高精度測角系統及編碼器 －－ 圓感應同步器
設備概述：
高精度測角系統及編碼器的傳感探頭是圓感應同步器，圓感應同步器是***種電磁感應位置檢測元件，由定、轉子兩個(gè)分部件組成，通過(guò)定、轉子多極平面繞組的互感隨位置變化的電磁感應原理實(shí)現高精度角度測量。圓感應同步器是***種以金屬為基體的傳感元件，從而使得基于它的整個(gè)測角系統具有極高的可靠性，基于圓感應同步器的高精度測角系統的特性主要體現在如下幾個(gè)方面：
（1）測角精度高，可達到±3″（峰峰值6″）。
（2）對溫度的影響不敏感，可在-40°~+85°的溫度范圍內工作，
其中傳感器探頭部分可承受不低于-55°~+100°的工作溫度。
（3）耐強沖擊，振動(dòng)。
（4）耐真空，可在1×10-3Pa的真空環(huán)境下正常工作。
（5）耐油、液體、灰塵、污垢、鹽霧等。
鑒于圓感應同步器的諸多優(yōu)點(diǎn)，基于它的測角系統在***外歷來(lái)為軍方角度傳感器的，尤其在美、日、歐等發(fā)達******的航空航天領(lǐng)域被廣泛應用。世界聞名的哈勃望遠鏡內部就采用了圓感應同步器作為角度傳感元件。
基于圓感應同步器的高精度測角系統及編碼器可廣泛應用在如下領(lǐng)域：
回轉工作臺、各類(lèi)機床設備、慣導測試轉臺、電機、天文望遠鏡、慣性導航系統等。
設備結構：
***、測角系統
測角統包括傳感探頭以及處理電路（含測角盒與前放盒）兩個(gè)部件，傳感探頭即圓感應同步器，其基體為鋁材，又包括定子、轉子兩部分，其中定子安置在固定位置上，轉子安裝在旋轉軸上，通過(guò)轉子與定子的相對旋轉運動(dòng)所引起的電磁信號變化進(jìn)行角度的測量。
測角系統工作時(shí)，輸出代表角度值的RS422串口信號（或A、B、Z相脈沖信號），傳感器每周有***個(gè)機械絕對零位（選擇RS1或ZS1觸發(fā)通信模式即可實(shí)現此功能）。
主要性能指標：
（1）測角精度：±3″~±15″（峰峰值6″~30″）
（2）轉角范圍：360°連續
（3）工作溫度：0℃~50℃（C***）；-20℃~55℃（I***）
1.1系統組成
圖1.1測角系統組成圖
1.2產(chǎn)品使用說(shuō)明及參數規格表
1、傳感器探頭；2、線(xiàn)纜L1；3、線(xiàn)纜L2；
4、前放盒；5、線(xiàn)纜L3；6、測角盒；
7、線(xiàn)纜L4。（1~7各部件在測角系統中的分布可見(jiàn)圖1.1）
（1）傳感探頭分為兩部分：定子和轉子，其中定子安裝在固定臺體上，轉子安裝在轉軸上，傳感探頭的信號輸出端在定子上，
激勵端根據具體傳感探頭型號可在轉子上，也可在定子上。
（2）傳感探頭上的激勵端通過(guò)線(xiàn)纜L1與前放盒連接；傳感探頭上的信號輸出端通過(guò)線(xiàn)纜L2與前放盒連接。
（3）前放盒通過(guò)線(xiàn)纜L3與測角盒連接，測角盒引出線(xiàn)纜L4（電源）及DB15通信端子。
客戶(hù)端的電源線(xiàn)纜L4及DB15通信端子接線(xiàn)定義如下：
表1.1電源線(xiàn)纜L4接線(xiàn)定義表
| 插頭號 | 信號 | 說(shuō)明 |
| 1 | V+ | 輸入電源正端9~36V（<600mA） |
| 2 | V- | 輸入電源負端 |
表1.2 DB15通信端子接線(xiàn)定義表
| 插頭號 | RS通信模式（RS422） | ZS通信模式(三相脈沖) |
| 信號 | 說(shuō)明 | 信號 | 說(shuō)明 |
| 1 | T422- | 數據-（RS422格式） | A- | A相負脈沖 |
| 2 | T422+ | 數據+（RS422格式） | A+ | A相正脈沖 |
| 3 | CLOCK- | 外同步接收脈沖- | B- | B相負脈沖 |
| 4 | CLOCK+ | 外同步接收脈沖+ | B+ | B相正脈沖 |
| 5 | NC | 空 | Z- | Z相負脈沖 |
| 6 | NC | 空 | Z+ | Z相正脈沖 |
| 7~13 | NC | 空 | NC | 空 |
| 14 | SIN | SIN信號 | SIN | SIN信號 |
| 15 | AGND | 信號參考地 | AGND | 信號參考地 |
注：（1）串口輸出線(xiàn)應自制，其中T422-、T422+、CLOCK-、CLOCK+（或A-、A+、
B-、B+、Z-、Z+）要用雙絞屏蔽線(xiàn)（屏蔽層接外殼），輸出線(xiàn)中不要引出SIN信號
（14腳）和AGND信號（15腳）。
（2）CLOCK-、CLOCK+屬于***對差分信號，其電平信號與RS422/485兼容。
（3）SIN信號(14腳)與信號參考地（15腳）作為測試引腳，便于用戶(hù)監測當前模擬信號；
表1.3傳感探頭型號及精度***覽表（型號前有×表示為無(wú)刷型；無(wú)×表示為轉子出線(xiàn)型）
| 型號 | 定子（mm） | 轉子(mm) | 氣隙(mm) | 精度等*** （A1/A2） |
| DS | LS | dS | GS | HS | DR | LR | dR | GR | HR | h |
