1、工作原理1、自力式壓力調節閥工作原理（閥后壓力控制）如圖 1）工作介質的閥前壓力 P1經過閥芯、閥座后的節流后，變為閥后壓力 P2。P2 經 過控制管線輸入到執行器的下膜室內作用在頂盤上，產生的作用力與彈簧的反 作用力相平衡，決定了閥芯、閥座的相對位置，控制閥后壓力。當閥后壓力 P2 增加時， P2 作用在頂盤上的作用力也隨之增加。此時，頂盤的作用力大于彈簧 的反作用力，使閥芯關向閥座的位置，直到頂盤的作用力與彈簧的反作用力相 平衡為止。這時，閥芯與閥座的流通面積減少，流阻變大，從而使P2 降為設定值。同理，當閥后壓力 P2 降低時，作用方向與上述相反，這就是自力式（閥后） 壓力調節閥的工作原

2、理。2、自力式壓力調節閥工作原理（閥前壓力控制）（如圖 2）工作介質的閥前壓力 P1 經過閥芯、閥座后的節流后，變為閥后壓力 P2。同時 P1 經過控制管線輸入到執行器的上膜室內作用在頂盤上， 產生的作用力與彈簧的 反作用力相平衡，決定了閥芯、閥座的相對位置，控制閥前壓力。當閥后壓力 PP11 增加時， P1 作用在頂盤上的作用力也隨之增加。此時，頂盤的作用力大于彈 簧的反作用力，使閥芯向離開閥座的方向移動，直到頂盤的作用力與彈簧的反 作用力相平衡為止。這時，閥芯與閥座的流通面積減大，流阻變小，從而使 降為設定值。同理，當閥后壓力 P1 降低時，作用方向與上述相反，這就是自力 式（閥前）壓力調

3、節閥的工作原理。3、自力式溫度調節閥工作原理（加熱型）如圖 3）溫度調節閥是根據液體的不可壓縮和熱脹冷縮原理進行工作的 加熱用自力式溫度調節閥，當被控對象溫度低于設定溫度時，溫包內液體收縮，作用在執行器推桿上的力減小，閥芯部件在彈簧力的作用下使閥門打開，增加蒸汽和熱油等加熱介質的流量，使被控對象溫度上升，直到被控對象溫度到了設定值時，閥關閉，閥關閉后，被控對象溫度下降，閥又打開，加熱介質又進入熱交換器，又使溫度上升，這樣使被控對象溫度為恒定值。閥開度大小與被 控對象實際溫度和設定溫度的差值有關。4、自力式溫度調節閥工作原理（冷卻型）冷卻用自力式溫度調節閥工作原理可參照加熱用自力式溫度調節閥，只

4、是當閥芯部件在執行器與 彈簧力作用下打開和關閉與溫關閥相反，閥體內通過冷介質，主要應用于冷卻 裝置中的溫度控制。如圖 5）5、自力式流量調節閥工作原理被控介質輸入閥后，閥前壓力 P1 通過控制管線輸入下膜室，經節流閥節流后的 壓力 Ps輸入上膜室， P1與 Ps的差即 Ps=P1-Ps 稱為有效壓力。 P1作用在膜 片上產生的推力與 Ps 作用在膜片上產生的推力差與彈簧反力相平衡確定了閥芯 與閥座的相對位置，從而確定了流經閥的流量。當流經閥的流量增加時，即 P s 增加，結果 P1、Ps 分別作用在下、上膜室，使閥芯向閥座方向移動，從而改 變了閥芯與閥座之間的流通面積，使 Ps增加，增加后的

5、Ps 作用在膜片上的推 力加上彈簧反力與 P1作用在膜片上的推力在新的位置產生平衡達到控制流量的 目的。反之，同理。設定被控介質的流量用調整節流閥與閥座的相對位置來確定永磁交流伺服電機位置反饋傳感器檢測相位與電機磁極相位的對齊方式2008-11-07來源： internet瀏覽： 504主流的伺服電機位置反饋元件包括增量式編碼器， 絕對式編碼器， 正余弦編 碼器，旋轉變壓器等。 為支持永磁交流伺服驅動的矢量控制， 這些位置反饋元件 就必須能夠為伺服驅動器提供永磁交流伺服電機的永磁體磁極相位， 或曰電機電 角度信息， 為此當位置反饋元件與電機完成定位安裝時， 就有必要調整好位置反 饋元件的角度檢

