Sigma-Delta ADC工作原理

∑-△ADC工作原理

越来越多的应用，例如过程控制、称重等，都需要高分辨率、高集成度和低价格的ADC、新型∑-△转换技术恰好可以满足这些要求。然而，很多设计者对于这种转换技术并不十分了解，因而更愿意选用传统的逐次比较ADC。∑-△转换器中的模拟部分非常简单(类似于一个1bit ADC)，而数字部分要复杂得多，按照功能可划分为数字滤波和抽取单元。由于更接近于一个数字器件，∑-△ADC的制造成本非常低廉。

一、∑-△ADC工作原理

要理解∑-△ADC的工作原理，首先应对以下概念有所了解：过采样、噪声成形、数字滤波和抽取。

1．过采样

首先，考虑一个传统ADC的频域传输特性。输入一个正弦信号，然后以频率fs采样－按照Nyquist定理，采样频率至少两倍于输入信号。从FFT分析结果可以看到，一个单音和一系列频率分布于DC到fs／2间的随机噪声。这就是所谓的量化噪声，主要是由于有限的ADC分辨率而造成的。单音信号的幅度和所有频率噪声的RMS幅度之和的比值就是信号噪声比(SNR)。对于一个Nbit ADC，SNR可由公式：

SNR=6.02N+1.76dB得到。为了改善SNR和更为精确地再现输入信号，对于传统ADC来讲，必须增加位数。

如果将采样频率提高一个过采样系数k，即采样频率为Kfs，再来讨论同样的问题。FFT分析显示噪声基线降低了，SNR值未变，但噪声能量分散到一个更宽的频率范围。∑-△转换器正是利用了这一原理，具体方法是紧接着1bit ADC之后进行数字滤波。大部分噪声被数字滤波器滤掉，这样，RMS噪声就降低了，从而一个低分辨率ADC, ∑-△转换器也可获得宽动态范围。

那么，简单的过采样和滤波是如何改善SNR的呢?一个1bit ADC的SNR为7.78dB(6.02+1.76)，每4倍过采样将使SNR增加6dB，SNR每增加6dB等效于分辨率增加1bit。这样，采用1bit ADC进行64倍过采样就能获得4bit分辨率；而要获得16bit分辨率就必须进行415倍过采样，这是不切实际的。∑-△转换器采用噪声成形技术消除了这种局限，每4倍过采样系数可增加高于6dB的信噪比。

2．噪声成形

通过图1所示的一阶∑-△调制器的工作原理，可以理解噪声成形的工作机制。

图1 ∑-△调制器

∑-△调制器包含1个差分放大器、1个积分器、1个比较器以及1个由1bit DAC(1个简单的开关，可以将差分放人器的反相输入接到正或负参考电压)构成的反馈环。反馈DAC的作用是使积分器的平均输出电压接近于比较器的参考电平。调制器输出中“1”的密度将正比于输入信号，如果输入电压上升，比较器必须产生更多数量的“1”，反之亦然。积分器用来对误差电压求和，对于输入信号表现为一个低通滤波器，而对于量化噪声则表现为高通滤波。这样，大部分量化噪声就被推向更高的频段。和前面的简单过采样相比，总的噪声功率没有改变，但噪声的分布发生了变化．

现在，如果对噪声成型后的∑-△调制器输出进行数字滤波，将有可能移走比简单过采样中更多的噪声。这

种调制器(一阶)在每两倍的过采样率下可提供9dB的SNR改善。

在∑-△调制器中采用更多的积分与求和环节，可以提供更高阶数的量化噪声成形。例如，一个二阶∑-

△调制器在每两倍的过采样率可改善SNR 15dB。图2显示了∑-△调制器的阶数、过采样率和能够获得的SNR三者之问的关系。

图2 SNR与过采样率的关系

3．数字滤波和抽取

∑-△调制器以采样速率输出1bit数据流，频率可高达MHz量级。数字滤波和抽取的目的是从该数据流中提取出有用的信息，并将数据速率降低到可用的水平。

∑-△ADC 中的数字滤波器对1bit数据流求平均，移去带外量化噪声并改善ADC的分辨率。数字滤波器决定了信号带宽、建立时间和阻带抑制。

∑-△转换器中广泛采用的滤波器拓扑是SINC3，一种具有低通特性的滤波器。这种滤波器的一个主要优点是具有陷波特性，可以将陷波点设在和电力线相同的频率，抑制其干扰。陷波点直接相关于输出数据速率(转换时间的倒数)。SINC3滤波器的建立时间三倍于转换时问。例如，陷波点设在50Hz时(60Hz数据速率)，建立时间为3／60Hz=50ms。有些应用要求更快的建立时间，而对分辨率的要求较低。对于这些应用，新型ADC诸如MAX1400系列允许用户选择滤波器类型SINC1或SINC3。SINC1滤波器的建立时间只有一个数据周期，对于前面的举例则为1／60Hz=16.7ms。由于带宽被输出数字滤波器降低，输出数据速率降低于原始采样速率，但仍满足Nyquist定律。这可通过保留某些采样而丢弃其余采样来实现，这个过程就是所谓的按M因子“抽取”。M因子为抽取比例，可以是任何整数值。在选择抽取因子时应该使输出数据

