传感器技术与步进电动机原理详解
传感器技术与步进电动机原理详解
传感器技术
- 传感器概述
- 传感器简介
- 传感器的特性
- 线性度
- 灵敏度
- 迟滞
- 重复性
- 传感器的动态特性
- 步进电动机
- 步进电机的工作原理
传感器概述
传感器简介
传感器是一种能够感受被测量并按照一定规律转换成可用输出信号的器件或装置。它通常由敏感元件和转换元件组成，其中敏感元件直接感受或响应被测量，而转换元件则将这些感受或响应转换成适于传输或测量的电信号。此外，信号变换电路（如模数转换器）也是传感器系统的重要组成部分。
传感器的特性
传感器特性主要描述输入量（被测量）与输出量之间的关系。根据输入量的变化情况，可以分为静态特性和动态特性：
- 静态特性：当输入量为常量或变化极慢时，传感器输出与输入之间的关系。衡量静态特性的主要指标包括线性度、灵敏度、迟滞和重复性等。
- 动态特性：当输入量随时间较快变化时，传感器输出对输入变化的响应特性。
线性度
传感器的线性度是指传感器的输出与输入之间数量关系的线性程度。在实际应用中，为了便于标定和数据处理，通常希望传感器具有良好的线性特性。实际测试得到的特性曲线与理想直线之间的偏差称为非线性误差。
灵敏度
灵敏度是传感器静态特性的重要指标，定义为稳态下输出量增量与输入量增量之比。灵敏度表示单位输入量变化所引起的传感器输出量变化。灵敏度越高，传感器越灵敏。
迟滞
传感器在正反行程期间其输出/输入特性曲线不重合的现象称为迟滞。迟滞误差是传感器在全量程范围内最大差值与满量程输出值之比。
重复性
重复性是指传感器在输入量按同一方向作全量程连续多次变化时，所得特性曲线不一致的程度。重复性误差属于随机误差，通常用正反行程的最大偏差表示。
传感器的动态特性
传感器的动态特性描述其输出对随时间变化的输入量的响应特性。可以从时域和频域两个方面采用瞬态响应法和频率响应法来分析。传感器的动态特性取决于其内部机械、电气、磁性、光学等参数，使用时需要根据动态特性及使用条件确定使用方法，并估计动态误差、响应速度和动态灵敏度。
步进电动机
步进电动机是一种将电脉冲信号转换成机械角位移的控制电机，常作为数字控制系统中的执行元件。以三相步进电机为例，其主要由定子和转子组成，定子和转子上分别有六个和四个磁极。
步进电机的工作原理
步进电机的工作方式有多种，其中一种常见的方式是三相单三拍工作方式。在这种方式下，每次只有一相通电，一个循环周期包括三个脉冲。具体通电顺序为：A→AB→B→BC→C→CA→A，共六拍。这种工作方式称为三相六拍，步距角为15°。通过改变通电顺序可以控制转子的旋转方向。