離子交換膜與離子交換樹脂的比較

1、離子交換膜又稱“離子交換樹脂膜”或“離子選擇透過膜”。這是因為離子交換膜與用于水處理領(lǐng)域的粒狀離子交換膜樹脂,具有基本相同的結(jié)構(gòu),而且早期的離子交換膜就是使用離子交換樹脂,通過加入粘合劑混煉拉片,然后加網(wǎng)熱壓成為膜狀物的,所以,有“離子交換樹脂漠”之稱。但是,離子交換膜和離子交換樹脂之間,除形狀之差而外,還有著根本不同的作用原理:離子交換樹脂是通過離子的吸附、藥品溶離和再生的離子交換機能進行脫鹽,但離子交換膜不是通過離子交換的機能,而是以選擇透過為其主要機理,將離子作為一種選擇性通過的媒介物。此外,在應(yīng)用方法上也不相同,例如,離子交換樹脂的使用過程包含著處理、交換、再生等步驟,而離子交換膜在應(yīng)

2、用過程中,可以連續(xù)作用,不必再生。由此看來,與其稱為離子交換膜,不如稱為“離子選擇透過膜”更為確切。不過,根據(jù)長期的習(xí)慣,人們還是沿稱“離子交換膜”。離子交換膜與離子交換樹脂離子交換膜可制成均相膜和非均相膜兩類。而離子交換樹脂就屬于非均相膜均相膜。先用高分子材料如丁苯橡膠、纖維素衍生物、聚四氟乙烯、聚三氟氯乙烯、聚偏二氟乙烯、聚丙烯腈等制成膜，然后引入單體如苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯等，在膜內(nèi)聚合成高分子，再通過化學(xué)反應(yīng)引入所需功能基。也可通過甲醛、苯酚等單體聚合制得。非均相膜。用粒度為200400目的離子交換樹脂和普通成膜性高分子材料如聚苯乙烯、聚氯乙烯等充分混合后加工成膜制得。下面給一些離子交

3、換樹脂 的具體資料:離子交換樹脂分為陰陽兩種類型，陽離子交換樹脂又分為強酸性和弱酸性，陰離子交換樹脂分為強堿性和弱堿性。水通過陽離子交換樹脂時變?yōu)樗嵝?，再通過陰離子交換樹脂變?yōu)橹行院蠡氐剿逑渲?，因此使用離子交換樹脂時，要強酸性與強堿性、弱酸性與弱堿性配對使用，離子交換樹脂依其聽附對象的不同又分為H型，OH型CI型和NA型，水族箱適用NA型，（鈉型）其目的是軟化水質(zhì)。陽離子交換樹脂的再生可用5%-10%鹽酸、0.5%-5%硫酸、10%的食鹽水或海水其中之一種，陰離子交換樹脂的再生可用2%-10%氫氧化鈉、2%-4%氨水或10%食鹽水其中之一種，均浸泡24小時。離子交換樹脂也是一種化學(xué)濾材載體不

4、同后者屬于前者，后者是前者所包含的物質(zhì)之一。 如果還要細(xì)分的話還有正離子交換膜，負(fù)離子交換膜等。水處理設(shè)備網(wǎng)訊：離子交換膜和球狀離子交換樹脂在化學(xué)結(jié)構(gòu)上是相同的，所以有人稱它為膜狀的離子交換樹脂。早期是利用粉碎的離子交換樹脂加入粘合劑制成薄膜，故稱為離子交換（樹脂）膜。因為在膜中存在粘合劑，活性基團將會分布不均，故又稱為異相（非均質(zhì)）離子交換膜。隨著制膜技術(shù)不斷發(fā)展，近年來已經(jīng)能夠制備不加粘合劑的膜，因其活性基團分布能夠均一，故稱為均相（或均質(zhì)）離子交換膜。如上圖所示， 分別為均相陽膜的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)和微孔結(jié)構(gòu)示意圖，表明這種膜是一種帶有解離離子并有曲折的微孔通道的高聚物電解質(zhì)薄膜。在應(yīng)用中，離子交

5、換膜與離子交換樹脂的作用不同，離子交換膜是與外界電解質(zhì)溶液中的離子進行膠體地吸附、解吸，使之穿過膜，故又稱為離子選擇透過性膜。而離子交換樹脂只是選擇性地吸附離子，爾后用化學(xué)藥品進行解吸再生。在生產(chǎn)實踐中，從組裝電滲析器開始到運行制水，都應(yīng)對膜的物化性能和電化學(xué)性能提出嚴(yán)格要求。1.物理性能：膜應(yīng)平正均一光滑，無針孔。這樣可以避免電滲析器密封不良和防止原水中的濁物積聚在膜面上以及因出現(xiàn)針孔造成濃、淡水互竄等。膜應(yīng)具有一定的機械強度和韌性，以防組裝不慎時折裂，或因運行中水壓力不平衡使膜變形或產(chǎn)生裂縫?？刹捎美w維網(wǎng)布增加強度和耐折性，更主要的是應(yīng)注意選擇制膜的基材等。2.化學(xué)性能：能耐受一定酸、堿。

