摘 要： 介绍了一种机械传动中间隙的实时检测方法及其具体实现电路。该电路结构紧凑，方法合理、实用。经实际使用证明，性能稳定，完全满足实用和研究的需要。

    关键词： 间隙 增量码盘 自整角机

    伺服系统的机械传动部分，无论传动形式是齿轮、链条、钢索还是杠杆，在传动过程中总存在着间隙。间隙非线性不仅会增大系统的静差，而且还会影响系统的动态品质，使系统在单位阶跃信号作用下过度过程时间加长，振荡次数增多，甚至产生不衰减的自振荡。因此研究间隙对系统的影响具有很大的实际意义。

    研究间隙的影响，就需要获取传动中的间隙。本文正是在某型坦克炮塔的控制算法研究中产生的。

    １ 间隙的获取方法

    系统的组成框图如图1所示。

    间隙是由机械传动装置产生的。由电机轴反馈回来的位置信号是不包含间隙的，而由负载轴反馈回来的位置信号包含有间隙成份。电机轴和负载轴的速比是固定的，所以我们可以通过如下方法获取间隙：由电机轴位置乘以和两轴速比对应的“电子速比”得到负载轴的理想的无间隙位置，然后再与由负载轴反馈来的实际位置相减即是对应时刻的间隙。

    ２ 电路的组成

    计算机可选任意型号，本系统为研究方便选用的是系统机486PC兼容机。

    接口电路主要包括用于检测电机轴位置的码盘信号整形、判向、计数缓冲部分；用于检测负载轴位置的自整角机信号接收转换模块；命令输出（D/A）以及开关量I/O。

    2.1 电机轴位置的检测电路

    电机轴位置的检测选用与电机轴同轴的增量式码盘作传感器。增量式码盘体积小、精度高且易于安装。如瑞士生产的一种码盘，外观尺寸是 Φ44mm，厚度仅22mm，而精度最高可达9000 脉冲／转。本系统选用的是FANUC公司生产的电机配套码盘，2000脉冲／转。负载轴位置的检测选用自整角机，采用粗精组合技术也可达相当高的精度。本系统中的精度最高可达19位的分辨率，实际只用了16位。

    电机轴位置检测相关电路框图如图2所示。

    码盘计数器选用74LS193二进制可逆计数器级联组成。193具有加减计数控制端、清零端、置数控制端，正好满足电路的需要。增量式码盘产生的A、B、Z三相信号经长线驱动变换成三组差动信号送至长线接收电路。其中A、B脉冲信号相位相差90度，用于判向和计数；Z脉冲信号电机轴每转一圈一个用于清零（测间隙不用，与清零电路配合用于伺服系统归零位）。这里的长线接收器选用AM26ls32。

    判向电路组成如图３所示。

    具体的判向过程如图4所示。

    由图４可以看出，码盘输出的脉冲经方向判别电路被分解为cp+、cp-两路脉冲，正转cp+脉冲，cp-为高电平，反转则相反。

    数据锁存选用74LS374，缓冲用245。由于码盘的脉冲是随时产生的，为避免CPU在计数期间来读数，需要把CP+、CP-引入锁存电路，具体电路示于图5。

    这里我们利用cp+、cp-脉冲的前沿锁存数据，而计数利用的是cp+、cp-的后沿，故锁存的数据是可靠的。同时CPU读取的是锁存后的数据，这就解决了两者的同步问题。应注意的是，由于把读信号引入产生锁存信号的与门，这可能引起A/D转换一个码的误差。一般这也是符合A/D转换器的设计精度要求的。

    2.2 负载轴位置的检测电路