速率高于两倍的信号带宽。这样，如果以fs的频率对输入信号采样，滤波后的输出数据速率可降低至fs／M，而不会丢失任何信息。

二、MAXIM的新型∑-△ADC

新型高集成度∑-△ADC正在得到越来越广泛的应用，这种ADC只需极少外接元件就可直接处理微弱信号。MAX1402便是这种新一代ADC的一个范例，大多数信号处理功能已被集成于芯片内部，可视为一个片上系统，如图3所示。该器件在480sps工作速率下可捉供16bit精度，4800sps时精度达12bit，工作模式下仅消耗250uA的电流，掉电模式仅消耗2uA。信号通道包含一个灵活的输入多路复用器，可被设置为3路全差分信号或5路伪差分信号、2个斩波放大器，1个可编程PGA(增益从1～128)、1个用于消除系统偏移的粗调DAC和1个二阶∑-△调制器。调制器产生的1bit数据流被送往一个集成的数字滤波器进行精处理(配置为SINC1或SINC3)。转换结果可通过SPI TM/QSPI TM兼容的三线串行接口读取。另外，该芯片还包含有2个全差分输入通道，用于系统校准(失调和增益);2个匹配的200 uA电流源，用于传感器激励(例如可用于3线／4线RTD)；2个“泵出”电流，用于检测选定传感器的完整性。通过串行接口访问器件内

部的8个片内寄存器，可对器件的工作模式进

行编程。输入通道可以在外部命令的控制下进行采样或者连续采样，通过SCAN控制位设定，转换结果中附加有3bit“通道标识”位，用来确定输入通道。

图3 MAX1401原理框图

两个附加的校准通道CALOFF和CALGAIN可用来校准测量系统。此时可将CALOFF输入连接到地，将CALGAIN输入连接到参考电压。对上述通道的测量结果求取平均后可用来对测量结果进行校准。

三、∑-△ADC的应用

1 热电偶测量及冷端补偿

如图4所示，在本应用中，MAX1402工作在缓冲方式，以便允许在前端采用比较大的去耦电容(用来消除热电偶引线拾取的噪声)。为适应输入缓冲器的共模范围，采用参考电压对AIN2输入加以偏置。在使用热电偶测温时，要获得精确的测量结果，必须进行冷端补偿。

图4热电偶测量及冷端补偿

热电偶输出电压可表示为

V=a(t1-tref)

其中a是与热电偶材料有关的Seebeck常数，t1是待测温度，tref 是接线盒处的温度。为了对tref 造成的误差进行补偿，可以在热电偶输出端采用二极管补偿；也可以测出接线盒处的温度，然后用软件进行补偿。在本例中，差分输入通道AIN3、AIN4被用来测量P-N结的温度(用内部200uA电流源加以偏置)。

2 3线和4线RTD测量

铂电阻温度传感器(RTD)被许多需要测量温度的应用所优选，因为它们具有优异的精度和互换性。一个在0℃时具有100 Ω电阻的RTD，到+266℃时电阻会达到200 Ω，灵敏度非常低，约为△R／△t=100 Ω／266℃。200 uA的激励电流在0℃时可产生20mV输出，+266~C时输出40mV。MAX1402可直接处理这种低电平的信号。

根据不同应用，引线电阻对于测量精度会产生不同程度的影响。一般来讲，如果RTD靠近转换器，采用最简单的两线结构即可；而当RTD比较远时，引线电阻会叠加入RTD阻抗，并给测量结果引入显著误差。这种情况通常采用3线或4线RTD配置，如图5所示。

图5 3线和4线RTD测量

MAX1402内部两个匹配的200 uA电流源可用来补偿3线或4线RTD配置中引线电阻造成的误差。在3线配置中，两个匹配的200 uA电流源分别流过RL1和RL2这样，AIN1和AIN2端的差分电压将不受引线电阻的影响。这种补偿方法成立的前提是两条引线材质相同，并具有相同的长度，还要求两个电流源的温度系数精确匹配(MAX1402为5×10-6/℃)。4线配置中引线电阻将不会引入任何误差，因为在连接到AIN1和AIN2的