6、因為在維修電滲析器時，常用稀酸洗滌膜上的水垢，有時在濃水系統(tǒng)加酸運行。極水室隔膜應(yīng)選擇特殊的制膜基材，陽極室膜應(yīng)能抵抗新生態(tài)氯和氧的侵蝕。陰極膜應(yīng)能耐受堿性的陰極水。應(yīng)有較高的交換容量。交換容量是一個關(guān)鍵的指標(biāo)，交換容量高的膜，電化學(xué)性能優(yōu)良，但由于活性基團具有親水性能，當(dāng)活性基團高時，水分和溶脹度即隨之增大，這就會影響膜的強度。有時也會因膜體結(jié)構(gòu)過于疏松，從而降低膜的選擇透過性。3.電化學(xué)性能：在從事電滲析脫鹽過程中，始終和膜的導(dǎo)電性能和選擇透過性能密切聯(lián)系著，要求膜具有良好的導(dǎo)電性能和選擇透過性能。然而兩者又受著膜交換容量的制約。2.1 引言離子交換膜與離子交換樹脂具有相同的基本化學(xué)結(jié)構(gòu)，

7、但在制備方法上，因為離子交換膜既包括樹脂的合成過程又有膜的成膜過程，所以離子交換膜的制備方法較為復(fù)雜。除參照離子交換樹脂制備外，一些非荷電膜的成膜方法對于離子交換膜也適用。通常離子交換膜的制備包括三個主要過程：基膜制備；引進交聯(lián)結(jié)構(gòu)；引入功能基團。至于制膜的途徑也主要是下述的三種之一：先成膜后導(dǎo)人活性基團；先導(dǎo)入活性基團再成膜；成膜與導(dǎo)入活性基團同時進行。上述的三條路線會因具體的工藝不同而不同，特別是對于前兩種方法涉及基膜的制備或者利用荷電材料來成膜，所采用的具體方法同一般的非荷電膜，可參見有關(guān)專著。以下根據(jù)不同的具體情況予以介紹。2.2 非均相離子交換膜的制備方法與均相離子交換膜不同，非均相

8、離子交換膜是指膜主體相和固定基團不以化學(xué)鍵結(jié)合，這類膜一般電化學(xué)性能不好，但由于價格便宜，在初級水處理中應(yīng)用較廣。其制備方法一般遵循以下幾條路線。熱壓法：離子交換樹脂粉與惰性聚合物黏結(jié)劑混合，然后在適當(dāng)?shù)膲毫途酆衔镘浕瘻囟雀浇鼰釅撼尚?。熔融擠出法：離子交換樹脂粉與惰性聚合物黏結(jié)劑混合，通過加入塑化劑或者加熱使其成為半流動狀態(tài)，然后擠出成膜。流涎法：樹脂粉與聚合物溶液混合然后利用常規(guī)的流涎方法通過蒸發(fā)溶劑成膜。流涎聚合法：離子交換樹脂分散在部分聚合的聚合物溶液中流涎成膜然后再進行后聚合。目前，市場上的異相膜主要采用熱壓成型法，詳細(xì)步驟同塑料加工基本一樣。先將粉狀（ Al3+ Pb2+ Ca2+

9、 Mg2+ K+ Na+ H+ ()對陰離子的吸附 強堿性陰離子樹脂對無機酸根的吸附的一般順序為： SO42 NO3 Cl HCO3 OH 弱堿性陰離子樹脂對陰離子的吸附的一般順序如下：OH 檸檬酸根3 SO42 酒石酸根2 草酸根2 PO43 NO2 Cl 醋酸根 HCO3 ()對有色物的吸附糖液脫色常使用強堿性陰離子樹脂，它對擬黑色素(還原糖與氨基酸反應(yīng)產(chǎn)物)和還原糖的堿性分解產(chǎn)物的吸附較強，而對焦糖色素的吸附較弱。這被認(rèn)為是由于前兩者通常帶負(fù)電，而焦糖的電荷很弱。 通常，交聯(lián)度高的樹脂對離子的選擇性較強，大孔結(jié)構(gòu)樹脂的選擇性小于凝膠型樹脂。這種選擇性在稀溶液中較大，在濃溶液中較小。 6、

