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?yàn)殡x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(jī)能進(jìn)行脫鹽,但離子交換膜不是通過離子交換的機(jī)能,而是以選擇透過為其主要機(jī)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(qiáng)酸性和弱酸性，陰離子交換樹脂分為強(qiáng)堿性和弱堿性。水通過陽離子交換樹脂時(shí)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(shí)，要強(qiáng)酸性與強(qiáng)堿性、弱酸性與弱堿性配對(duì)使用，離子交換樹脂依其聽附對(duì)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(shí)。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?yàn)樵谀ぶ写嬖谡澈蟿?，活性基團(tuán)將會(huì)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(tuán)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(jìn)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(jìn)行解吸再生。在生產(chǎn)實(shí)踐中，從組裝電滲析器開始到運(yùn)行制水，都應(yīng)對(duì)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(jī)械強(qiáng)度和韌性，以防組裝不慎時(shí)折裂，或因運(yùn)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(qiáng)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?yàn)樵诰S修電滲析器時(shí)，常用稀酸洗滌膜上的水垢，有時(shí)在濃水系統(tǒng)加酸運(yùn)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(gè)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(tuán)具有親水性能，當(dāng)活性基團(tuán)高時(shí)，水分和溶脹度即隨之增大，這就會(huì)影響膜的強(qiáng)度。有時(shí)也會(huì)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?yàn)殡x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(duì)于離子交換膜也適用。通常離子交換膜的制備包括三個(gè)主要過程：基膜制備；引進(jìn)交聯(lián)結(jié)構(gòu)；引入功能基團(tuán)。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(tuán)；先導(dǎo)入活性基團(tuán)再成膜；成膜與導(dǎo)入活性基團(tuán)同時(shí)進(jìn)行。上述的三條路線會(huì)因具體的工藝不同而不同，特別是對(duì)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(tuán)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(jià)格便宜，在初級(jí)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(dòng)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(jìn)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(duì)陰離子的吸附 強(qiáng)堿性陰離子樹脂對(duì)無機(jī)酸根的吸附的一般順序?yàn)椋?SO42 NO3 Cl HCO3 OH 弱堿性陰離子樹脂對(duì)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(duì)有色物的吸附糖液脫色常使用強(qiáng)堿性陰離子樹脂，它對(duì)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(qiáng)，而對(duì)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(duì)離子的選擇性較強(qiáng)，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(duì)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(duì)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(huì)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(jìn)行篩分，累計(jì)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(duì)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(jì)留存量為40%粒子，相對(duì)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(jì)算得均勻系數(shù)為2.0。 ()樹脂的密度 樹脂在干燥時(shí)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(tuán)的性質(zhì)有關(guān)。通常，交聯(lián)度高的樹脂的密度較高，強(qiáng)酸性或強(qiáng)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(qiáng)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(huì)在工作運(yùn)行時(shí)溶解出來。交聯(lián)度較低和含活性基團(tuán)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(tuán)，與水接觸即吸水膨脹。當(dāng)樹脂中的離子變換時(shí)，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(jì)離子交換裝置時(shí)，必須考慮樹脂的膨脹度，以適應(yīng)生產(chǎn)運(yùn)

13、行時(shí)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(shí)有轉(zhuǎn)移、磨擦、膨脹和收縮等變化，長期使用后會(huì)有少量損耗和破碎，故樹脂要有較高的機(jī)械強(qiáng)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(qiáng)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(hào)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(gè)字母)，A代表陰離子樹脂(A為Anion的第一個(gè)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(hào)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(qiáng)酸性，1代表弱酸性，2代表強(qiáng)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(hào)，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(qiáng)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(cè)和產(chǎn)品的說明。 永磁交流伺服電機(jī)位置反饋傳感器檢測相位與電機(jī)磁極相位的對(duì)齊方式2008-11-07來源：internet瀏覽：504 主流的伺服電機(jī)位置反饋元件包括增量式編碼器，絕對(duì)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(dòng)的矢量控制，這些位置反饋元件就必須能夠?yàn)樗欧?qū)動(dòng)器提供永磁交流伺服電機(jī)的永磁體磁極相位，或曰電機(jī)電角度信息，為此當(dāng)位置反饋元件與電機(jī)完成定位安裝時(shí)，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(jī)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(duì)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(jī)的傳感器檢測相位與電機(jī)電角度相位的對(duì)齊方式。增量式編碼器的相位對(duì)齊方式 在此討論中，增量式編碼器的輸出信號(hào)為方波信號(hào)，又可以分為帶換相信號(hào)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(hào)A和B，以及零位信號(hào)Z；帶換相信號(hào)的增量式編碼器除具備ABZ輸出信號(hào)外，還具備互差120度的電子換相信號(hào)UVW，UVW各自的每轉(zhuǎn)周期數(shù)與電機(jī)轉(zhuǎn)子的磁極對(duì)數(shù)一致。

