第4章 气动元件及传感器应用
4.1 气动元件
本系统气动主要分为两部分：1、气动执行元件部分有双作用单出杆气缸、双作用单出双杆气缸、无杆气缸、薄型气缸、摆台、气动手爪等。2、气动控制元件部分有单控电磁换向阀、双控电磁换向阀、节流阀、磁性限位传感器等。 4.2 气缸电控阀使用
气缸示意图如图4-2所示：
图4-2 气缸示意图
注：气缸的正确运动使物料分到相应的位置，只要交换进出气的方向就能改变气缸的伸出（缩回）运动，气缸两侧的磁性开关可以识别气缸是否已经运动到位。
双电控换向阀示意图如图5-3所示：
图4-3 双电控换向阀示意图
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注：双向电控阀用来控制气缸进气和出气，从而实现气缸的伸出、缩回运动。电控阀内装的红色指示灯有正负极性，如果极性接反了也能正常工作，但指示灯不会亮。
单电控换向阀示意图如图4-4所示：
图4-4 单电控换向阀示意图
注： 单向电控阀用来控制气缸单个方向运动，实现气缸的伸出、缩回运动。与双向电控阀区别在双向电控阀初始位置是任意的可以随意控制两个位置，而单控阀初始位置是固定的只能控制一个方向。
气动手爪控制如图4-5所示：
图4-5 手爪控制示意图
当手爪由单向电控气阀控制时，如上图所示，电控换向阀线圈得电，手爪夹紧；电控换向阀线圈断电，手爪张开。
当手爪由双向电控气阀控制时，手爪抓紧和松开分别由一个线圈控制，在控制过程中
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不允许两个线圈同时得电。
4.3 传感器应用说明 4.3.1常用传感器的使用说明
电感式接近传感器由高频震荡、检波、放大、触发及输出电路等组成。震荡器在传感器
检测面产生一个交变电磁场，当金属物料接近传感器检测面时，金属中产生的涡流吸收了震荡器的能量。使震荡减弱以至停滞。震荡器的震荡及停振这两种状态，转换为电信号通过整形放大器转换成二进制的开关信号，经功率放大后输出。
光电传感器是一种红外调制型无损检测光电传感器。采用高效果红外发光二极管\\光敏三极管作为光电转换元件。工作方式有同轴反射和对射型。在本实训装置中均采用同轴反射型光电传感器，它们具有体积小，使用简单，性能稳定，寿命长，响应速度快，抗冲击，耐震动，接受不受外界干扰等优点。
4.3.2磁性开关的使用说明
磁性开关是用来检测气缸活塞位置的，即检测活塞的运动行程的。它可分为有触点式和无触点式两种。本装置上用的磁性开关均为有触点式的。它是通过机械触点的动作进行开关的通（ON）断（OFF）。
用磁性开关来检测活塞的位置，从设计、加工、安装、调试等方面，都比使用其他限位开关方式简单、省时。触点接触电阻小，一般为50～200mΩ，但可通过电流小，过载能力较差，只适合低压电路。
响应快，动作时间为1.2ms。耐冲击，冲击加速度可达300m/s2,无漏电流存在。 使用注意事项：
1）安装时，不得让开关受过大的冲击力，如将开关打入、抛扔等；
2）不要把控制信号线与电力线（如电动机供电线等）平行并排在一起，以防止磁性开关的控制电路由于干扰造成误动作；
3）磁性开关的连接线不能直接接到电源上，必须串接负载，且负载绝不能短路，以免开关烧坏；
4）带指示灯的有触点磁性开关，当电流超过最大允许电流时，发光二极管会损坏；若电流在规定范围以下，发光二极管会变暗或不亮。
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5）安装时，开关的导线不要随气缸运动，不仅仅是导线易断，而且应力加在开关内部，开关内部元件可能破坏；
6）磁性开关不要用于有磁场的场合，这会造成开关的误动作，或者使内部磁环减磁； 7）DC24V带指示灯的开关是有极性的，茶色线为“+”，蓝色线为“-”；本实训装置中所用到的均为DC24V带指示灯有触点开关；
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第5章 认知伺服电机及伺服放大器
5.1 永磁交流伺服系统概述
现代高性能的伺服系统，大多数采用永磁交流伺服系统其中包括永磁同步交流伺服电动机和全数字交流永磁同步伺服驱动器两部分。
5.1.1、交流伺服电机的工作原理：伺服电机内部的转子是永磁铁，驱动器控制的U/V/W三相电形成电磁场，转子在此磁场的作用下转动，同时电机自带的编码器反馈信号给驱动器，驱动器根据反馈值与目标值进行比较，调整转子转动的角度。伺服电机的精度决定于编码器的精度（线数）。
交流永磁同步伺服驱动器主要有伺服控制单元、功率驱动单元、通讯接口单元、伺服电动机及相应的反馈检测器件组成，其中伺服控制单元包括位置控制器、速度控制器、转矩和电流控制器等等。结构组成如图5-1所示。
图5-1 系统控制结构
伺服驱动器均采用数字信号处理器（DSP）作为控制核心，其优点是可以实现比较复杂的控制算法，实现数字化、网络化和智能化。功率器件普遍采用以智能功率模块（IPM）为核心设计的驱动电路,IPM内部集成了驱动电路,同时具有过电压、过电流、过热、欠压等故障检测保护电路,在主回路中还加入软启动电路,以减小启动过程对驱动器的冲击。
功率驱动单元首先通过整流电路对输入的三相电或者市电进行整流，得到相应的直流电。再通过三相正弦PWM电压型逆变器变频来驱动三相永磁式同步交流伺服电机。 逆变部分（DC-AC）采用功率器件集成驱动电路，保护电路和功率开关于一体的智能功率模块（IPM），主要拓扑结构是采用了三相桥式电路，原理图见图7-16。利用了脉宽调制
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