6、測相位與電機電角度相位之間的相互關系， 這種調整可以稱作電 角度相位初始化， 也可以稱作編碼器零位調整或對齊。 下面列出了采用增量式編 碼器，絕對式編碼器， 正余弦編碼器， 旋轉變壓器等位置反饋元件的永磁交流伺 服電機的傳感器檢測相位與電機電角度相位的對齊方式。增量式編碼器的相位對齊方式在此討論中， 增量式編碼器的輸出信號為方波信號， 又可以分為帶換相信號 的增量式編碼器和普通的增量式編碼器， 普通的增量式編碼器具備兩相正交方波 脈沖輸出信號 A 和 B，以及零位信號 Z；帶換相信號的增量式編碼器除具備 ABZ 輸出信號外，還具備互差 120 度的電子換相信號 UVW ，UVW 各自的每轉周期

7、 數與電機轉子的磁極對數一致。 帶換相信號的增量式編碼器的 UVW 電子換相信 號的相位與轉子磁極相位，或曰電角度相位之間的對齊方法如下：1. 用一個直流電源給電機的 UV 繞組通以小于額定電流的直流電， U 入， V 出，將電機軸定向至一個平衡位置；2. 用示波器觀察編碼器的 U 相信號和 Z 信號；3. 調整編碼器轉軸與電機軸的相對位置；4. 一邊調整，一邊觀察編碼器 U 相信號跳變沿，和 Z 信號，直到 Z 信號穩 定在高電平上（在此默認 Z 信號的常態為低電平），鎖定編碼器與電機的相對 位置關系；5. 來回扭轉電機軸，撒手后，若電機軸每次自由回復到平衡位置時， Z 信號 都能穩定在高電

8、平上，則對齊有效。撤掉直流電源后，驗證如下：1. 用示波器觀察編碼器的 U 相信號和電機的 UV 線反電勢波形；2. 轉動電機軸，編碼器的 U 相信號上升沿與電機的 UV 線反電勢波形由低到 高的過零點重合，編碼器的 Z 信號也出現在這個過零點上。上述驗證方法，也可以用作對齊方法。需要注意的是，此時增量式編碼器的 U 相信號的相位零點即與電機 UV 線 反電勢的相位零點對齊，由于電機的 U 相反電勢，與 UV 線反電勢之間相差 30 度，因而這樣對齊后，增量式編碼器的 U 相信號的相位零點與電機 U 相反電勢 的-30度相位點對齊，而電機電角度相位與 U 相反電勢波形的相位一致，所以此 時增量

9、式編碼器的 U 相信號的相位零點與電機電角度相位的 -30 度點對齊。有些伺服企業習慣于將編碼器的 U 相信號零點與電機電角度的零點直接對 齊，為達到此目的，可以：1. 用 3個阻值相等的電阻接成星型， 然后將星型連接的 3 個電阻分別接入電 機的 UVW 三相繞組引線；2. 以示波器觀察電機 U 相輸入與星型電阻的中點， 就可以近似得到電機的 U 相反電勢波形；3. 依據操作的方便程度，調整編碼器轉軸與電機軸的相對位置，或者編碼器 外殼與電機外殼的相對位置；4. 一邊調整，一邊觀察編碼器的 U 相信號上升沿和電機 U 相反電勢波形由 低到高的過零點， 最終使上升沿和過零點重合， 鎖定編碼器與

10、電機的相對位置關 系，完成對齊。由于普通增量式編碼器不具備 UVW 相位信息，而 Z 信號也只能反映一圈內 的一個點位，不具備直接的相位對齊潛力，因而不作為本討論的話題。絕對式編碼器的相位對齊方式 絕對式編碼器的相位對齊對于單圈和多圈而言， 差別不大， 其實都是在一圈 內對齊編碼器的檢測相位與電機電角度的相位。 早期的絕對式編碼器會以單獨的 引腳給出單圈相位的最高位的電平， 利用此電平的 0和 1的翻轉，也可以實現編 碼器和電機的相位對齊，方法如下：1. 用一個直流電源給電機的 UV 繞組通以小于額定電流的直流電， U 入， V 出，將電機軸定向至一個平衡位置；2. 用示波器觀察絕對編碼器的最

