机械传动间隙的实时检测电路设计外墙瓷砖遵化塑机配件交通设施全棉面料

机械传动间隙的实时检测电路设计

伺服系统的机械传动部分，无论传动形式是齿轮、链条、钢索还是杠杆，在传动过程中总存在着间隙。间隙非线性不仅会增大系统的静差，而且还会影响系统的动态品质，使系统在单位阶跃信号作用下过度过程时间加长，振荡次数增多，甚至产生不衰减的自振荡。因此研究间隙对系统的影响具有很大的实际意义。

研究间隙的影响，就需要获取传动中的间隙。本文正是在某型坦克炮塔的控制算法研究中产生的。

１ 间隙的获取方法

系统的组成框图如图1所示。

间隙是由机械传动装置产生的。由电机轴反馈回来的位置信号是不包含间隙的，而由负载轴反馈回来的位置信号包含有间隙成份。电机轴和负载轴的速比是固定的，所以我们可以通过如下方法获取间隙：由电机轴位置乘以和两轴速比对应的“电子速比”得到负载轴的理想的无间隙位置，然后再与由负载轴反馈来的实际位置相减伸长率较大的材料即是对应时刻的间隙。

２ 电路的组成

计算机可选任意型号，本系统为研究方便选用的是系统机486PC兼容机。

接口电路主要包括用于检测电机轴位置的码盘信号整形、判向、计数缓冲部分；用于检测负载轴位置的自整角机信号接收转换模块；命令输出（D/A）以及开关量I/O。

2.1 电机轴位置的检测电路

电机轴位置的检测选用与电机轴同轴的增量式码盘作传感器。增量式码盘体积小、精度高且易于安装。如瑞士生产的一种码盘，外观尺寸是 Φ44mm，厚度仅22mm，而宝丽板精度最高可达9000 脉冲／转。本系统选用的是FANUC公司生产的电机配套码盘，2000脉冲／转。负载轴位置的检测选用自整角机，采用粗精组合技术也可达相当高的精度。本系统中的精度最高可达19位的分辨率，实际只用了16位。

电机轴位置检测相关电路框图如图2所示。

码盘计数器选用74LS193二进制可逆计数器级联组成。193具有加减计数控制端、清零端、置数控制端，正好满足电路的需要。增量式码盘产生的A、B、Z三相信号经长线驱动变换成三组差动信号送至长线接收电路。其中A、B脉冲信号相位相差90度，用于判向和计数；Z脉冲信号电机轴每转一圈一个用于清零（测间隙不用，与清零电路配合用于伺服系统归零位）。这里的长线接收器选用AM26ls32。

判向电路组成如图３所示。

具体的判向过程如图4所示。

由图４可以看出，码盘输出的脉冲经方向判别电路被分解为cp+、cp-两路脉冲，正转cp+脉冲，cp-为高电平，反转则相反。

数据锁存选用74LS374，缓冲用245。由于码盘邓州的脉冲是随时产生的，为避免CPU在计数期间来读数，需要把CP+、CP-引入锁存电路，具体电路示于图5。

这里我们利用cp+、cp-脉冲的前沿锁存数据，而计数利用的是cp+、cp-的后沿，故锁存的数据是可靠的。同时CPU读取的是锁存后的数据，这就解决了两者的同步问题。应注意的是，由于把读信号引入产生锁存信号的与门，这可能引起A/D转换一个码的误差。一般这也是符合A/D转换器的设计精度要求的。

2.2 负载轴位置的检测电路

负载轴位置的检测电路组成框图示于图6。

自整角机1、自整角机2分别安装在负载轴和与其相连的传动轴上，构成粗精组合检测电路。SDC模块选用英国三通阀产的SDC1704。SDC1704是模拟的连续跟踪的自整角机／旋转变压器数字转换器，广泛应用于军事和工业领域。它具有以下特点：

· 参考电压频率可选：60Hz,400Hz,2.6kHz;

·低厚度（0.4寸）；

·36满足标北海准：0°全角转换对应数字量14位；

·高跟在实际工程中这个位置的钢筋配置应加强踪速度（75转／分）；

·实际电压随外加电阻变化；

·与角速度成比例的直流电压输出；

·重量轻（30盎司）。

根据选择，其输入信号可为3路自整角机信号+参考信号或4路旋转变压器信号+参考信号。输出信号为与TTL电平兼容的并行自动二进制码。

SDC1704模块与自整角机的连接共有５根线（示于图7）。其中三跟相电压线上的信号相位互差120°，而线线间的线电压直接决定着三个电阻R1、R2、R3阻值的选择。参考电压的大小决定着电阻Rf的阻值。电阻的选择原则是：对R1、R2、R3，信号电压在规定的额定值基础上每增加1V，应串1.11kｋΩ；对Rf，参考电压在

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