10、離子交換樹脂的物理性質(zhì) 離子交換樹脂的顆粒尺寸和有關(guān)的物理性質(zhì)對它的工作和性能有很大影響。 ()樹脂顆粒尺寸 離子交換樹脂通常制成珠狀的小顆粒，它的尺寸也很重要。樹脂顆粒較細(xì)者，反應(yīng)速度較大，但細(xì)顆粒對液體通過的阻力較大，需要較高的工作壓力；特別是濃糖液粘度高，這種影響更顯著。因此，樹脂顆粒的大小應(yīng)選擇適當(dāng)。如果樹脂粒徑在0.2mm(約為70目)以下，會明顯增大流體通過的阻力，降低流量和生產(chǎn)能力。 樹脂顆粒大小的測定通常用濕篩法，將樹脂在充分吸水膨脹后進行篩分，累計其在20、30、40、50目篩網(wǎng)上的留存量，以90%粒子可以通過其相對應(yīng)的篩孔直徑，稱為樹脂的“有效粒徑”。多數(shù)通用的樹脂產(chǎn)品的有

11、效粒徑在0.40.6mm之間。 樹脂顆粒是否均勻以均勻系數(shù)表示。它是在測定樹脂的“有效粒徑”坐標(biāo)圖上取累計留存量為40%粒子，相對應(yīng)的篩孔直徑與有效粒徑的比例。如一種樹脂(IR-120)的有效粒徑為0.40.6mm，它在20目篩、30目篩及40目篩上留存粒子分別為：18.3%、41.1%、及31.3%，則計算得均勻系數(shù)為2.0。 ()樹脂的密度 樹脂在干燥時的密度稱為真密度。濕樹脂每單位體積(連顆粒間空隙)的重量稱為視密度。樹脂的密度與它的交聯(lián)度和交換基團的性質(zhì)有關(guān)。通常，交聯(lián)度高的樹脂的密度較高，強酸性或強堿性樹脂的密度高于弱酸或弱堿性者，而大孔型樹脂的密度則較低。例如，苯乙烯系凝膠型強酸陽

12、離子樹脂的真密度為1.26g/mL，視密度為0.85g/mL；而丙烯酸系凝膠型弱酸陽離子樹脂的真密度為1.19g/mL，視密度為0.75g/mL。 ()樹脂的溶解性 離子交換樹脂應(yīng)為不溶性物質(zhì)。但樹脂在合成過程中夾雜的聚合度較低的物質(zhì)，及樹脂分解生成的物質(zhì)，會在工作運行時溶解出來。交聯(lián)度較低和含活性基團多的樹脂，溶解傾向較大。 ()膨脹度 離子交換樹脂含有大量親水基團，與水接觸即吸水膨脹。當(dāng)樹脂中的離子變換時，如陽離子樹脂由H+轉(zhuǎn)為Na+，陰樹脂由Cl轉(zhuǎn)為OH，都因離子直徑增大而發(fā)生膨脹，增大樹脂的體積。通常，交聯(lián)度低的樹脂的膨脹度較大。在設(shè)計離子交換裝置時，必須考慮樹脂的膨脹度，以適應(yīng)生產(chǎn)運

13、行時樹脂中的離子轉(zhuǎn)換發(fā)生的樹脂體積變化。 ()耐用性 樹脂顆粒使用時有轉(zhuǎn)移、磨擦、膨脹和收縮等變化，長期使用后會有少量損耗和破碎，故樹脂要有較高的機械強度和耐磨性。通常，交聯(lián)度低的樹脂較易碎裂，但樹脂的耐用性更主要地決定于交聯(lián)結(jié)構(gòu)的均勻程度及其強度。如大孔樹脂，具有較高的交聯(lián)度者，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，能耐反復(fù)再生。 7、離子交換樹脂的品種 離子交換樹脂在國內(nèi)外都有很多制造廠家和很多品種。國內(nèi)制造廠有數(shù)十家，主要的有上海樹脂廠、南開大學(xué)化工廠、晨光化工研究院樹脂廠、南京樹脂廠等；國外較著名的如美國Rohm & Hass公司生產(chǎn)的Amberlite系列、Dow化學(xué)公司的Dowex系列、法國Duolite系列