测量引线中基本上没有电流流过。在此配置中，电流源OUT1被用来激励RTD传感器，电流源OUT2被用来产生参考电压。在这种比例型配置中，RTD的温漂误差(由RTD激励电流的温漂引起)被参考电压的漂移补偿。

3 智能4~20mA变送器

老式的4～20mA变送器采用一个现场安装的敏感元件感测一些物理信息，例如压力或温度等，然后产生一个正比于待测物理量的电流，电流的变化范围标准化为4～20mA。电流环具有很多优点：测量信号对于噪声不敏感；可以方便地进行远端供电。第二代4～20mA变送器在远端进行一些信号处理，通常采用微控制器和数据转换器，如图6所示。

图6智能4～20 mA变送器

这种变送器首先将信号数字化，然后采用微控制器内置的算法进行处理，对增益和零点进行标准化，对传感器进行线性化，最后再将信号转换到模拟域，作为一个标准电流通过环路传送。第三代4~20mA变送器被称为“灵巧且智能”，实际上是在前述功能的基础上增加了数字通信(和传统的4—20mA信号共用同一条双绞线)。利用通信信道可以传送一些控制和诊断信号。MAX1402这样的低功耗器件对于此类应用非常适合，250 uA的功耗可以为变送器中的其余电路节省出可观的功率。智能变送器所采用的通信标准是Hart协议。这是一种基于Bell 202电信标准的通信协议，工作于频移键控方式(FSK)。数字信号由两种频率组成：1200Hz和2200Hz，分别对应于数码1和0。两种频率的正弦波

叠加在直流模拟信号上，通过同一条电缆同时传送。因为FSK信号的平均值总是零，因此4—20mA模拟信号不会受到影响。在不干扰模拟信号的前提下，数字通信信号具有每秒更新2—3个数据的响应速度。通信所需的最小环路阻抗是23 Ω。

小结在高集成度调理系统出现之前，过程控制通常采用多个独立的芯片实现信号调理和处理。∑-△技术降低了这部分电路的成本、空间需求和功率需求(事实上多数应用只需要+3V/+5V单电源)。这种特性尤其适合于电池供电的便携系统。元件数量的降低同时还改善了系统的可靠性。

变速器和同步器图解

变速器和同步器图解 三轴五当变速器传动简图 1-输入轴 2-轴承 3-接合齿圈 4-同步环 5-输出轴 6-中间轴 7-接合套 8-中 间轴常啮合齿轮 此变速器有五个前进档和一个倒档，由壳体、第一轴（输入轴）、中间轴、第二轴（输出轴）、倒档轴、各轴上齿轮、操纵机构等几部分组成。 两轴五当变速器传动简图

1-输入轴 2-接合套 3-里程表齿轮 4-同步环 5-半轴 6-主减速器被动齿轮 7-差速器壳 8-半轴齿轮 9-行星齿轮 10、11-输出轴 12-主减速器主动齿轮 13-花键毂 与传统的三轴变速器相比，由于省去了中间轴，所以一般档位传动效率要高一些；但是任何一档的传动效率又都不如三轴变速器直接档的传动效率高。 同步器有常压式，惯性式和自行增力式等种类。这里仅介绍目前广泛采用的惯性式同步器。 惯性式同步器是依靠摩擦作用实现同步的，在其上面设有专设机构保证接合套与待接合的花键齿圈在达到同步之前不可能接触，从而避免了齿间冲击。 惯性同步器按结构又分为锁环式和锁销式两种。 其工作原理可以北京BJ212型汽车三档变速器中的二、三档同步器为例说明。花键毂7与第二轴用花键连接，并用垫片和卡环作轴向定位。在花键毂两端与齿轮1和4之间，各有一个青铜制成的锁环（也称同步环）9和5。锁环上有短花键齿圈，花键齿的断面轮廓尺寸与齿轮 1，4及花键毂 7上的外花键齿均相同。在两个锁环上，花键齿对着接合套8的一端都有倒角（称锁止角），且与接合套齿端的倒角相同。 锁环具有与齿轮1和4上的摩擦面锥度相同的内锥面，内锥面上制出细牙的螺旋槽，以便两锥面接触后破坏油膜，增加锥面间的摩擦。三个滑块2分别嵌合在花键毂的三个轴向槽11内，并可沿槽轴向滑动。在两个弹簧圈6的作用下，滑块压向接合套，使滑块中部的凸起部分正好嵌在接合套中部的凹槽10中，起到空档定位作用。滑块2的两端伸入锁环9和5的三个缺口12中。只有当滑块位于缺口12的中央时，接合套与锁环的齿方可能接合。

