位置傳感器原理

位置傳感器用來測量機器人自身位置的傳感器。位置傳感器可分為兩種，直線位移傳感器和角位移傳感器。

位置傳感器（positionsensor），能感受被測物的位置并轉(zhuǎn)換成可用輸出信號的傳感器。它能感受被測物的位置并轉(zhuǎn)換成可用輸出信號的傳感器。國內(nèi)主要廠商有OTRON品牌。

位置傳感器分類

位置傳感器可用來檢測位置，反映某種狀態(tài)的開關(guān)，和位移傳感器不同，位置傳感器有接觸式和接近式兩種。

接觸式傳感器

接觸式傳感器的觸頭由兩個物體接觸擠壓而動作，常見的有行程開關(guān)、二維矩陣式位置傳感器等。行程開關(guān)結(jié)構(gòu)簡單、動作可靠、價格低廉。當某個物體在運動過程中，碰到行程開關(guān)時，其內(nèi)部觸頭會動作，從而完成控制，如在加工中心的X、Y、Z軸方向兩端分別裝有行程開關(guān)，則可以控制移動范圍。二維矩陣式位置傳感器安裝于機械手掌內(nèi)側(cè)，用于檢測自身與某個物體的接觸位置。

接近開關(guān)是指當物體與其接近到設(shè)定距離時就可以發(fā)出“動作”信號的開關(guān)，它無需和物體直接接觸。接近開關(guān)有很多種類，主要有電磁式、光電式、差動變壓器式、電渦流式、電容式、干簧管、霍爾式等。接近開關(guān)在數(shù)控機床上的應(yīng)用主要是刀架選刀控制、工作臺行程控制、油缸及汽缸活塞行程控制等。

霍爾傳感器

霍爾傳感器是利用霍爾現(xiàn)象制成的傳感器。將鍺等半導(dǎo)體置于磁場中，在一個方向通以電流時，則在垂直的方向上會出現(xiàn)電位差，這就是霍爾現(xiàn)象。將小磁體固定在運動部件上，當部件靠近霍爾元件時，便產(chǎn)生霍爾現(xiàn)象，從而判斷物體是否到位。

位置傳感器在直流電機上的應(yīng)用

傳統(tǒng)的無刷直流電機大多以霍爾元件或其它地位檢測元件作位置傳感器，但位置傳感器維修困難，且霍爾元件的溫度特性不好，招致零碎牢靠性變差。因而，位置傳感器無刷直流電機成爲理想選擇，并具有寬廣的開展前景，但它的控制電路相當復(fù)雜。

位置傳感器無刷直流電動機的控制與有位置傳感器無刷直流電機控制的最基本區(qū)別就是應(yīng)用反電勢的波形尋覓最佳換向點。當永磁無刷直流電動機運轉(zhuǎn)時，各相繞組的反電動勢（EMF）與轉(zhuǎn)子地位親密相關(guān)。由于各相繞組是交替導(dǎo)通任務(wù)的，在某相不導(dǎo)通的時辰，其反電動勢波形的某些特殊點，可替代轉(zhuǎn)子位置傳感器的功用，失掉所需求的信息。

外部的調(diào)速零碎是典型的直流電機PWM雙閉環(huán)調(diào)速零碎，在零碎中設(shè)置兩個調(diào)理器，辨別調(diào)理轉(zhuǎn)速和電流，二者之間實行串級聯(lián)接，即以轉(zhuǎn)速調(diào)理器的輸入作爲電流位置傳感器調(diào)理器，再用電流調(diào)理器的輸入控制開關(guān)器件。這樣組成的雙閉環(huán)零碎，在突加給定的過渡進程中表現(xiàn)爲一個恒值電流調(diào)理零碎，在穩(wěn)態(tài)和接近穩(wěn)態(tài)運轉(zhuǎn)中又表現(xiàn)爲無靜差調(diào)速零碎，即發(fā)揚了轉(zhuǎn)速和電流兩個位置傳感器調(diào)理器各自的作用，又防止了像單環(huán)零碎那樣兩種反應(yīng)相互牽制的缺陷，從而取得良好的靜、靜態(tài)質(zhì)量。

內(nèi)部功率元件MOSFET的源極電流流過R失掉與位置傳感器無刷直流電機控制的簡易辦法電動機繞組電流成反比例的電壓，經(jīng)環(huán)路濾波器（該濾波器能濾除觸發(fā)單穩(wěn)電路的噪聲尖峰電流，普通選樣在工夫常數(shù)300ns以內(nèi)）到電流比擬器的正端引腳），比擬器的負端有鉗位電壓爲0.5V的二極管，因而可以限制電機定子電路的最大峰值電流當電流檢測電路的電壓高于比擬器負端電壓時，單穩(wěn)態(tài)電路被觸發(fā)，關(guān)斷輸入MOSFET，電流下降，直至單穩(wěn)電流被復(fù)位。

采用位置傳感器控制器芯片，簡化了無刷直流電動機的控制，它不只具有良好的限流和維護功用，而且用ML4428構(gòu)成的雙閉環(huán)調(diào)速零碎的功能也將失掉改善，采用該位置傳感器控制器芯片，處理了應(yīng)用反電勢檢測完成換向及低速時開環(huán)起動這一難題，實驗證明，該控制零碎構(gòu)造復(fù)雜，功用完全，進步了零碎的牢靠性。該辦法對直流無刷電動機的普遍使用具有重要的實踐意義。

換向是由反電勢信號采樣檢出經(jīng)位置傳感器鎖相環(huán)控制而完成的，在電機運動及低速運轉(zhuǎn)時，其反電勢爲零或極低，無法檢測，因而必需由其它辦法開環(huán)起動，到發(fā)生足夠大的反電勢方能進入正常換向。