14、和Asmit系列、日本的Diaion系列，還有Ionac系列、Allassion系列等。樹脂的牌號多數(shù)由各制造廠或所在國自行規(guī)定。國外一些產(chǎn)品用字母C代表陽離子樹脂(C為cation的第一個字母)，A代表陰離子樹脂(A為Anion的第一個字母)，如Amberlite的IRC和IRA分別為陽樹脂和陰樹脂，亦分別代表陽樹脂和陰樹脂。我國化工部規(guī)定(HG2-884-76)，離子交換樹脂的型號由三位阿拉伯?dāng)?shù)字組成。第一位數(shù)字代表產(chǎn)品的分類：0 代表強酸性，1代表弱酸性，2代表強堿性，3代表弱堿性，4代表螯合性，5代表兩性，6代表氧化還原。第二位數(shù)字代表不同的骨架結(jié)構(gòu)：0代表苯乙烯系，1代表丙烯酸系，2

15、代表酚醛系，3代表環(huán)氧系等。第三位數(shù)字為順序號，用以區(qū)別基體、交聯(lián)基等的差異。此外大孔型樹脂在數(shù)字前加字母D。因此，D001是大孔強酸性苯乙烯系樹脂。 各種樹脂的性能和參數(shù)可參閱離子交換樹脂手冊和產(chǎn)品的說明。 永磁交流伺服電機位置反饋傳感器檢測相位與電機磁極相位的對齊方式2008-11-07來源：internet瀏覽：504 主流的伺服電機位置反饋元件包括增量式編碼器，絕對式編碼器，正余弦編碼器，旋轉(zhuǎn)變壓器等。為支持永磁交流伺服驅(qū)動的矢量控制，這些位置反饋元件就必須能夠為伺服驅(qū)動器提供永磁交流伺服電機的永磁體磁極相位，或曰電機電角度信息，為此當(dāng)位置反饋元件與電機完成定位安裝時，就有必要調(diào)整好位

16、置反饋元件的角度檢測相位與電機電角度相位之間的相互關(guān)系，這種調(diào)整可以稱作電角度相位初始化，也可以稱作編碼器零位調(diào)整或?qū)R。下面列出了采用增量式編碼器，絕對式編碼器，正余弦編碼器，旋轉(zhuǎn)變壓器等位置反饋元件的永磁交流伺服電機的傳感器檢測相位與電機電角度相位的對齊方式。增量式編碼器的相位對齊方式 在此討論中，增量式編碼器的輸出信號為方波信號，又可以分為帶換相信號的增量式編碼器和普通的增量式編碼器，普通的增量式編碼器具備兩相正交方波脈沖輸出信號A和B，以及零位信號Z；帶換相信號的增量式編碼器除具備ABZ輸出信號外，還具備互差120度的電子換相信號UVW，UVW各自的每轉(zhuǎn)周期數(shù)與電機轉(zhuǎn)子的磁極對數(shù)一致。

17、帶換相信號的增量式編碼器的UVW電子換相信號的相位與轉(zhuǎn)子磁極相位，或曰電角度相位之間的對齊方法如下： 1.用一個直流電源給電機的UV繞組通以小于額定電流的直流電，U入，V出，將電機軸定向至一個平衡位置； 2.用示波器觀察編碼器的U相信號和Z信號； 3.調(diào)整編碼器轉(zhuǎn)軸與電機軸的相對位置； 4.一邊調(diào)整，一邊觀察編碼器U相信號跳變沿，和Z信號，直到Z信號穩(wěn)定在高電平上（在此默認(rèn)Z信號的常態(tài)為低電平），鎖定編碼器與電機的相對位置關(guān)系； 5.來回扭轉(zhuǎn)電機軸，撒手后，若電機軸每次自由回復(fù)到平衡位置時，Z信號都能穩(wěn)定在高電平上，則對齊有效。 撤掉直流電源后，驗證如下： 1.用示波器觀察編碼器的U相信號和電

18、機的UV線反電勢波形； 2.轉(zhuǎn)動電機軸，編碼器的U相信號上升沿與電機的UV線反電勢波形由低到高的過零點重合，編碼器的Z信號也出現(xiàn)在這個過零點上。 上述驗證方法，也可以用作對齊方法。 需要注意的是，此時增量式編碼器的U相信號的相位零點即與電機UV線反電勢的相位零點對齊，由于電機的U相反電勢，與UV線反電勢之間相差30度，因而這樣對齊后，增量式編碼器的U相信號的相位零點與電機U相反電勢的-30度相位點對齊，而電機電角度相位與U相反電勢波形的相位一致，所以此時增量式編碼器的U相信號的相位零點與電機電角度相位的-30度點對齊。 有些伺服企業(yè)習(xí)慣于將編碼器的U相信號零點與電機電角度的零點直接對齊，為達到