感应同步器的原理及应用

感应同步器工作原理及应用 摘要:感应同步器是利用电磁原理将线位移和角位移转换成电信号的一种装置。根据用途，可将感应同步器分为直线式和旋转式两种，分别用于测量线位移和角位移线。将角度或直线位移信号变换为交流电压的位移传感器，又称平面式旋转变压器。它有圆盘式和直线式两种。在高精度数字显示系统或数控闭环系统中圆盘式感应同步器用以检测角位移信号，直线式用以检测线位移。感应同步器广泛应用于高精度伺服转台、雷达天线、火炮和无线电望远镜的定位跟踪、精密数控机床以及高精度位置检测系统中。 关键词：感应同步器、原理、应用、直线式、旋转式 Abstract:The inductosyn is a system that transform the linear and angular displacement into electric signal use the Electromagnetic theory.According to its use the inductosyn can be divided into the linear and the rotary,which is use to measure the linear and the angular.The linear inductosyn that transform the linear and angular displacement into AC V oltage is called plane rotary transformer,which is divided into two types than is the linear and the disc.In the precision digital display system or CNC closed-loop system,the disc inductosyn is used to measure the signal of angular and the linear inductosyn is used to measure the signal of linear.The inductosyn is also widely used in the location tracking ,the precision CNC machine tools and the high-precision position detection system of the precision servo turntable, the radar antenna, the artillery and the radio Telescope. Keywords: inductosyn theory use linear rotary 1.感应同步器的工作原理 感应同步器是利用两个平面形绕组的互感随位置而变化的原理而进行工作的。 直线式感应同步器由定尺和滑尺组成，定尺上是连续绕组，滑尺上是分段绕组，滑尺为正余弦绕组。其绕组布置如图1所示。滑尺上展开分布着两个印刷电路绕组，每个节距相当于绕组空间分布的周期，又称极距，一般为2mm，用2τ表示。 滑尺与定尺相互面向平行安装，两者保持0.2mm左右距离。感应同步器的工作原理如图2所示。当定尺绕组加以频率为f，幅值恒定的交流激磁电流I（或电压）时，滑尺两绕组将产生与激磁电流频率相同、幅值随两尺相对位置而变化的感应电势e，滑尺某一绕组与定尺绕组完全重合时，磁通耦合度最大，故该滑尺感应的电势最大；两绕组错开1/4节距（即1/4*2τ=0.5τ）时，滑尺耦合的

变速器同步器工作原理

变速器 一、变速器概述 变速器功用： （1）改变传动比，满足不同行驶条件对牵引力的需要，使发动机尽量工作在有利的工况下，满足可能的行驶速度要求。 （2）实现倒车行驶，用来满足汽车倒退行驶的需要。 （3）中断动力传递，在发动机起动，怠速运转，汽车换档或需要停车进行动力输出时，中断向驱动轮的动力传递。 变速器分类： （1）按传动比的变化方式划分，变速器可分为有级式、无级式和综合式三种。 (a)有级式变速器：有几个可选择的固定传动比，采用齿轮传动。又可分为：齿轮轴线固定的普通齿轮变速器和部分齿轮（行星齿轮）轴线旋转的行星齿轮变速器两种。 (b)无级式变速器:传动比可在一定范围内连续变化,常见的有液力式,机械式和电力式等。 (c)综合式变速器：由有级式变速器和无级式变速器共同组成的，其传动比可以在最大值与最小值之间几个分段的范围内作无级变化。 （2）按操纵方式划分，变速器可以分为强制操纵式，自动操纵式和半自动操纵式三种。 (a)强制操纵式变速器：靠驾驶员直接操纵变速杆换档。 (b)自动操纵式变速器：传动比的选择和换档是自动进行的。驾驶员只需操纵加速踏板，变速器就可以根据发动机的负荷信号和车速信号来控制执行元件，实现档位的变换。 (c)半自动操纵式变速器：可分为两类，一类是部分档位自动换档，部分档位手动（强制）换档；另一类是预先用按钮选定档位，在采下离合器踏板或松开加速踏板时，由执行机构自行换档。 二、普通齿轮变速器 普通齿轮变速器主要分为三轴变速器和两轴变速器两种。它们的特点将在下面的变速器传动机构中介绍。 变速器传动机构： (1)三轴变速器这类变速器的前进档主要由输入(第一)轴、中间轴和输出(第二)轴组成。 (2)两轴变速器这类变速器的前进档主要由输入和输出两根轴组成。 三轴五档变速器有五个前进档和一个倒档，由壳体、第一轴（输入轴）、中间轴、第二轴（输

