工作原理伺服放大器由输入通道、磁放大器电路、比较放大电路、功率输出电路、状态显示以及电源电路等部分组成其详细工作原理见图 1 所示该型伺服放大器的信号输入通道共有四路,分别对应图1中的接线端子①〜⑧(与 磁放大器输入部分对应),其中①〜②为一组;③〜④、⑤〜⑥、⑦-⑧各为一组,前 三路接控制输入信号,最后一路接反馈信号实际使用中,多采用两路信号输入,即一路 为控制信号Ic .由调节器、工控机、DCS或其他控制器提供,从端子①、②输入,另一 路为位置反馈信号If,由现场电动执行机构的位置发送器提供,从端子⑦、⑧输入磁放大器电路:该部分主要由 DK1 〜 DK2 、 R1-R10 、 R20 〜 R22 、 V2 〜 V5 等 元件构成,其作用是接受各种输入信号,并把这些信号综合,将其偏差信号放大供给后级 电路使用磁放大器 ( 即图中的 DK1 、 DK2) 共由四个结构完全相同的坡莫合金环构或 以 DK1 为例,由两个磁环构成,每个磁环上绕有一组交流激励绕组 ( 即 A-X 与 B-Y) , 把两个磁环粘在一起,绕上四组输入绕组(即①-②、③-④、⑤-⑥、⑦-⑧)、 反馈绕组 ( 即⑩ - ⑨ ) 和偏移绕组 ( 即 12-11) ,构成单臂磁放大器。
由图可见,每个单臂磁放大器上所绕线圈多达 8 组两个单臂放大器组成推挽式磁放 大器交流激励绕组所加的激励电压是由变压器 T1 次级提供的双 18V 交流电压,激励绕 组的另一端分别接有二极管 V2-V3 及 V4 〜 V5 电阻 R8 和 R9 的直流电压之差,即为 磁放大器的输出信号输入绕组分别接有 R1 〜 R4 ,以便把各绕组的内阻都统调到 150 Q,以利于阻抗平衡偏移绕组由+12V经R22、W1、R21 (或R20)供给直流信号, 使其产生恒定直流磁场调整 W1 可以改变偏移电流大小,也就是调整磁放大器的零点, 改变 R22 可以调整磁放大器的工作点 R11 、 R6 是磁放大器输出的反馈电阻从磁放 大器的输出端取出部分电压,接到反馈绕组构成磁放大器的负反馈磁放大器是利用直流 电流来改变导磁体的导磁棒,使交流绕组的电感量发生变化,从而控制交流绕组中电流值 改变 R11 、 R6 可以调整磁放大器的输出为零而当控制绕组中有输入信号时,由于此直 流电流在两个单臂绕组中的流动方向相反,使其中一组磁环的导磁率及电感量减小,激励绕组电流增大;但是另一激动绕组电流减小因此在电阻R8和R9的压降不相等,磁放 大器有电压输出,实现了用磁放大器的输出电压反映输入电流的变化。
磁放大器共 3个控 制绕组 (即输入、反馈和偏移绕组 ),它们的输入信号通过磁环中产生的磁通来叠加, 可以相互隔离磁放大器的放大倍数主要取决于磁环的导磁系数和控制绕组的匝数当输 入信号的代数和为土 150卩A时,推挽式磁放大器的输出电压约为土 IV比较放大电路主要由双电压比较器LM393及其外围元件构成LM393内部由两个偏 移电压指标低达2 .0 u的独立精密电压比较器构成该IC釆用单电源设计,适用电 压范围广且可直接与TTL及CMOS逻辑电路接口只要同相输入端的电压比反向输入端 的电压高,其输出端就会输出高电平;反之则输出低电平需要注意的是在实际使用电路 中要在其输出端(即①、⑦脚)加上上拉电阻,也就是将一个大约几百欧到几千欧的电 阻从输出端接到电源正端,如图1中的R12及R15该部分的工作过程如下:+12V电压经R27、W2、R28分压后从W2的中心抽头 取出约0 • 678V的电压加至IC2的反相输入端②、⑥脚,作为基准电压当输入信号Ic-If>0(且超过死区)时,此时IC2之⑤脚同相输入端电压由0增大至超过⑥脚的 0 . 678V,则V⑤>V⑥,⑦脚输出端由静态的0 . 258V跃变为2 . 7V,通过R16 加至正相驱动管V9的基极;当Ic - If<0(且超过死区)时,IC2之③脚同相输入端 电压由0增大至超过②脚的0 . 678V,则V③>V②,①脚输出端由静态的0 . 258V 同样跃变为2 . 7V ,通过R13加至反相驱动管V8的基极;而当Ic-if=0(或不超过 死区)时,比较器无输出动作。