| T2 | 58 | 52 | 20 | 2.5 | 5 | 42 | 15 | 8 | 2.5 | 5 | 0.15~0.22 | ±10″（峰峰值20″） /±15″（峰峰值30″） |
| T3 | 78 | 70 | 26 | 3.5 | 5 | 58 | 18 | 12 | 3.5 | 5 | 0.15~0.22 | ±7″/ ±10″ |
| T4 | 100 | 92 | 36 | 3.5 | 6 | 80 | | 30 | 24 | 3 | 6 | 0.15~0.22 | ±6″/±8″ |
| T6 | 156 | 148 | 68 | 3.5 | 10 | 133 | 58 | 48 | 3.5 | 10 | 0.15~0.22 | ±4″/±6″ |
| ×T6 | 150 | 140 | 56 | 3.5 | 10 | 126.5 | 51 | 42 | 3.5 | 10 | 0.15~0.22 | ±4″/±6″ |
| T7 | 180 | 168 | 76 | 5.5 | 10 | 151 | 65 | 54 | 5.5 | 10 | 0.18~0.25 | ±3″/±5″ |
| ×T7A | 180 | 168 | 76 | 5.5 | 10 | 151 | 65 | 54 | 5.5 | 10 | 0.16~0.23 | ±4″/±6″ |
| ×T7B | 180 | 168 | 56 | 5.5 | 10 | 151 | 50 | 42 | 4.5 | 10 | 0.16~0.23 | ±3″/±5″ |
| T9 | 224 | 210 | 106 | 5.5 | 10 | 191 | 90 | 76 | 5.5 | 10 | 0.18~0.25 | ±3″/±5″ |
| ×T9 | 224 | 213 | 96 | 5.5 | 10 | 195 | 80 | 66 | 5.5 | 10 | 0.18~0.25 | ±3″/±5″ |
| T12C | 302 | 287 | 140 | 6.5 | 12 | 264 | 125 | 110 | 6.5 | 2 | 0.2~0.3 | ±3″/±5″ |
| ×T12C | 302 | 287 | 140 | 6.5 | 12 | 264 | 125 | 110 | 6.5 | 12 | 0.2~0.3 | ±3″/±5″ |
| ×T22 | 546 | 534 | 416 | 7（12個(gè)） | 3 | 510 | 402 | 386 | 7（12個(gè)） | 23 | 0.25~0.4 | ±5″/±7″ |
| ×T31 | 774 | 762 | 642 | 7（12個(gè)） | 25 | 743 | 624 | 608 | 7（12個(gè)） | 25 | 0.3~0.45 | ±6″/±10″ |
| | | | | | | | | | | | | | |
表1.4測角系統性能參數表
| 型號 | 精度等*** | 觸發(fā)通信模式 | 溫度等*** |
| 見(jiàn) 表 1.3 | RS422格式（波特率：115.2Kbps） | A、B、Z三相脈沖格式 | C***: 0℃~+50℃ I***: -20℃~+55℃ |
| 觸發(fā) 模式 | RS1模式 | RS2模式 | ZS1模式 | ZS2模式 |
| 系統開(kāi)機顯示370.XXXX度，并累加計數，直到用戶(hù)軸按逆(或順)時(shí)針旋轉直至觸發(fā)絕對零點(diǎn)，隨后系統整度數值為0，此時(shí)開(kāi)始正常顯示角度值。 | 系統內部屏蔽絕對零點(diǎn)功能，開(kāi)機系統即顯示當前角度值。 | 開(kāi)機A、B相脈沖不進(jìn)行計數，直到用戶(hù)軸按逆(或順)時(shí)針旋轉直至觸發(fā)絕對零點(diǎn)，系統輸出***個(gè)Z相脈沖后正常進(jìn)行A、B相脈沖計數。 | 系統內部屏蔽絕對零點(diǎn)功能，不輸出Z相脈沖，開(kāi)機系統即可 進(jìn)行A、B相脈沖計數。 |
| 通信模式 | （1）通過(guò)R422口捕捉用戶(hù)發(fā)來(lái)的外同步脈沖信號，當捕捉到上升沿之后通過(guò)T422口發(fā)送***幀角度數據。 （2）T422口發(fā)出的***幀角度數據的格式為：1位停止位，1位起始位，其***幀數據為五個(gè)字節，***幀數據發(fā)送時(shí)間約500us（115.2kbps）。個(gè)字節為起始字節，中間三個(gè)字節為數據字節，第五個(gè)字節為校驗字節。 個(gè)字節：FF（表示數據開(kāi)始傳輸）； 第二個(gè)字節：角度數據的1~8位（低位在前、 高位在后） 第三個(gè)字節：角度數據的第9~16位（低位在前、高位在后） 第四個(gè)字節：角度數據的第17~24位（低位在前、高位在后）。 第五個(gè)字節：和校驗（之前三個(gè)數據字節之和取低8位） 數據內容定義：24位數據的1~10位為當前角度的整度數值，11~24位為當前角度的小數值。 | （1）A、B相在360°范圍內的脈沖數： 0~368640P/R （2）Z相在360°內出現***次脈沖 , |
滬公網(wǎng)安備31011502016460號