19、此目的，可以： 1.用3個阻值相等的電阻接成星型，然后將星型連接的3個電阻分別接入電機的UVW三相繞組引線； 2.以示波器觀察電機U相輸入與星型電阻的中點，就可以近似得到電機的U相反電勢波形； 3.依據(jù)操作的方便程度，調(diào)整編碼器轉(zhuǎn)軸與電機軸的相對位置，或者編碼器外殼與電機外殼的相對位置； 4.一邊調(diào)整，一邊觀察編碼器的U相信號上升沿和電機U相反電勢波形由低到高的過零點，最終使上升沿和過零點重合，鎖定編碼器與電機的相對位置關(guān)系，完成對齊。 由于普通增量式編碼器不具備UVW相位信息，而Z信號也只能反映一圈內(nèi)的一個點位，不具備直接的相位對齊潛力，因而不作為本討論的話題。 絕對式編碼器的相位對齊方式

20、絕對式編碼器的相位對齊對于單圈和多圈而言，差別不大，其實都是在一圈內(nèi)對齊編碼器的檢測相位與電機電角度的相位。早期的絕對式編碼器會以單獨的引腳給出單圈相位的最高位的電平，利用此電平的0和1的翻轉(zhuǎn)，也可以實現(xiàn)編碼器和電機的相位對齊，方法如下： 1.用一個直流電源給電機的UV繞組通以小于額定電流的直流電，U入，V出，將電機軸定向至一個平衡位置； 2.用示波器觀察絕對編碼器的最高計數(shù)位電平信號； 3.調(diào)整編碼器轉(zhuǎn)軸與電機軸的相對位置； 4.一邊調(diào)整，一邊觀察最高計數(shù)位信號的跳變沿，直到跳變沿準(zhǔn)確出現(xiàn)在電機軸的定向平衡位置處，鎖定編碼器與電機的相對位置關(guān)系； 5.來回扭轉(zhuǎn)電機軸，撒手后，若電機軸每次自由

21、回復(fù)到平衡位置時，跳變沿都能準(zhǔn)確復(fù)現(xiàn)，則對齊有效。 這類絕對式編碼器目前已經(jīng)被采用EnDAT，BiSS，Hyperface等串行協(xié)議，以及日系專用串行協(xié)議的新型絕對式編碼器廣泛取代，因而最高位信號就不符存在了，此時對齊編碼器和電機相位的方法也有所變化，其中一種非常實用的方法是利用編碼器內(nèi)部的EEPROM，存儲編碼器隨機安裝在電機軸上后實測的相位，具體方法如下： 1.將編碼器隨機安裝在電機上，即固結(jié)編碼器轉(zhuǎn)軸與電機軸，以及編碼器外殼與電機外殼； 2.用一個直流電源給電機的UV繞組通以小于額定電流的直流電，U入，V出，將電機軸定向至一個平衡位置； 3.用伺服驅(qū)動器讀取絕對編碼器的單圈位置值，并存入

22、編碼器內(nèi)部記錄電機電角度初始相位的EEPROM中； 4.對齊過程結(jié)束。 由于此時電機軸已定向于電角度相位的-30度方向，因此存入的編碼器內(nèi)部EEPROM中的位置檢測值就對應(yīng)電機電角度的-30度相位。此后，驅(qū)動器將任意時刻的單圈位置檢測數(shù)據(jù)與這個存儲值做差，并根據(jù)電機極對數(shù)進行必要的換算，再加上-30度，就可以得到該時刻的電機電角度相位。這種對齊方式需要編碼器和伺服驅(qū)動器的支持和配合方能實現(xiàn)，日系伺服的編碼器相位之所以不便于最終用戶直接調(diào)整的根本原因就在于不肯向用戶提供這種對齊方式的功能界面和操作方法。這種對齊方法的一大好處是，只需向電機繞組提供確定相序和方向的轉(zhuǎn)子定向電流，無需調(diào)整編碼器和電機

23、軸之間的角度關(guān)系，因而編碼器可以以任意初始角度直接安裝在電機上，且無需精細(xì)，甚至簡單的調(diào)整過程，操作簡單，工藝性好。 如果絕對式編碼器既沒有可供使用的EEPROM，又沒有可供檢測的最高計數(shù)位引腳，則對齊方法會相對復(fù)雜。如果驅(qū)動器支持單圈絕對位置信息的讀出和顯示，則可以考慮： 1.用一個直流電源給電機的UV繞組通以小于額定電流的直流電，U入，V出，將電機軸定向至一個平衡位置； 2.利用伺服驅(qū)動器讀取并顯示絕對編碼器的單圈位置值； 3.調(diào)整編碼器轉(zhuǎn)軸與電機軸的相對位置； 4.經(jīng)過上述調(diào)整，使顯示的單圈絕對位置值充分接近根據(jù)電機的極對數(shù)折算出來的電機-30度電角度所應(yīng)對應(yīng)的單圈絕對位置點，鎖定編碼器

