高精度测角系统及编码器 -- 圆感应同步器【上海弘测】

上海弘测仪器 科技有限公司 Shanghai Honc Instrument Technology Co., Ltd 地址：上海市 康沈路 1761 号 Add： No.1761KangShen Road,Shanghai Contact： 孙彬 MPTELFAXE-mail: 高新 企业 军工 品质 - 0 - 高精度测角系统及编码器 - 圆感应同步器 设备概述： 高精度测角系统及编码器的传感探头是圆感应同步器，圆感应同步器是一种电磁感应位置检测元件，由定 、转子两个分部件组成，通过定、转子多极平面绕组的互感随位置变化的电磁感应原理实现高精度角度测量。圆感应同步器是一种以金属为基体的传感元件，从而使得基于它的整个测角系统具有极高的可靠性，基于圆感应同步器的高精度测角系统的特性主要体现在如下几个方面： （ 1） 测角精度高，可达到 3（峰峰值 6） 。 （ 2） 对温度的影响不敏感，可在 -40+85的温度范围内工作， 其中传感器探头部分可承受不低于 -55+100的工作温度。 （ 3） 耐强冲击，振动。 （ 4） 耐真空，可在 110-3Pa 的真空环境下正常工 作。 （ 5） 耐油、液体、灰尘、污垢、盐雾等。 鉴于圆感应同步器的诸多优点，基于它的测角系统在国外历来为军方角度传感器的首选，尤其在美、日、欧等发达国家的航空航天领域被广泛应用。世界闻名的哈勃望远镜内部就采用了圆感应同步器作为角度传感元件。 基于圆感应同步器的高精度测角系统及编码器可广泛应用在如下领域： 回转工作台、各类机床设备、惯导测试转台、电机、天文望远镜、惯性导航系统等。 设备 结构 ： 一、测角系统 上海弘测仪器 科技有限公司 Shanghai Honc Instrument Technology Co., Ltd 地址：上海市 康沈路 1761 号 Add： No.1761KangShen Road,Shanghai Contact： 孙彬 MPTELFAXE-mail: 高新 企业 军工 品质 - 1 - 测角统包括传感探头以及处理电路（含测角盒与前放盒）两个部件，传感探头即圆感应同步器，其基体为铝材，又包 括定子、转子两部分，其中定子安置在固定位置上，转子安装在旋转轴上，通过转子与定子的相对旋转运动所引起的电磁信号变化进行角度的测量。 测角系统工作时，输出代表角度值的 RS422 串口信号（或 A、 B、 Z 相脉冲信号），传感器每周有一个机械绝对零位（选择 RS1 或 ZS1 触发通信模式即可实现此功能）。 主要性能指标： （ 1） 测角精度： 315（峰峰值 6 30） （ 2） 转角范围： 360连续 （ 3） 工作温度： 0 50 （ C 级）； -20 55 （ I 级） 1.1 系统组成 图 1.1 测角系统组成图 1.2 产品使用说明及参数规格表 1、传感器探头； 2、线缆 L1； 3、线缆 L2； 4、前放盒； 5、线缆 L3； 6、测角盒； 7、线缆 L4。 （ 17 各部件在测角系统中的分布可见图 1.1） （ 1） 传感探头分为两部分：定子和转子，其中定子安装在固定台体上，转子安装在转轴上，传感探头的信号输出端在定子上， 激励端根据具体传感探头型号可在转 子上，也可在定子上。 （ 2） 传感探头上的激励端通过线缆 L1 与前放盒连接；传感探头上的信号输出端通过线缆 L2与前放盒连接。 （ 3） 前放盒通过线缆 L3 与测角盒连接，测角盒引出线缆 L4（电源）及 DB15 通信端子。 上海弘测仪器 科技有限公司 Shanghai Honc Instrument Technology Co., Ltd 地址：上海市 康沈路 1761 号 Add： No.1761KangShen Road,Shanghai Contact： 孙彬 MPTELFAXE-mail: 高新 企业 军工 品质 - 2 - 客户端的电源线缆 L4 及 DB15 通信端子接线定义如下： 表 1.1 电源线缆 L4 接线定义表 插头号 信号 说明 1 V+ 输入电源正端 936V（ 600mA） 2 V- 输入电源负端 表 1.2 DB15 通信端子接线定义表 插头号 RS 通信模式（ RS422） ZS 通信模式 (三相脉冲 ) 信号 说 明 信号 说明 1 T422- 数据 -（ RS422 格式） A- A 相负脉冲 2 T422+ 数据 +（ RS422 格式） A+ A 相正脉冲 3 CLOCK- 外同步接收脉冲 - B- B相负脉冲 4 CLOCK+ 外同步接收脉冲 + B+ B相正脉冲 5 NC 空 Z- Z 相负脉冲 6 NC 空 Z+ Z 相正脉冲 713 NC 空 NC 空 14 SIN SIN 信号 SIN SIN 信号 15 AGND 信号参考地 AGND 信号参考地 注：（ 1）串口输出线应自制，其中 T422-、 T422+、 CLOCK-、 CLOCK+（或 A-、 A+、 B-、 B+、 Z-、 Z+）要用双绞屏蔽线（屏蔽层接外壳），输出线中不要引出 SIN 信号 （ 14 脚）和 AGND 信号（ 15 脚）。 （ 2） CLOCK-、 CLOCK+属于一对差分信号，其电平信号与 RS422/485 兼容。 （ 3） SIN 信号 (14 脚 )与信号参考地（ 15 脚）作为测试引脚，便于用户监测当前模拟信号； 表 1.3 传感探头型号及精度一览表（型号前有 表示为无刷型；无 表示为转子出线型） 上海弘测仪器 科技有限公司 Shanghai Honc Instrument Technology Co., Ltd 地址：上海市 康沈路 1761 号 Add： No.1761KangShen Road,Shanghai Contact： 孙彬 MPTELFAXE-mail: 高新 企业 军工 品质 - 3 - 表 1.4 测角系统性能参数表 型号 定 子（ mm） 转 子 (mm) 气隙 (mm) 精度等级 （ 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 0.150.22 10（峰峰值20） /15（峰峰值30） T3 78 70 26 3.5 5 58 18 12 3.5 5 0.150.22 7/ 10 T4 100 92 36 3.5 6 80 30 24 3 6 0.150.22 6/8 T6 156 148 68 3.5 10 133 58 48 3.5 10 0.150.22 4/6 T6 150 140 56 3.5 10 126.5 51 42 3.5 10 0.150.22 4/6 T7 180 168 76 5.5 10 151 65 54 5.5 10 0.180.25 3/5 T7A 180 168 76 5.5 10 151 65 54 5.5 10 0.160.23 4/6 T7B 180 168 56 5.5 10 151 50 42 4.5 10 0.160.23 3/5 T9 224 210 106 5.5 10 191 90 76 5.5 10 0.180.25 3/5 T9 224 213 96 5.5 10 195 80 66 5.5 10 0.180.25 3/5 T12C 302 287 140 6.5 12 264 125 110 6.5 2 0.20.3 3/5 T12C 302 287 140 6.5 12 264 125 110 6.5 12 0.20.3 3/5 T22 546 534 416 7（ 12个） 3 510 402 386 7（ 12个） 23 0.250.4 5/7 T31 774 762 642 7（ 12个） 25 743 624 608 7（ 12个） 25 0.30.45 6/10 上海弘测仪器 科技有限公司 Shanghai Honc Instrument Technology Co., Ltd 地址：上海市 康沈路 1761 号 Add： No.1761KangShen Road,Shanghai Contact： 孙彬 MPTELFAXE-mail: 高新 企业 军工 品质 - 4 - 注 :选择 RS1 或 ZS1 触发模式时，系统将具备绝对零位功能。 实现方式为在传感器探头的定子上放置 1 个光电开关，在转子上放置 1 个遮 光片，每当转子旋转带动遮光片经过光电开关时将形成一次触发，即以传感器探头就近光电开关的一个电气零点为绝对零点开始计数，此绝对零点的重复性由传感器探头保证，可在 1以内。 型号 精度等级 触发通信模式 温度等级 见 表 1.3 RS422 格式（波特率： 115.2Kbps） A、 B、 Z 三相脉冲格式 C 级 : 0 +50 I 级 : -20 +55 触发 模式 RS1 模式 RS2 模式 ZS1 模式 ZS2 模式 系统开机显示370.XXXX 度，并累加计数，直到用户轴按逆 (或顺 )时针旋转直至触发绝对零点，随后系统整度数值为 0，此时开始正常显示角度值。 系统内部屏蔽绝对零点功能，开机系统即显示当前角度值。 开机 A、 B相脉冲不进行计数，直到用户轴按逆 (或顺 )时针旋转直至触发绝对零点，系统输出一个 Z 相脉冲后正常进行 A、 B相脉冲计数。 系统内部屏蔽绝对零点功能，不输出 Z 相脉冲，开机系统即可 进行 A、 B相脉冲计数。 通信模式 （ 1）通过 R422 口捕捉用户发来的外同步脉冲信号，当捕捉到上升沿之后通过 T422 口发送一 帧角度数据。 （ 2） T422 口发出的一帧角度数据的格式为： 1 位停止位， 1位起始位，其一帧数据为五个字节，一帧数据发送时间约 500us（ 115.2kbps）。