11、高計數位電平信號；3. 調整編碼器轉軸與電機軸的相對位置；4. 一邊調整，一邊觀察最高計數位信號的跳變沿，直到跳變沿準確出現在電 機軸的定向平衡位置處，鎖定編碼器與電機的相對位置關系；5. 來回扭轉電機軸，撒手后，若電機軸每次自由回復到平衡位置時，跳變沿 都能準確復現，則對齊有效。這類絕對式編碼器目前已經被采用 EnDAT ，BiSS，Hyperface 等串行協議， 以及日系專用串行協議的新型絕對式編碼器廣泛取代， 因而最高位信號就不符存 在了，此時對齊編碼器和電機相位的方法也有所變化， 其中一種非常實用的方法 是利用編碼器內部的 EEPROM，存儲編碼器隨機安裝在電機軸上后實測的相位， 具

12、體方法如下：1. 將編碼器隨機安裝在電機上，即固結編碼器轉軸與電機軸，以及編碼器外 殼與電機外殼；2. 用一個直流電源給電機的 UV 繞組通以小于額定電流的直流電， U 入， V 出，將電機軸定向至一個平衡位置；3. 用伺服驅動器讀取絕對編碼器的單圈位置值， 并存入編碼器內部記錄電機 電角度初始相位的 EEPROM 中；4. 對齊過程結束。由于此時電機軸已定向于電角度相位的 -30 度方向，因此存入的編碼器內部 EEPROM 中的位置檢測值就對應電機電角度的 -30 度相位。 此后， 驅動器將任意 時刻的單圈位置檢測數據與這個存儲值做差，并根據電機極對數進行必要的換 算，再加上 -30 度，就

13、可以得到該時刻的電機電角度相位。這種對齊方式需要編碼器和伺服驅動器的支持和配合方能實現， 日系伺服的 編碼器相位之所以不便于最終用戶直接調整的根本原因就在于不肯向用戶提供 這種對齊方式的功能界面和操作方法。 這種對齊方法的一大好處是， 只需向電機 繞組提供確定相序和方向的轉子定向電流， 無需調整編碼器和電機軸之間的角度關系，因而編碼器可以以任意初始角度直接安裝在電機上， 且無需精細， 甚至簡 單的調整過程，操作簡單，工藝性好。如果絕對式編碼器既沒有可供使用的 EEPROM，又沒有可供檢測的最高計 數位引腳， 則對齊方法會相對復雜。 如果驅動器支持單圈絕對位置信息的讀出和 顯示，則可以考慮：1.

14、 用一個直流電源給電機的 UV 繞組通以小于額定電流的直流電， U 入， V 出，將電機軸定向至一個平衡位置；2. 利用伺服驅動器讀取并顯示絕對編碼器的單圈位置值；3. 調整編碼器轉軸與電機軸的相對位置；4. 經過上述調整， 使顯示的單圈絕對位置值充分接近根據電機的極對數折算 出來的電機 -30 度電角度所應對應的單圈絕對位置點，鎖定編碼器與電機的相對 位置關系；5. 來回扭轉電機軸，撒手后，若電機軸每次自由回復到平衡位置時，上述折 算位置點都能準確復現，則對齊有效。如果用戶連絕對值信息都無法獲得， 那么就只能借助原廠的專用工裝， 一邊 檢測絕對位置檢測值， 一邊檢測電機電角度相位， 利用工裝