24、與電機的相對位置關(guān)系； 5.來回扭轉(zhuǎn)電機軸，撒手后，若電機軸每次自由回復(fù)到平衡位置時，上述折算位置點都能準(zhǔn)確復(fù)現(xiàn)，則對齊有效。 如果用戶連絕對值信息都無法獲得，那么就只能借助原廠的專用工裝，一邊檢測絕對位置檢測值，一邊檢測電機電角度相位，利用工裝，調(diào)整編碼器和電機的相對角位置關(guān)系，將編碼器相位與電機電角度相位相互對齊，然后再鎖定。這樣一來，用戶就更加無從自行解決編碼器的相位對齊問題了。 個人推薦采用在EEPROM中存儲初始安裝位置的方法，簡單，實用，適應(yīng)性好，便于向用戶開放，以便用戶自行安裝編碼器，并完成電機電角度的相位整定。 正余弦編碼器的相位對齊方式 普通的正余弦編碼器具備一對正交的sin

25、，cos 1Vp-p信號，相當(dāng)于方波信號的增量式編碼器的AB正交信號，每圈會重復(fù)許許多多個信號周期，比如2048等；以及一個窄幅的對稱三角波Index信號，相當(dāng)于增量式編碼器的Z信號，一圈一般出現(xiàn)一個；這種正余弦編碼器實質(zhì)上也是一種增量式編碼器。另一種正余弦編碼器除了具備上述正交的sin、cos信號外，還具備一對一圈只出現(xiàn)一個信號周期的相互正交的1Vp-p的正弦型C、D信號，如果以C信號為sin，則D信號為cos，通過sin、cos信號的高倍率細(xì)分技術(shù)，不僅可以使正余弦編碼器獲得比原始信號周期更為細(xì)密的名義檢測分辨率，比如2048線的正余弦編碼器經(jīng)2048細(xì)分后，就可以達到每轉(zhuǎn)400多萬線的名

26、義檢測分辨率，當(dāng)前很多歐美伺服廠家都提供這類高分辨率的伺服系統(tǒng)，而國內(nèi)廠家尚不多見；此外帶C、D信號的正余弦編碼器的C、D信號經(jīng)過細(xì)分后，還可以提供較高的每轉(zhuǎn)絕對位置信息，比如每轉(zhuǎn)2048個絕對位置，因此帶C、D信號的正余弦編碼器可以視作一種模擬式的單圈絕對編碼器。 采用這種編碼器的伺服電機的初始電角度相位對齊方式如下： 1.用一個直流電源給電機的UV繞組通以小于額定電流的直流電，U入，V出，將電機軸定向至一個平衡位置； 2.用示波器觀察正余弦編碼器的C信號波形； 3.調(diào)整編碼器轉(zhuǎn)軸與電機軸的相對位置； 4.一邊調(diào)整，一邊觀察C信號波形，直到由低到高的過零點準(zhǔn)確出現(xiàn)在電機軸的定向平衡位置處，鎖

27、定編碼器與電機的相對位置關(guān)系； 5.來回扭轉(zhuǎn)電機軸，撒手后，若電機軸每次自由回復(fù)到平衡位置時，過零點都能準(zhǔn)確復(fù)現(xiàn)，則對齊有效。 撤掉直流電源后，驗證如下： 1.用示波器觀察編碼器的C相信號和電機的UV線反電勢波形； 2.轉(zhuǎn)動電機軸，編碼器的C相信號由低到高的過零點與電機的UV線反電勢波形由低到高的過零點重合。 這種驗證方法，也可以用作對齊方法。 此時C信號的過零點與電機電角度相位的-30度點對齊。如果想直接和電機電角度的0度點對齊，可以考慮： 1.用3個阻值相等的電阻接成星型，然后將星型連接的3個電阻分別接入電機的UVW三相繞組引線； 2.以示波器觀察電機U相輸入與星型電阻的中點，就可以近似得

