旋变SIN 和COS 输出信号是根据转定子之间的角度对激励正弦信号的调制结果,如果激励信号是 sinωt,转定子之间的角度为θ ,则SIN 信号为sinωtsinθ ,则COS 信号为sin ωtcosθ ,根据SIN,COS 信号和原始的激励信号,通过必要的检测电路,就 可以获得较高分辨率的位置检测结果,目前商用旋变系统的检测分辨率可以达到 每圈2 的12 次方,即4096,而科学研究和航空航天系统甚至可以达到2 的20 次方以上,不过体积和成本也都非常可观。 商用旋变与伺服电机电角度相位的对齐方法如下: 1.用一个直流电源给电机的UV 绕组通以小于额定电流的直流电,U 2.然后用示波器观察旋变的SIN线圈的信号引线输出; 3.依据操作的方便程度,调整电机轴上的旋变转子与电机轴的相对位置,或 者旋变定子与电机外壳的相对位置; 4.一边调整,一边观察旋变SIN 信号的包络,一直调整到信号包络的幅值完 全归零,锁定旋变; 5.来回扭转电机轴,撒手后,若电机轴每次自由回复到平衡位置时,信号包 络的幅值过零点都能准确复现,则对齐有效 撤掉直流电源,进行对齐验证:1.用示波器观察旋变的SIN 信号和电机的UV 线反电势波形; 2.转动电机轴,验证旋变的SIN 信号包络过零点与电机的UV 线反电势波形 由低到高的过零点重合。 这个验证方法,也可以用作对齐方法。 此时SIN 信号包络的过零点与电机电角度相位的-30 度点对齐。 如果想直接和电机电角度的0 度点对齐,可以考虑: 个阻值相等的电阻接成星型,然后将星型连接的3个电阻分别接入电 机的UVW三相绕组引线; 2.以示波器观察电机U 相输入与星型电阻的中点,就可以近似得到电机的U 相反电势波形; 3.依据操作的方便程度,调整编码器转轴与电机轴的相对位置,或者编码器 外壳与电机外壳的相对位置; 4.一边调整,一边观察旋变的SIN 信号包络的过零点和电机U 相反电势波形 由低到高的过零点,最终使这2 个过零点重合,锁定编码器与电机的相对位置关 系,完成对齐。 需要指出的是,在上述操作中需有效区分旋变的SIN 包络信号中的正半周 和负半周。由于SIN 信号是以转定子之间的角度为θ 的sinθ 值对激励信号的调 制结果,因而与sinθ 的正半周对应的SIN 信号包络中,被调制的激励信号与原 始激励信号同相,而与sinθ 的负半周对应的SIN 信号包络中,被调制的激励信 号与原始激励信号反相,据此可以区别和判断旋变输出的SIN 包络信号波形中 的正半周和负半周。对齐时,需要取sinθ 由负半周向正半周过渡点对应的SIN 包络信号的过零点,如果取反了,或者未加准确判断的话,对齐后的电角度有可 能错位180 度,从而造成速度外环进入正反馈。 如果可接入旋变的伺服驱动器能够为用户提供从旋变信号中获取的与电机 电角度相关的绝对位置信息,则可以考虑: 1.用一个直流电源给电机的UV 绕组通以小于额定电流的直流电,U 出,将电机轴定向至一个平衡位置;2.利用伺服驱动器读取并显示从旋变信号中获取的与电机电角度相关的绝 对位置信息; 3.依据操作的方便程度,调整旋变轴与电机轴的相对位置,或者旋变外壳与 电机外壳的相对位置; 4.经过上述调整,使显示的绝对位置值充分接近根据电机的极对数折算出来 的电机-30 度电角度所应对应的绝对位置点,锁定编码器与电机的相对位置关系; 5.来回扭转电机轴,撒手后,若电机轴每次自由回复到平衡位置时,上述折 算绝对位置点都能准确复现,则对齐有效。 此后可以在撤掉直流电源后,得到与前面基本相同的对齐验证效果: 1.用示波器观察旋变的SIN 信号和电机的UV 线反电势波形; 2.转动电机轴,验证旋变的SIN 信号包络过零点与电机的UV 线反电势波形 由低到高的过零点重合。 如果利用驱动器内部的EEPROM等非易失性存储器,也可以存储旋变随机 安装在电机轴上后实测的相位,具体方法如下: 1.将旋变随机安装在电机上,即固结旋变转轴与电机轴,以及旋变外壳与电 机外壳; 2.用一个直流电源给电机的UV 绕组通以小于额定电流的直流电,U 出,将电机轴定向至一个平衡位置;3.用伺服驱动器读取由旋变解析出来的与电角度相关的绝对位置值,并存入 驱动器内部记录电机电角度初始安装相位的EEPROM等非易失性存储器中; 4.对齐过程结束。 由于此时电机轴已定向于电角度相位的-30 度方向,因此存入的驱动器内部 EEPROM等非易失性存储器中的位置检测值就对应电机电角度的-30 度相位。此后,驱动器将任意时刻由旋变解析出来的与电角度相关的绝对位置值与这个存储 值做差,并根据电机极对数进行必要的换算,再加上-30 度,就可以得到该时刻 的电机电角度相位。 这种对齐方式需要伺服驱动器的在国内和操作上予以支持和配合方能实现, 而且由于记录电机电角度初始相位的EEPROM等非易失性存储器位于伺服驱动 器中,因此一旦对齐后,电机就和驱动器事实上绑定了,如果需要更换电机、旋变、或者驱动器,都需要重新进行初始安装相位的对齐操作,并重新绑定电机和 驱动器的配套关系。 注意 1.以上讨论中,所谓对齐到电机电角度的-30 度相位的提法,是以UV 势波形滞后于U相30 度的前提为条件。 2.以上讨论中,都以UV 相通电,并参考UV 线反电势波形为例,有些伺服 系统的对齐方式可能会采用UW相通电并参考UW线反电势波形。 3.如果想直接对齐到电机电角度0 度相位点,也可以将U 相接入低压直流源 的正极,将V相和W相并联后接入直流源的负端,此时电机轴的定向角相对于 UV 相串联通电的方式会偏移30 度,以文中给出的相应对齐方法对齐后,原则 上将对齐于电机电角度的0 度相位,而不再有-30 度的偏移量。这样做看似有好 处,但是考虑电机绕组的参数不一致性,V 相和W相并联后,分别流经V相和 W相绕组的电流很可能并不一致,从而会影响电机轴定向角度的准确性。而在 UV 相通电时,U相和V相绕组为单纯的串联关系,因此流经 V相绕组的电流必然是一致的,电机轴定向角度的准确性不会受到绕组定向电流的影 4.不排除伺服厂商有意将初始相位错位对齐的可能性,尤其是在可以提供绝对位置数据的反馈系统中,初始相位的错位对齐将很容易被数据的偏置量补偿回 来,以此种方式也许可以起到某种保护自己产品线的作用。只是这样一来,用户 就更加无从知道伺服电机反馈元件的初始相位到底该对齐到哪儿了。用户自然也 不愿意遇到这样的供应商。