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

18、機(jī)的UV線反電勢波形； 2.轉(zhuǎn)動(dòng)電機(jī)軸，編碼器的U相信號(hào)上升沿與電機(jī)的UV線反電勢波形由低到高的過零點(diǎn)重合，編碼器的Z信號(hào)也出現(xiàn)在這個(gè)過零點(diǎn)上。 上述驗(yàn)證方法，也可以用作對(duì)齊方法。 需要注意的是，此時(shí)增量式編碼器的U相信號(hào)的相位零點(diǎn)即與電機(jī)UV線反電勢的相位零點(diǎn)對(duì)齊，由于電機(jī)的U相反電勢，與UV線反電勢之間相差30度，因而這樣對(duì)齊后，增量式編碼器的U相信號(hào)的相位零點(diǎn)與電機(jī)U相反電勢的-30度相位點(diǎn)對(duì)齊，而電機(jī)電角度相位與U相反電勢波形的相位一致，所以此時(shí)增量式編碼器的U相信號(hào)的相位零點(diǎn)與電機(jī)電角度相位的-30度點(diǎn)對(duì)齊。 有些伺服企業(yè)習(xí)慣于將編碼器的U相信號(hào)零點(diǎn)與電機(jī)電角度的零點(diǎn)直接對(duì)齊，為達(dá)到

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

20、絕對(duì)式編碼器的相位對(duì)齊對(duì)于單圈和多圈而言，差別不大，其實(shí)都是在一圈內(nèi)對(duì)齊編碼器的檢測相位與電機(jī)電角度的相位。早期的絕對(duì)式編碼器會(huì)以單獨(dú)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(shí)現(xiàn)編碼器和電機(jī)的相位對(duì)齊，方法如下： 1.用一個(gè)直流電源給電機(jī)的UV繞組通以小于額定電流的直流電，U入，V出，將電機(jī)軸定向至一個(gè)平衡位置； 2.用示波器觀察絕對(duì)編碼器的最高計(jì)數(shù)位電平信號(hào)； 3.調(diào)整編碼器轉(zhuǎn)軸與電機(jī)軸的相對(duì)位置； 4.一邊調(diào)整，一邊觀察最高計(jì)數(shù)位信號(hào)的跳變沿，直到跳變沿準(zhǔn)確出現(xiàn)在電機(jī)軸的定向平衡位置處，鎖定編碼器與電機(jī)的相對(duì)位置關(guān)系； 5.來回扭轉(zhuǎn)電機(jī)軸，撒手后，若電機(jī)軸每次自由

21、回復(fù)到平衡位置時(shí)，跳變沿都能準(zhǔn)確復(fù)現(xiàn)，則對(duì)齊有效。 這類絕對(duì)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(duì)式編碼器廣泛取代，因而最高位信號(hào)就不符存在了，此時(shí)對(duì)齊編碼器和電機(jī)相位的方法也有所變化，其中一種非常實(shí)用的方法是利用編碼器內(nèi)部的EEPROM，存儲(chǔ)編碼器隨機(jī)安裝在電機(jī)軸上后實(shí)測的相位，具體方法如下： 1.將編碼器隨機(jī)安裝在電機(jī)上，即固結(jié)編碼器轉(zhuǎn)軸與電機(jī)軸，以及編碼器外殼與電機(jī)外殼； 2.用一個(gè)直流電源給電機(jī)的UV繞組通以小于額定電流的直流電，U入，V出，將電機(jī)軸定向至一個(gè)平衡位置； 3.用伺服驅(qū)動(dòng)器讀取絕對(duì)編碼器的單圈位置值，并存入

22、編碼器內(nèi)部記錄電機(jī)電角度初始相位的EEPROM中； 4.對(duì)齊過程結(jié)束。 由于此時(shí)電機(jī)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(duì)應(yīng)電機(jī)電角度的-30度相位。此后，驅(qū)動(dòng)器將任意時(shí)刻的單圈位置檢測數(shù)據(jù)與這個(gè)存儲(chǔ)值做差，并根據(jù)電機(jī)極對(duì)數(shù)進(jìn)行必要的換算，再加上-30度，就可以得到該時(shí)刻的電機(jī)電角度相位。這種對(duì)齊方式需要編碼器和伺服驅(qū)動(dòng)器的支持和配合方能實(shí)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(duì)齊方式的功能界面和操作方法。這種對(duì)齊方法的一大好處是，只需向電機(jī)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(jī)