28、到電機的U相反電勢波形； 3.調(diào)整編碼器轉(zhuǎn)軸與電機軸的相對位置； 4.一邊調(diào)整，一邊觀察編碼器的C相信號由低到高的過零點和電機U相反電勢波形由低到高的過零點，最終使2個過零點重合，鎖定編碼器與電機的相對位置關(guān)系，完成對齊。 由于普通正余弦編碼器不具備一圈之內(nèi)的相位信息，而Index信號也只能反映一圈內(nèi)的一個點位，不具備直接的相位對齊潛力，因而在此也不作為討論的話題。 如果可接入正余弦編碼器的伺服驅(qū)動器能夠為用戶提供從C、D中獲取的單圈絕對位置信息，則可以考慮： 1.用一個直流電源給電機的UV繞組通以小于額定電流的直流電，U入，V出，將電機軸定向至一個平衡位置； 2.利用伺服驅(qū)動器讀取并顯示從C

29、、D信號中獲取的單圈絕對位置信息； 3.調(diào)整旋變軸與電機軸的相對位置； 4.經(jīng)過上述調(diào)整，使顯示的絕對位置值充分接近根據(jù)電機的極對數(shù)折算出來的電機-30度電角度所應(yīng)對應(yīng)的絕對位置點，鎖定編碼器與電機的相對位置關(guān)系； 5.來回扭轉(zhuǎn)電機軸，撒手后，若電機軸每次自由回復(fù)到平衡位置時，上述折算絕對位置點都能準(zhǔn)確復(fù)現(xiàn)，則對齊有效。 此后可以在撤掉直流電源后，得到與前面基本相同的對齊驗證效果： 1.用示波器觀察正余弦編碼器的C相信號和電機的UV線反電勢波形； 2.轉(zhuǎn)動電機軸，驗證編碼器的C相信號由低到高的過零點與電機的UV線反電勢波形由低到高的過零點重合。 如果利用驅(qū)動器內(nèi)部的EEPROM等非易失性存儲器

30、，也可以存儲正余弦編碼器隨機安裝在電機軸上后實測的相位，具體方法如下： 1.將正余弦隨機安裝在電機上，即固結(jié)編碼器轉(zhuǎn)軸與電機軸，以及編碼器外殼與電機外殼； 2.用一個直流電源給電機的UV繞組通以小于額定電流的直流電，U入，V出，將電機軸定向至一個平衡位置； 3.用伺服驅(qū)動器讀取由C、D信號解析出來的單圈絕對位置值，并存入驅(qū)動器內(nèi)部記錄電機電角度初始安裝相位的EEPROM等非易失性存儲器中； 4.對齊過程結(jié)束。 由于此時電機軸已定向于電角度相位的-30度方向，因此存入的驅(qū)動器內(nèi)部EEPROM等非易失性存儲器中的位置檢測值就對應(yīng)電機電角度的-30度相位。此后，驅(qū)動器將任意時刻由編碼器解析出來的與電

31、角度相關(guān)的單圈絕對位置值與這個存儲值做差，并根據(jù)電機極對數(shù)進行必要的換算，再加上-30度，就可以得到該時刻的電機電角度相位。 這種對齊方式需要伺服驅(qū)動器的在國內(nèi)和操作上予以支持和配合方能實現(xiàn)，而且由于記錄電機電角度初始相位的EEPROM等非易失性存儲器位于伺服驅(qū)動器中，因此一旦對齊后，電機就和驅(qū)動器事實上綁定了，如果需要更換電機、正余弦編碼器、或者驅(qū)動器，都需要重新進行初始安裝相位的對齊操作，并重新綁定電機和驅(qū)動器的配套關(guān)系。 旋轉(zhuǎn)變壓器的相位對齊方式 旋轉(zhuǎn)變壓器簡稱旋變，是由經(jīng)過特殊電磁設(shè)計的高性能硅鋼疊片和漆包線構(gòu)成的，相比于采用光電技術(shù)的編碼器而言，具有耐熱，耐振。耐沖擊，耐油污，甚至耐

32、腐蝕等惡劣工作環(huán)境的適應(yīng)能力，因而為武器系統(tǒng)等工況惡劣的應(yīng)用廣泛采用，一對極（單速）的旋變可以視作一種單圈絕對式反饋系統(tǒng)，應(yīng)用也最為廣泛，因而在此僅以單速旋變?yōu)橛懻搶ο?，多速旋變與伺服電機配套，個人認(rèn)為其極對數(shù)最好采用電機極對數(shù)的約數(shù)，一便于電機度的對應(yīng)和極對數(shù)分解。 旋變的信號引線一般為6根，分為3組，分別對應(yīng)一個激勵線圈，和2個正交的感應(yīng)線圈，激勵線圈接受輸入的正弦型激勵信號，感應(yīng)線圈依據(jù)旋變轉(zhuǎn)定子的相互角位置關(guān)系，感應(yīng)出來具有SIN和COS包絡(luò)的檢測信號。旋變SIN和COS輸出信號是根據(jù)轉(zhuǎn)定子之間的角度對激勵正弦信號的調(diào)制結(jié)果，如果激勵信號是sint，轉(zhuǎn)定子之間的角度為，則SIN信號為s

