位移量測

1. 位移量測 • 電位計Potential Meter • 線性可變差動變壓器LVDT • 旋轉式編碼器Encoder • 光學尺Linear Scale • 同步器Synchro • 分解器Resolver

2. 概述 • 位置與位移量測 • 位移 displacement • 速度velocity • 轉速發電機Techogenerator • 超音波Ultrasonic

3. 電位計 • 可變電阻,以一帚wiper在電阻元件上當成分壓元件,透過取得電阻上的分壓值而得到位移量 • 分壓電路:由輸出電壓變化得之帚位置的變化

4. 電位計 • 浮球位置檢測 • V0=2V,Vin5V水量剩40% • 直線式:量測直線位移量 • 旋轉式電位計 • 單轉:旋轉式可變電阻 • 多轉:增加解析度=1/m, m=圈數 • 解析度,直線性,雜訊,輸出平滑度,溫度效應 • 電位計尚可用於壓力,角度等機械量或電壓輸出

5. 線性可變差動變壓器 • 參考壓力量測 • 鐵心與一次側與二次側線圈不接觸,因此不會損壞且耐用 • 輸出電壓與鐵心之位移量成正比,解析度極高 • 量測範圍1um~50mm • 圖7.4以LVDT量測分厘卡移動量來量測物體長度

6. 旋轉式編碼器(I) • 量測角度,旋轉速度, 位移量(經過轉換) • 數位式量測角度:磁式或光學式 • 旋轉式編碼器解析度每轉500~數十萬個脈衝,作為高精度之伺服定位, • 角度:編碼器圓盤有等具之光柵,脈衝換算成角位移 • 直線位移量:導螺桿與馬達結合,脈衝換算成位移量 • 速度:單位時間(min)內脈衝數,rpm

7. 旋轉式編碼器(II) • 圖7.5旋轉式編碼器:在一玻璃圓盤上會出數條透光光柵,圓盤兩側固定一個光源與接收器,當光源透過光柵到達接受器時,因圓盤轉動所以接收器產生一連串之電壓脈衝,透過計數脈衝數量,即可知轉動角度 • 透光格線越細,解析度越高 • 絕對型編碼器 • 增量型編碼器

8. 絕對型編碼器 • 得知絕對位置,圖7.7 • 編碼圓盤依據二進位編碼方式排列,表7.1,圖7.7,圖7.8360/2N=解析角度,N=二進位元數 • 表7.2格雷碼,相鄰兩位元之間只有一個位元變化

9. 增量型編碼器 • 絕對位置接析度受限於光柵寬度技術,且一圈之後所有數值重複 • 增量型採計算相對於某一基準的增量值來安排編碼器 • 圖7.9,圖7.10, 有A,B,C三組發光與接收器,A,B相差90度相位,C為參考點 • 增量型所需訊號線較少,體積較小,解析度較高,位置判斷較準確,但斷電後資料消失,所以某些場合不適用

10. 光學尺 • 工作原理與編碼器相同,但一般用作直線位移量測 • 由許多固定間隔之透光平行光柵所組成,而且是固定在光源與光電元件之間(圖7.12),當光電元件與光學尺間有相對運動時,感測元件便可測得光線明暗之狀態,此訊號再轉換成一系列之脈衝,將所得脈衝數乘以格線間隔即得位移. • 自動化工業應用,NC機器

11. 同步器 • 機電electromechanical裝置,由一轉子rotor,一組分相定子stator線圈,可旋轉之輸出軸,再量測可旋轉軸的角度輸出 • 工作原理類似變壓器,轉子對應一次側,定子對應二次側,定子電壓隨轉子角度而變化 • 同步器中轉子與定子電氣關係pp.118~119

12. 同步器 • 控制同步器(指示作用):CX-CR • 轉矩同步器(控制作用):TX-TR

13. 分解器 • 機電裝置,位置量測,三角函數計算