15、， 調整編碼器和電機 的相對角位置關系， 將編碼器相位與電機電角度相位相互對齊， 然后再鎖定。 這 樣一來，用戶就更加無從自行解決編碼器的相位對齊問題了。個人推薦采用在 EEPROM 中存儲初始安裝位置的方法，簡單，實用，適應 性好，便于向用戶開放， 以便用戶自行安裝編碼器， 并完成電機電角度的相位整 定。正余弦編碼器的相位對齊方式普通的正余弦編碼器具備一對正交的 sin，cos 1Vp-p 信號，相當于方波信號 的增量式編碼器的 AB 正交信號，每圈會重復許許多多個信號周期，比如 2048 等；以及一個窄幅的對稱三角波 Index信號，相當于增量式編碼器的 Z 信號，一 圈一般出現一個； 這

16、種正余弦編碼器實質上也是一種增量式編碼器。 另一種正余 弦編碼器除了具備上述正交的 sin、cos 信號外，還具備一對一圈只出現一個信號 周期的相互正交的 1Vp-p 的正弦型 C、D 信號，如果以 C 信號為 sin，則 D 信號 為 cos，通過 sin、cos 信號的高倍率細分技術，不僅可以使正余弦編碼器獲得比原始信號周期更為細密的名義檢測分辨率， 比如 2048 線的正余弦編碼器經 2048 細分后，就可以達到每轉 400 多萬線的名義檢測分辨率， 當前很多歐美伺服廠家 都提供這類高分辨率的伺服系統，而國內廠家尚不多見；此外帶C、D 信號的正余弦編碼器的 C、D 信號經過細分后，還可以

17、提供較高的每轉絕對位置信息，比 如每轉 2048個絕對位置，因此帶 C、D 信號的正余弦編碼器可以視作一種模擬 式的單圈絕對編碼器。采用這種編碼器的伺服電機的初始電角度相位對齊方式如下：1. 用一個直流電源給電機的 UV 繞組通以小于額定電流的直流電， U 入， V 出，將電機軸定向至一個平衡位置；2. 用示波器觀察正余弦編碼器的 C 信號波形；3. 調整編碼器轉軸與電機軸的相對位置；4. 一邊調整，一邊觀察 C 信號波形， 直到由低到高的過零點準確出現在電機 軸的定向平衡位置處，鎖定編碼器與電機的相對位置關系；5. 來回扭轉電機軸，撒手后，若電機軸每次自由回復到平衡位置時，過零點 都能準確復

18、現，則對齊有效。撤掉直流電源后，驗證如下：1. 用示波器觀察編碼器的 C 相信號和電機的 UV 線反電勢波形；2. 轉動電機軸，編碼器的 C相信號由低到高的過零點與電機的 UV 線反電勢 波形由低到高的過零點重合。這種驗證方法，也可以用作對齊方法。此時 C 信號的過零點與電機電角度相位的 -30 度點對齊。 如果想直接和電機電角度的 0 度點對齊，可以考慮：1. 用 3個阻值相等的電阻接成星型， 然后將星型連接的 3 個電阻分別接入電 機的 UVW 三相繞組引線；2. 以示波器觀察電機 U 相輸入與星型電阻的中點， 就可以近似得到電機的 U 相反電勢波形；3. 調整編碼器轉軸與電機軸的相對位置

19、；4. 一邊調整，一邊觀察編碼器的 C 相信號由低到高的過零點和電機 U 相反 電勢波形由低到高的過零點， 最終使 2 個過零點重合， 鎖定編碼器與電機的相對 位置關系，完成對齊。由于普通正余弦編碼器不具備一圈之內的相位信息， 而 Index 信號也只能反 映一圈內的一個點位， 不具備直接的相位對齊潛力， 因而在此也不作為討論的話 題。如果可接入正余弦編碼器的伺服驅動器能夠為用戶提供從 C、D 中獲取的單 圈絕對位置信息，則可以考慮：1. 用一個直流電源給電機的 UV 繞組通以小于額定電流的直流電， U 入， V 出，將電機軸定向至一個平衡位置；2. 利用伺服驅動器讀取并顯示從 C、D 信號中