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(jī)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(duì)式編碼器既沒有可供使用的EEPROM，又沒有可供檢測的最高計(jì)數(shù)位引腳，則對(duì)齊方法會(huì)相對(duì)復(fù)雜。如果驅(qū)動(dòng)器支持單圈絕對(duì)位置信息的讀出和顯示，則可以考慮： 1.用一個(gè)直流電源給電機(jī)的UV繞組通以小于額定電流的直流電，U入，V出，將電機(jī)軸定向至一個(gè)平衡位置； 2.利用伺服驅(qū)動(dòng)器讀取并顯示絕對(duì)編碼器的單圈位置值； 3.調(diào)整編碼器轉(zhuǎn)軸與電機(jī)軸的相對(duì)位置； 4.經(jīng)過上述調(diào)整，使顯示的單圈絕對(duì)位置值充分接近根據(jù)電機(jī)的極對(duì)數(shù)折算出來的電機(jī)-30度電角度所應(yīng)對(duì)應(yīng)的單圈絕對(duì)位置點(diǎn)，鎖定編碼器

24、與電機(jī)的相對(duì)位置關(guān)系； 5.來回扭轉(zhuǎn)電機(jī)軸，撒手后，若電機(jī)軸每次自由回復(fù)到平衡位置時(shí)，上述折算位置點(diǎn)都能準(zhǔn)確復(fù)現(xiàn)，則對(duì)齊有效。 如果用戶連絕對(duì)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(duì)位置檢測值，一邊檢測電機(jī)電角度相位，利用工裝，調(diào)整編碼器和電機(jī)的相對(duì)角位置關(guān)系，將編碼器相位與電機(jī)電角度相位相互對(duì)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(duì)齊問題了。 個(gè)人推薦采用在EEPROM中存儲(chǔ)初始安裝位置的方法，簡單，實(shí)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(jī)電角度的相位整定。 正余弦編碼器的相位對(duì)齊方式 普通的正余弦編碼器具備一對(duì)正交的sin

25、，cos 1Vp-p信號(hào)，相當(dāng)于方波信號(hào)的增量式編碼器的AB正交信號(hào)，每圈會(huì)重復(fù)許許多多個(gè)信號(hào)周期，比如2048等；以及一個(gè)窄幅的對(duì)稱三角波Index信號(hào)，相當(dāng)于增量式編碼器的Z信號(hào)，一圈一般出現(xiàn)一個(gè)；這種正余弦編碼器實(shí)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(hào)外，還具備一對(duì)一圈只出現(xiàn)一個(gè)信號(hào)周期的相互正交的1Vp-p的正弦型C、D信號(hào)，如果以C信號(hào)為sin，則D信號(hào)為cos，通過sin、cos信號(hào)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(hào)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(dá)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(hào)的正余弦編碼器的C、D信號(hào)經(jīng)過細(xì)分后，還可以提供較高的每轉(zhuǎn)絕對(duì)位置信息，比如每轉(zhuǎn)2048個(gè)絕對(duì)位置，因此帶C、D信號(hào)的正余弦編碼器可以視作一種模擬式的單圈絕對(duì)編碼器。 采用這種編碼器的伺服電機(jī)的初始電角度相位對(duì)齊方式如下： 1.用一個(gè)直流電源給電機(jī)的UV繞組通以小于額定電流的直流電，U入，V出，將電機(jī)軸定向至一個(gè)平衡位置； 2.用示波器觀察正余弦編碼器的C信號(hào)波形； 3.調(diào)整編碼器轉(zhuǎn)軸與電機(jī)軸的相對(duì)位置； 4.一邊調(diào)整，一邊觀察C信號(hào)波形，直到由低到高的過零點(diǎn)準(zhǔn)確出現(xiàn)在電機(jī)軸的定向平衡位置處，鎖

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

28、到電機(jī)的U相反電勢波形； 3.調(diào)整編碼器轉(zhuǎn)軸與電機(jī)軸的相對(duì)位置； 4.一邊調(diào)整，一邊觀察編碼器的C相信號(hào)由低到高的過零點(diǎn)和電機(jī)U相反電勢波形由低到高的過零點(diǎn)，最終使2個(gè)過零點(diǎn)重合，鎖定編碼器與電機(jī)的相對(duì)位置關(guān)系，完成對(duì)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(hào)也只能反映一圈內(nèi)的一個(gè)點(diǎn)位，不具備直接的相位對(duì)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(dòng)器能夠?yàn)橛脩籼峁腃、D中獲取的單圈絕對(duì)位置信息，則可以考慮： 1.用一個(gè)直流電源給電機(jī)的UV繞組通以小于額定電流的直流電，U入，V出，將電機(jī)軸定向至一個(gè)平衡位置； 2.利用伺服驅(qū)動(dòng)器讀取并顯示從C