第一个字节为起始字节，中间三个字节为数据字节，第五个字节为校验字节。 第一个字节： FF（表示数据开始传输）； 第二个字节：角度数据的 18位（低位在前、 高位在后） 第三个字节：角度数据的第916 位（低位在前、高位在后） 第四个字节：角度数据的第1724 位（低位在前、高位在后）。 第五个字节：和校验（之前三个数据字节之和取低 8 位） 数据内容定义： 24 位数据的110 位为当前角度的整度数值， 1124 位为当前角度的小数值。 （ 1） A、 B相在 360范围内的脉冲数： 0368640P/R （ 2） Z 相在 360内出现一次脉冲 , 上海弘测仪器 科技有限公司 Shanghai Honc Instrument Technology Co., Ltd 地址：上海市 康沈路 1761 号 Add： No.1761KangShen Road,Shanghai Contact： 孙彬 MPTELFAXE-mail: 高新 企业 军工 品质 - 5 - 1.3 选型示例 例： T7 A2 RS1 I L1(1) L2(1) L3(1.5) L4(1.5) 表示当前选用的是 T7 型传感器探头，精度等级为 A2 级，触发通 信模式为 RS1，温度等级为 I，传感器探头到前放盒的激励线缆 L1、信号输出线缆 L2 的长度均为 1 米，前放盒到测角盒线缆 L3的长度为 1.5 米，测角盒引出的电源线缆 L4 的长度为 1.5 米。 注：在选型过程中，型号和精度等级参照表 1.3，触发通信模式、温度等级参照表 1.4，线缆L1 与线缆 L2 的标配长度为 1 米；线缆 L3 与线缆 L4 的标配长度为 1.5 米。 二、编码器 YDK9 型编码器的基体材料为铝质，轴为钢质，当轴旋转时，系统输出代表角度值的 RS422 串口信号（或 A、 B、 Z 相脉冲信号），编码器每周有一个机械绝对零位（选择 RS1 或 ZS1 触发通信模式即可实现此功能）。 2.1 系统组成 图 2.1 YDK9 编码器系统组成图 2.2 产品使用说明及参数规格表 1、编码器探头； 2、线缆 L1； 3、测角盒； 4、线缆 L2。 （ 14 各部件在 YDK9 编码器系统中的分布可见图 2.1） 上海弘测仪器 科技有限公司 Shanghai Honc Instrument Technology Co., Ltd 地址：上海市 康沈路 1761 号 Add： No.1761KangShen Road,Shanghai Contact： 孙彬 MPTELFAXE-mail: 高新 企业 军工 品质 - 6 - （ 1） YDK9 编码器系统分为两部分：编码器探头和测角盒，其中编码器探头的旋转轴 与用户的转轴配合，轴孔配合公差带建议基轴制 H7/h6，编码器的旋转轴上端可采用双螺母的方式将编码器旋转轴固定，以防轴向串动。编码器探头的弹性连接片与用户固定面通过螺钉进行紧固连接，在螺钉未紧固时弹性连接片与用户固定面的预紧力间隙建议为 0.20mm-0.35mm。 具体安装要求见图 2.1。 （ 2）编码器探头上的引出线缆 L1 与测角盒连接； （ 3）测角盒引出线缆 L2（电源线缆）及 DB15 通信端子。 客户端的电源线缆 L2 及 DB15 通信端子接线定义如下： 表 2.1 电源线缆 L2 接线定义表 插头号 信号 说明 1 V+ 输入电源正端 936V（ 600mA） 2 V- 输入电源负端 表 2.2 DB15 通信端子接线定义表 插头号 RS 通信模式（ RS422） ZS 通信模式 (三相脉冲 ) 信号 说明 信号 说明 1 T422- 数据 -（ RS422 格式） A- A 相负脉冲 2 T422+ 数据 +（ RS422 格式） A+ A 相正脉冲 3 CLOCK- 外同步接收脉冲 - B- B相负脉冲 4 CLOCK + 外同步接收脉冲 + B+ B相正脉冲 5 NC 空 Z- Z 相负脉冲 6 NC 空 Z+ Z 相正脉冲 713 NC 空 NC 空 14 SIN SIN 信号 SIN SIN 信号 15 AGND 信号参考地 AGND 信号参考地 注：（ 1）串口输出线应自制，其中 T422-、 T422+、 CLOCK-、 CLOCK+要对双绞，输出线中不要引出 SIN 信号。 （ 2） CLOCK-、 CLOCK+属于一对差分信号，其电平信号与 RS422/485 兼容。 （ 3） SIN 信号 (14 脚 )与信号参考地（ 15 脚）作为测试引脚，便于用户监测当前模拟信号； 表 2.3 YDK9 编码器特性表 YDK9 编码器 精度等级 温度等级 A1:3； A2:5； A3:10 C 级 :0 +50 ； I 级 :-20 +55 ； 2.3 选型示例 上海弘测仪器 科技有限公司 Shanghai Honc Instrument Technology Co., Ltd 地址：上海市 康沈路 1761 号 Add： No.1761KangShen Road,Shanghai Contact： 孙彬 MPTELFAXE-mail: 高新 企业 军工 品质 - 7 - 例： YDK9 A2 RS1 C L1(2) L2(1.5) 表示当前选用的是 YDK9 型编码器，精度等级为 A2 级，触发通信模式为 RS1，温度等级为 C级，编码器到测角盒的线缆 L1 长度为 2 米、测角盒引出的电源线缆长度 L2 为 1.5 米。 注：在选型过程中，型号、精度等级及温度等级参照表 2.3，触发通信模式参照上节测角系统中的表 1.4，线缆 L1 的标配长度为 2 米；线缆 L2 的标配长度为 1.5 米。 分体式圆感应同步器规格 型号 （增量式） 定 子（ mm） 转 子 (mm) 气隙(mm) 精度（ ） DS LS dS GS HS DR LR dR GR HR h 2/360 58 52 20 2.5 5 42 15 8 2.5 5 0.150.25 10 3/360 78 70 26 3.5 5 58 18 12 3.5 5 0.150.25 4 4/360 100 92 36 3.5 7 80 28 22 3.5 7 0.150.25 3 5/360 126 118 56 3.5 7 104.5 36 28 3.5 7 0.150.25 2 6/720 150 140 56 3.5 10 126.5 51 42 3.5 10 0.150.25 2 6/720 156 148 68 3.5 10 133 58 48 3.5 10 0.180.28 1.5 7/720 180 168 76 5.5 10 151 65 54 5.5 10 0.180.28 1/0.8 7/720A 180 168 76 5.5 10 151 65 54 5.5 10 0.180.25 1.2/1 7/720B 180 168 56 5.5 10 151 50 42 4.5 10 0.180.25 1/0.8 7/720C 178 170 65 3.5 10 156 55.5 48 3.5 10 0.180.25 1/0.8 8/720 203 191 96 5.5 10 172 80 66 5.5 10 0.2 0.3 1/0.8 9/720 224 210 106 5.5 10 195 90 76 5.5 10 0.2 0.3 1/0.8 9/720 224 213 96 5.5 10 195 80 66 5.5 10 0.2 0.3 1/0.8 上海弘测仪器 科技有限公司 Shanghai Honc Instrument Technology Co., Ltd 地址：上海市 康沈路 1761 号 Add： No.1761KangShen Road,Shanghai Contact： 孙彬 MPTELFAXE-mail: 高新 企业 军工 品质 - 8 - 10/720 250 238 96 5.5 10 222 75 60 5.5 10 0.2 0.3 1/0.8 12/720A 302 287 95 6.5 12 264 76 63 6.5 12 0.25 0.35 1/0.7/0.5 12/720B 302 287 116 6.5 12 264 100 86 6.5 12 0.25 0.35 1/0.7/0.5 12/720C 302 287 140 6.5 12 264 125 110 6.5 12 0.25 0.35 1/0.7/0.5 12/720A 302 287 95 6.5 12 264 76 63 6.5 12 0.25 0.35 1/0.7/0.5 12/720B 302 287 116 6.5 12 264 100 86 6.5 12 0.250.35 1/0.7/0.5 12/720C 302 287 140 6.5 12 264 125 110 6.5 12 0.250.35 1/0.7/0.5 15/720 395 375 235 8 15 356 200 170 8 15 0.30.4 1/0.7/0.5 注： 表示该型号同步器带耦合变压器，转子不出线 型号 （绝对式） 定 子（ mm） 转 子 (mm) 气隙(mm) 精度（ ） DS LS dS GS HS DR LR dR GR HR h S4/360A 105 99 20 2.5 6 89 15 10 2.5 6 0.150.25 4 S4/360B 91 85 16 2.5 6 75 11 6 2.5 6 0.150.25 5 S6/360A 148 138 48 4.5 10 124 36 28 4.5 10 0.180.28 2.5 S6/360B 152 142 50 4.5 10 125 36