20、獲取的單圈絕對位置信息；3. 調整旋變軸與電機軸的相對位置；4. 經過上述調整， 使顯示的絕對位置值充分接近根據電機的極對數折算出來 的電機 -30 度電角度所應對應的絕對位置點，鎖定編碼器與電機的相對位置關 系；5. 來回扭轉電機軸，撒手后，若電機軸每次自由回復到平衡位置時，上述折 算絕對位置點都能準確復現，則對齊有效。此后可以在撤掉直流電源后，得到與前面基本相同的對齊驗證效果：1. 用示波器觀察正余弦編碼器的 C 相信號和電機的 UV 線反電勢波形；2. 轉動電機軸，驗證編碼器的 C 相信號由低到高的過零點與電機的 UV 線 反電勢波形由低到高的過零點重合。如果利用驅動器內部的 EEPRO

21、M 等非易失性存儲器，也可以存儲正余弦編 碼器隨機安裝在電機軸上后實測的相位，具體方法如下：1. 將正余弦隨機安裝在電機上，即固結編碼器轉軸與電機軸，以及編碼器外 殼與電機外殼；2. 用一個直流電源給電機的 UV 繞組通以小于額定電流的直流電， U 入， V 出，將電機軸定向至一個平衡位置；3. 用伺服驅動器讀取由 C、D 信號解析出來的單圈絕對位置值，并存入驅動 器內部記錄電機電角度初始安裝相位的 EEPROM 等非易失性存儲器中；4. 對齊過程結束。由于此時電機軸已定向于電角度相位的 -30 度方向，因此存入的驅動器內部 EEPROM 等非易失性存儲器中的位置檢測值就對應電機電角度的 -3

22、0 度相位。此 后，驅動器將任意時刻由編碼器解析出來的與電角度相關的單圈絕對位置值與這 個存儲值做差，并根據電機極對數進行必要的換算，再加上 -30 度，就可以得到 該時刻的電機電角度相位。這種對齊方式需要伺服驅動器的在國內和操作上予以支持和配合方能實現， 而且由于記錄電機電角度初始相位的 EEPROM 等非易失性存儲器位于伺服驅動 器中，因此一旦對齊后，電機就和驅動器事實上綁定了，如果需要更換電機、正 余弦編碼器、或者驅動器， 都需要重新進行初始安裝相位的對齊操作， 并重新綁 定電機和驅動器的配套關系。旋轉變壓器的相位對齊方式 旋轉變壓器簡稱旋變，是由經過特殊電磁設計的高性能硅鋼疊片和漆包線

23、 構成的，相比于采用光電技術的編碼器而言， 具有耐熱， 耐振。耐沖擊，耐油污， 甚至耐腐蝕等惡劣工作環境的適應能力， 因而為武器系統等工況惡劣的應用廣泛 采用，一對極（單速）的旋變可以視作一種單圈絕對式反饋系統，應用也最為廣 泛，因而在此僅以單速旋變為討論對象， 多速旋變與伺服電機配套， 個人認為其 極對數最好采用電機極對數的約數，一便于電機度的對應和極對數分解。旋變的信號引線一般為 6根，分為 3組，分別對應一個激勵線圈， 和2個正 交的感應線圈， 激勵線圈接受輸入的正弦型激勵信號， 感應線圈依據旋變轉定子 的相互角位置關系，感應出來具有 SIN和COS包絡的檢測信號。旋變 SIN和COS

24、輸出信號是根據轉定子之間的角度對激勵正弦信號的調制結果， 如果激勵信號是 sint，轉定子之間的角度為 ，則SIN信號為 sint×sin，則COS信號為 sin t×cos，根據 SIN，COS 信號和原始的激勵信號，通過必要的檢測電路，就 可以獲得較高分辨率的位置檢測結果， 目前商用旋變系統的檢測分辨率可以達到 每圈 2的12次方，即 4096，而科學研究和航空航天系統甚至可以達到 2的 20 次方以上，不過體積和成本也都非常可觀。商用旋變與伺服電機電角度相位的對齊方法如下：1. 用一個直流電源給電機的 UV 繞組通以小于額定電流的直流電， U 入， V 出；2. 然后

