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接触电阻对传感器采样异常影响研究

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【摘要】本文分析了在工程应用中多余物对产品可靠性的影响,同时解释了该现象产生的原因;说明了一种多余物引入导致电子产品在特殊条件下发生故障的方式。

【关键词】接触电阻传感器异常现象

1引言

在伺服系统中,常使用电阻板片式位置传感器采集伺服执行机构的实际运动位置。当该传感器采样出现扰动时,会导致位置伺服闭环控制异常。该异常现象随位置伺服变化而变化,在伺服执行机构动作至行程最大值附近时,采样误差最为明显;当伺服执行机构动作至行程最小值附近时,基本检测不到采样误差。本文针对以上现象进行分析,得出该现象的产生原因。接触电阻对传感器采样影响分析文/何雨昂徐志书龙海峰桑庆宏樊茜本文分析了在工程应用中多余物对产品可靠性的影响,同时解释了该现象产生的原因;说明了一种多余物引入导致电子产品在特殊条件下发生故障的方式。

2伺服系统组成及异常现象

伺服系统控制永磁同步电机转动,带动丝杠伸缩,实现位置伺服控制。其原理框图如图1所示。由图1可以看出,伺服系统由电流传感器构成内环控制;由旋转变压器构成中间环控制;由位置传感器构成外环控制。内环实现永磁同步电机的出力稳定,中间环实现电机转速稳定,外环实现位置伺服的精确控制。若异常存在时,伺服控制驱动器在振动环境下工作,会出现线位移反馈在某些位置抖动的现象,同时伺服系统工作电流增大,母线电压出现波动。该现象如图2所示。伺服控制驱动器控制机电作动器在两个正弦曲线的运动过程中,控制驱动器全程均在振动环境下,但仅在两个正半周出现明显采样异常现象。

3原因分析与计算

伺服作动器的线位移通过线位移传感器采集实际运动位置,供电使用10V,为提高传感器线性度,在传感器机械零位增加5V电源。出现该异常现象是由于10V电源连接器位置存在多余物。伺服控制驱动器的电连接器若引入多余物,在静态下往往不易发现,但在振动环境下,该多余物会导致连接器的接触电阻在振动过程中增大。伺服控制驱动器位置传感器的硬件连接关系如图3所示。由于ΔR为异常接触电阻,其数值可变,因此在接触良好的条件下不存在ΔR,此时波动电压ΔUx与电阻的关系式为由以上关系式中,R为电位计电阻,可认为其为恒值;ΔR为接触电阻,可认为其为恒值。因此可以得出结论:因接触电阻ΔR变化产生的误差电压ΔUx的大小,与电刷采集的电阻Rx成正比关系。

4计算验证极限工况

1:电刷位置接近线位移板片端头时,即Rx约为R,同时设电阻R为1KΩ,假定ΔR为10Ω。极限工况

2:电刷位置接近线位移板片中间位置,假定即Rx约为10Ω,假定ΔR为10Ω。将以上两个工况分别带入ΔUx的关系式,得出的结果如表1所示。由以上计算可以直观地看出,当线位移传感器的电刷接近中间值时,由于接触电阻导致的误差电压不足1mV,但当线位移传感器的电刷接近最大值,此时所测量的电压仅增大约1倍,但此时误差电压增大了两个数量级。因此,从原理上可以证明当电刷接近最大值时,所采集的误差电压明显增大的故障现象。

5结论

通过以上分析,证明电子产品在对接面产生多余物在一定的条件下会导致异常现象,该现象仅与供电回路中一个网络的阻抗相关。

参考文献

[1]许龙飞.运载火箭总装气密试验多余物控制方法分析[J].北京:质量与可靠性,2017.

[2]张辉.航天继电器多余物检测方法的综合分析与讨论[J].四川:机电元件,2003.

作者:何雨昂 徐志书 龙海峰 桑庆宏 樊茜 单位:北京精密机电控制设备研究所

化学传感器杂志责任编辑:张雨    阅读:人次