33、intsin，則COS信號為sintcos，根據(jù)SIN，COS信號和原始的激勵信號，通過必要的檢測電路，就可以獲得較高分辨率的位置檢測結(jié)果，目前商用旋變系統(tǒng)的檢測分辨率可以達到每圈2的12次方，即4096，而科學(xué)研究和航空航天系統(tǒng)甚至可以達到2的20次方以上，不過體積和成本也都非?？捎^。 商用旋變與伺服電機電角度相位的對齊方法如下： 1.用一個直流電源給電機的UV繞組通以小于額定電流的直流電，U入，V出； 2.然后用示波器觀察旋變的SIN線圈的信號引線輸出； 3.依據(jù)操作的方便程度，調(diào)整電機軸上的旋變轉(zhuǎn)子與電機軸的相對位置，或者旋變定子與電機外殼的相對位置； 4.一邊調(diào)整，一邊觀察旋變SIN信

34、號的包絡(luò)，一直調(diào)整到信號包絡(luò)的幅值完全歸零，鎖定旋變； 5.來回扭轉(zhuǎn)電機軸，撒手后，若電機軸每次自由回復(fù)到平衡位置時，信號包絡(luò)的幅值過零點都能準(zhǔn)確復(fù)現(xiàn)，則對齊有效 。 撤掉直流電源，進行對齊驗證： 1.用示波器觀察旋變的SIN信號和電機的UV線反電勢波形； 2.轉(zhuǎn)動電機軸，驗證旋變的SIN信號包絡(luò)過零點與電機的UV線反電勢波形由低到高的過零點重合。 這個驗證方法，也可以用作對齊方法。 此時SIN信號包絡(luò)的過零點與電機電角度相位的-30度點對齊。如果想直接和電機電角度的0度點對齊，可以考慮： 1.用3個阻值相等的電阻接成星型，然后將星型連接的3個電阻分別接入電機的UVW三相繞組引線； 2.以示波

35、器觀察電機U相輸入與星型電阻的中點，就可以近似得到電機的U相反電勢波形； 3.依據(jù)操作的方便程度，調(diào)整編碼器轉(zhuǎn)軸與電機軸的相對位置，或者編碼器外殼與電機外殼的相對位置； 4.一邊調(diào)整，一邊觀察旋變的SIN信號包絡(luò)的過零點和電機U相反電勢波形由低到高的過零點，最終使這2個過零點重合，鎖定編碼器與電機的相對位置關(guān)系，完成對齊。 需要指出的是，在上述操作中需有效區(qū)分旋變的SIN包絡(luò)信號中的正半周和負(fù)半周。由于SIN信號是以轉(zhuǎn)定子之間的角度為的sin值對激勵信號的調(diào)制結(jié)果，因而與sin的正半周對應(yīng)的SIN信號包絡(luò)中，被調(diào)制的激勵信號與原始激勵信號同相，而與sin的負(fù)半周對應(yīng)的SIN信號包絡(luò)中，被調(diào)制的

36、激勵信號與原始激勵信號反相，據(jù)此可以區(qū)別和判斷旋變輸出的SIN包絡(luò)信號波形中的正半周和負(fù)半周。對齊時，需要取sin由負(fù)半周向正半周過渡點對應(yīng)的SIN包絡(luò)信號的過零點，如果取反了，或者未加準(zhǔn)確判斷的話，對齊后的電角度有可能錯位180度，從而造成速度外環(huán)進入正反饋。如果可接入旋變的伺服驅(qū)動器能夠為用戶提供從旋變信號中獲取的與電機電角度相關(guān)的絕對位置信息，則可以考慮： 1.用一個直流電源給電機的UV繞組通以小于額定電流的直流電，U入，V出，將電機軸定向至一個平衡位置； 2.利用伺服驅(qū)動器讀取并顯示從旋變信號中獲取的與電機電角度相關(guān)的絕對位置信息； 3.依據(jù)操作的方便程度，調(diào)整旋變軸與電機軸的相對位置，或者旋變外殼與電機外殼的相對位置； 4.經(jīng)過上述調(diào)整，使顯示的絕對位置值充分接近根據(jù)電機的極對數(shù)折算出來的電機-30度電角度所應(yīng)對應(yīng)的絕對位置點，鎖定編碼器與電機的相對位置關(guān)系； 5.來回扭轉(zhuǎn)電機軸，撒手后，若電機軸每次自由回復(fù)到平