就越高, 而励磁电压幅度则对解码没有很明显的影响。只需达到一定的电压数值即可, 一般来讲3v1.2倍额定电压都可满足解码需求。

Tamagawa解码芯片
  Tamagawa日本多摩川公司推出了自己的多款解码芯片,其原理都基本相同,如图6所示:解码芯片原理框图中如果图6vsr=0, 那么θm=θrd,即可解码出转子转角。

 

6 Tamagawa解码芯片原理图


  解码芯片输出方式有增量式输出和绝对式输出,增量式输出时分辨率为1024c/t(c:脉冲数,t:一圈),绝对式输出输出位数为12位。而且可以输出方向信号和错误信号,外围电路简单,只需少许元件就可以完成解码工作。
  日本多摩川公司先后推出的几款名为smartcoder的解码芯片,早期的有au6802au6802n1,以及最近的au6803等。此外,旋变和多摩川的smartcam配合可以模拟机械凸轮的运动控制,可以用于取代粗糙笨重的机械凸轮。成为工业控制中高效而又廉价的控制工具。

解码板
  针对多摩川旋变我公司已经开发出解码板(即所谓的r/d转换板),能同时解码出增量式信号和绝对式信号,配合旋变,可以象使用编码器一样在变频以及sevo系统中使用,其性能特点如下:
  转换精度:11arc s;
  允许最大转速:60000r/min;
  精度:增量式1024c/t, 采用长线输出;
  绝地式输出:12位,输出采用光耦;
  电源电压:+5v±5%;
  方向信号、报警信号输出。
  欢迎各位来电咨询或洽谈。 至于具体的解码电路就不在此介绍, 读者朋友可以在相关的网站上搜索到芯片资料和相关的应用电路, 如有疑问也可以直接拨打我公司电话咨询。

特征
  由于旋转变压器本身的结构特点,所以具有耐恶劣环境的能力,具体参数如下:
  温度范围: -55℃155℃;

   振 动: 196m/s2(20g)10500hz;
  冲 击: 981 m/s2(100g)10ms;
  湿 度: 90% rh min. at60℃;
  转 速: 100500r/s
  此外,旋转变压器采用无刷设计,所以维护方便,使用可靠,寿命长,对机械和电气噪音不敏感。
  由于旋变以上特点,所以被广泛应用在航空、航天、雷达、坦克和地炮火控等军事装备,也可用于数控机床和机器人等民用sevo控制系统和机器人系统、机械工具、 汽车、电力、冶金、纺织、印刷等领域。

应用
  在伺服系统中,往往需要实时地检测出电机转子的位置,同时还需检测出电机的速度,以实现对电机的转矩、速度、及其驱动的机构的位置的高精度控制。在电机转子位置的检测中,旋转变压器解码器能够提供高精度的位置信息,用户甚至不用计算就可以直接从解码器获得速度信息,因而获得越来越广泛的应用。
  在纺织行业中,由于环境因素,容易产生严重的静电,普通编码器很容易在此类环境中损坏,而旋转变压器由于本身的结构特点, 而具有很强的抵抗静电的能力。所以如果采用旋转变压器则可以很好的解决这个问题。
  此外, 在其他各行各业, 旋转变压器都可代替编码器而获得广泛应用。比如在冶金,水利水电,自动化设备,印刷,电梯等都可应用。
  具体应用方法,各位读者若有兴趣,欢迎来电咨询!(
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