C5-C8的作用是对前级输入信号进行滤波IC2(LM393) 的管脚功能定义及在路实测数据参见附表所示,可供检修时参考在路电理(V)*芝聞倫出端1 OUT10.358I,®1.K17向辎人端1 LN⑴ll.hTS05U.4③止向输人瑞1 1N4(I)0.UO15.8Jfe GND0卄口正向输人皑2 LN + (2}U.LNJ]5怡57反向報把LM-⑵i0.511.4愉出顓OLIT2(J-伽1.9l.S唱諒VCC12.(151.41.4功率输出电路主要由驱动三极管V8和V9、固态继电器GT1和GT2、过压保护器 件RV1与RV2以及电感线圈L1与L2组成伺服放大器的输出通道有两路,可分别控 制伺服电动机正、反转当Ic-If>O(且超过死区)时,伺服放大器有正向输出,此时V9 的基极为高电平,V9饱和导通,固态继电器GT2导通,则AC220V通过L2、GT2、 接线端子 12(11 与 12 短接 ) 加至负载 ( 伺服电机 ) 上,使电机正转;反之当 Ic-If<0(且超过死区)时,伺服放大器有反向输出,此时V8的基极为高电平,饱和导 通,固态继电器GT1导通,A( 220V通过L1、GT1、接线端子⑨(⑨与⑩短接)加 至负载(伺服电机)上,电机反转。
浪涌保护器件RV的作用有两个:一是防止由固态 继电器输出的交流电压过高而损坏负载;二是防止当固态继电器截止时负载(电机)产生 的反电动势损坏固态继电器电感线圈L1与L2作用是抑制伺服电机分相电容的放电速 度,以保护固态继电器状态显示电路主要由V10、V6、V7构成,其中V10 (红色发光管)用以指示电 源部分是否正常;V6 (绿色发光管)是反程指示,当V8导通且GT1正常时,V6发光,反之则熄灭; V7 则是正程指示,即当 V9 导通且 GT2 正常时, V7 发光,反之则熄灭 电源电路部分比较简单,不再赘述伺服放大器的尾部端子接线定义参见图 2 所示,该图中1〜20与图1中的1〜20 对应1111??'11334455■J7IL5忖92010也D.?測歌费为N7V?K1I >0.6 JBV «T2>O.6?BV童点雌吨F.C5^Ca.R&-Rll. 賈1円加亠咖¥B.^.GT1.Gf?甸鈍岭CT:麻 1IT事1取盯別| I前丰 i电博正專? riC?M 撫元聲tot 零点械区舷飘£辭町即呻A搐塔東二、伺服放大器的模拟调校 伺服放大器在接入系统使用前,一般应进行模拟调试,调试接线方法见图 3 所示。
其 步骤如下:1 .调零 ( 即调平衡 )分别调整 Ic 和 If ,使两输入信号相等 ( 推荐在输入信号量程的 20 %一 50 %点 调平衡 ) ;用数字万用表监测 CT1 、 CT2 测点上的电压 ( 即前置级的输出电压 ) ,调整调零电位器 W1 ,使该电压值为数毫伏即可2 .调死区保持调零时的 If 不变,改变 Ic ,使 Ic 增加 ( 或减少 )0 . 15 — 0 . 2mA 调整调死区电位器 W2 .至 L1 或 L2 刚好亮 ( 若 Ic 是增加的,则 L1 亮,若 Ic 是 减少的,则 L2 亮 ) ;改变 Ic , L1 、 L2 应交替亮 ( 但不应有同时亮现象 ) 经以上模拟调试,如无异常情况,可将伺服放大器接入系统使用 三、伺服放大器检修一般程序 笔者根据实际检修经验画出伺服放大器的一般检修程序流程图,见图 4 所示,供参考。