25、用示波器觀察旋變的 SIN 線圈的信號引線輸出；3. 依據操作的方便程度，調整電機軸上的旋變轉子與電機軸的相對位置，或 者旋變定子與電機外殼的相對位置；4. 一邊調整，一邊觀察旋變 SIN 信號的包絡，一直調整到信號包絡的幅值完 全歸零，鎖定旋變；5. 來回扭轉電機軸，撒手后，若電機軸每次自由回復到平衡位置時，信號包 絡的幅值過零點都能準確復現，則對齊有效 。撤掉直流電源，進行對齊驗證：1. 用示波器觀察旋變的 SIN信號和電機的 UV 線反電勢波形；2. 轉動電機軸，驗證旋變的 SIN 信號包絡過零點與電機的 UV 線反電勢波形 由低到高的過零點重合。這個驗證方法，也可以用作對齊方法。此時

26、SIN 信號包絡的過零點與電機電角度相位的 -30度點對齊。 如果想直接和電機電角度的 0 度點對齊，可以考慮：1.用 3個阻值相等的電阻接成星型， 然后將星型連接的 3 個電阻分別接入電 機的 UVW 三相繞組引線；2.以示波器觀察電機 U 相輸入與星型電阻的中點， 就可以近似得到電機的 U 相反電勢波形；3. 依據操作的方便程度，調整編碼器轉軸與電機軸的相對位置，或者編碼器 外殼與電機外殼的相對位置；4. 一邊調整，一邊觀察旋變的 SIN 信號包絡的過零點和電機 U 相反電勢波形 由低到高的過零點， 最終使這 2個過零點重合， 鎖定編碼器與電機的相對位置關 系，完成對齊。需要指出的是，在上

27、述操作中需有效區分旋變的 SIN 包絡信號中的正半周 和負半周。由于 SIN 信號是以轉定子之間的角度為 的 sin值對激勵信號的調 制結果，因而與 sin 的正半周對應的 SIN 信號包絡中，被調制的激勵信號與原 始激勵信號同相，而與 sin 的負半周對應的 SIN 信號包絡中，被調制的激勵信 號與原始激勵信號反相，據此可以區別和判斷旋變輸出的 SIN 包絡信號波形中 的正半周和負半周。對齊時，需要取 sin由負半周向正半周過渡點對應的 SIN 包絡信號的過零點， 如果取反了， 或者未加準確判斷的話， 對齊后的電角度有可 能錯位 180 度，從而造成速度外環進入正反饋。如果可接入旋變的伺服驅

28、動器能夠為用戶提供從旋變信號中獲取的與電機 電角度相關的絕對位置信息，則可以考慮：1.用一個直流電源給電機的 UV 繞組通以小于額定電流的直流電， U 入， V 出，將電機軸定向至一個平衡位置；2.利用伺服驅動器讀取并顯示從旋變信號中獲取的與電機電角度相關的絕 對位置信息；3. 依據操作的方便程度，調整旋變軸與電機軸的相對位置，或者旋變外殼與 電機外殼的相對位置；4. 經過上述調整， 使顯示的絕對位置值充分接近根據電機的極對數折算出來 的電機 -30 度電角度所應對應的絕對位置點， 鎖定編碼器與電機的相對位置關系；5. 來回扭轉電機軸， 撒手后， 若電機軸每次自由回復到平衡位置時， 上述折 算

29、絕對位置點都能準確復現，則對齊有效。此后可以在撤掉直流電源后，得到與前面基本相同的對齊驗證效果： 1.用示波器觀察旋變的 SIN 信號和電機的 UV 線反電勢波形； 2.轉動電機軸，驗證旋變的 SIN 信號包絡過零點與電機的 UV 線反電勢波形 由低到高的過零點重合。如果利用驅動器內部的 EEPROM 等非易失性存儲器，也可以存儲旋變隨機 安裝在電機軸上后實測的相位，具體方法如下：1.將旋變隨機安裝在電機上，即固結旋變轉軸與電機軸，以及旋變外殼與電 機外殼；2.用一個直流電源給電機的 UV 繞組通以小于額定電流的直流電， U 入， V 出，將電機軸定向至一個平衡位置；3. 用伺服驅動器讀取由旋變解析出來的與電角度相關的絕對位置值， 并存入 驅動器