29、、D信號(hào)中獲取的單圈絕對(duì)位置信息； 3.調(diào)整旋變軸與電機(jī)軸的相對(duì)位置； 4.經(jīng)過上述調(diào)整，使顯示的絕對(duì)位置值充分接近根據(jù)電機(jī)的極對(duì)數(shù)折算出來的電機(jī)-30度電角度所應(yīng)對(duì)應(yīng)的絕對(duì)位置點(diǎn)，鎖定編碼器與電機(jī)的相對(duì)位置關(guān)系； 5.來回扭轉(zhuǎn)電機(jī)軸，撒手后，若電機(jī)軸每次自由回復(fù)到平衡位置時(shí)，上述折算絕對(duì)位置點(diǎn)都能準(zhǔn)確復(fù)現(xiàn)，則對(duì)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(duì)齊驗(yàn)證效果： 1.用示波器觀察正余弦編碼器的C相信號(hào)和電機(jī)的UV線反電勢波形； 2.轉(zhuǎn)動(dòng)電機(jī)軸，驗(yàn)證編碼器的C相信號(hào)由低到高的過零點(diǎn)與電機(jī)的UV線反電勢波形由低到高的過零點(diǎn)重合。 如果利用驅(qū)動(dòng)器內(nèi)部的EEPROM等非易失性存儲(chǔ)器

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

31、角度相關(guān)的單圈絕對(duì)位置值與這個(gè)存儲(chǔ)值做差，并根據(jù)電機(jī)極對(duì)數(shù)進(jìn)行必要的換算，再加上-30度，就可以得到該時(shí)刻的電機(jī)電角度相位。 這種對(duì)齊方式需要伺服驅(qū)動(dòng)器的在國內(nèi)和操作上予以支持和配合方能實(shí)現(xiàn)，而且由于記錄電機(jī)電角度初始相位的EEPROM等非易失性存儲(chǔ)器位于伺服驅(qū)動(dòng)器中，因此一旦對(duì)齊后，電機(jī)就和驅(qū)動(dòng)器事實(shí)上綁定了，如果需要更換電機(jī)、正余弦編碼器、或者驅(qū)動(dòng)器，都需要重新進(jìn)行初始安裝相位的對(duì)齊操作，并重新綁定電機(jī)和驅(qū)動(dòng)器的配套關(guān)系。 旋轉(zhuǎn)變壓器的相位對(duì)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(jì)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(duì)極（單速）的旋變可以視作一種單圈絕對(duì)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?duì)象，多速旋變與伺服電機(jī)配套，個(gè)人認(rèn)為其極對(duì)數(shù)最好采用電機(jī)極對(duì)數(shù)的約數(shù)，一便于電機(jī)度的對(duì)應(yīng)和極對(duì)數(shù)分解。 旋變的信號(hào)引線一般為6根，分為3組，分別對(duì)應(yīng)一個(gè)激勵(lì)線圈，和2個(gè)正交的感應(yīng)線圈，激勵(lì)線圈接受輸入的正弦型激勵(lì)信號(hào)，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(hào)。旋變SIN和COS輸出信號(hào)是根據(jù)轉(zhuǎn)定子之間的角度對(duì)激勵(lì)正弦信號(hào)的調(diào)制結(jié)果，如果激勵(lì)信號(hào)是sint，轉(zhuǎn)定子之間的角度為，則SIN信號(hào)為s

33、intsin，則COS信號(hào)為sintcos，根據(jù)SIN，COS信號(hào)和原始的激勵(lì)信號(hào)，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(dá)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(dá)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(jī)電角度相位的對(duì)齊方法如下： 1.用一個(gè)直流電源給電機(jī)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(hào)引線輸出； 3.依據(jù)操作的方便程度，調(diào)整電機(jī)軸上的旋變轉(zhuǎn)子與電機(jī)軸的相對(duì)位置，或者旋變定子與電機(jī)外殼的相對(duì)位置； 4.一邊調(diào)整，一邊觀察旋變SIN信

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

35、器觀察電機(jī)U相輸入與星型電阻的中點(diǎn)，就可以近似得到電機(jī)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(jī)軸的相對(duì)位置，或者編碼器外殼與電機(jī)外殼的相對(duì)位置； 4.一邊調(diào)整，一邊觀察旋變的SIN信號(hào)包絡(luò)的過零點(diǎn)和電機(jī)U相反電勢波形由低到高的過零點(diǎn)，最終使這2個(gè)過零點(diǎn)重合，鎖定編碼器與電機(jī)的相對(duì)位置關(guān)系，完成對(duì)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(hào)中的正半周和負(fù)半周。由于SIN信號(hào)是以轉(zhuǎn)定子之間的角度為的sin值對(duì)激勵(lì)信號(hào)的調(diào)制結(jié)果，因而與sin的正半周對(duì)應(yīng)的SIN信號(hào)包絡(luò)中，被調(diào)制的激勵(lì)信號(hào)與原始激勵(lì)信號(hào)同相，而與sin的負(fù)半周對(duì)應(yīng)的SIN信號(hào)包絡(luò)中，被調(diào)制的

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