感应同步器的工作原理

感应同步器的工作原理 直线式感应同步器和圆盘式感应同步器的工作原理基本相同，都是利用电 磁感应原理工作。下面以直线式感应同步器为例介绍其工作原理。直线式 感应同步器由两个磁耦合部件组成，其工作原理类似于一个多极对的正余弦旋 转变压器。感应同步器的定尺和滑尺相互平行放置，其间有一定的气隙，一般 应保持在0.25±0.05mm范围内，如图12.2.4 所示。图12.2.4 直线式感应同步器的工作原理 当滑尺上的正弦绕组和余弦绕组分别以1～10kHz 的正弦电压激磁时， 将产生同频率的交变磁通；该交变磁通与定尺绕组耦合，在定尺绕组上将产生 同频率的感应电势。感应电势的大小除了与激磁频率、激磁电流和两绕组之间 的间隙有关外，还与两绕组的相对位置有关。如果在滑尺的余弦绕组上单独施 加正弦激磁电压，感应同步器定尺的感应电势与两绕组相对位置的关系如图 12.2.5 所示。当滑尺处于A 点时，余弦绕组C 和定尺绕组位置相差1/4 节距，即在定尺绕组内产生的感应电势为零。随着滑尺的移动，感应电势逐渐增大，直到B 点时，即滑尺的余弦绕组C 和定尺绕组位置重合时（1/4 节距位置），耦合磁通最大，感应电势也最大。滑尺继续右移，定尺绕组的感应电势随耦合 磁通减小而减小，直至移动到C 点时（1/2 节距处），又回到与初始位置完全相 同的耦合状态，感应电势变为零。滑尺再继续右移到D 点时（3/4 节距处），定 尺中感应电势达到负的最大值。在移动一个整节距（E 点）时，两绕组的耦合 状态又回到初始位置，定尺感应电势又为零。定尺上的感应电势随滑尺相对定 尺的移动呈现周期性变化（如图12.2.5 中的曲线1）。同理，如果在滑尺正弦绕组上单独施加余弦激磁电压，则定尺的感应电势如图12.2.5 中的曲线2 所示。 一般选用激磁电压为1～2V，过大的激磁电压将引起大的激磁电流，导致温升

感应同步器的组成和原理

感应同步器的组成和原理 2009年10月22日 感应同步器分为直线型和旋转型两大类，直线型由定子和滑尺组成，用于检测直线位移，旋转型由定子和转子组成，用于检测旋转角度。本节仅介绍直线型感应同步器的组成和原理： 如图3 15所示，直线型感应同步器由定尺和滑尺组成。其定尺是单向均匀感应绕组，绕组节距2 τ通常为2mm。滑尺上有两组励磁绕组，一组称为正弦绕组，另一组为余弦绕组，两个绕组的节距与定子相同，在空间上相互错开1／4节距，于是两个励磁绕组之间相差90°电角度。滑尺安装在被测的移动部件上，滑尺与定尺相互平行，并保持一定的距离，约0.2~0.3mm向滑尺通以交流励磁电压，在滑尺中产生勋磁电流，绕组周围便产生按正弦规律变化的磁场。由电磁感应在定尺绕组上产生感应电压，当滑尺和定尺间产生相对位移时，由于电磁磁耦合强度的变化，就使定尺上的感应电压随位移的变化而变化。 一、感应同步器种类和特点

l感应同步器的种类 感应同步器有测量长度用的直线式和测量旋转角度用的旋转式两种。下面着重介绍直线式．． (1)标准式：是直线式中精度最高的一种，使用最广，在数控系统和数显装置中大量应用：常用型号为GZD一1和GZH一1型。 (2)窄长式：其定尺的宽度比标准式窄，用于精度较低或机床上安装位置窄小且安装面难以加工的情况。 (3)三重式：它的滑尺和定尺上均有粗、中、细：套绕组．定尺上粗中绕组相对位移垂直方向倾斜不同角度，细绕组和标准式的一样。滑尺上的粗、中、细三套绕组组成：个独立的电气通道，粗、中、细的极距分别是4000、100和2mm三通道同时使用即可组成一套绝对坐标测量系统，测量范围为0．002～2000mm在此测量范围内测量系统只有一个绝对零点。单块定尺的长度有200和300mm两种，它特别适用于大型机床、。 (4)带子式：它的定尺绕组是印制在I.8m长的不锈钢带上，其两端固定在机床床身上(一端用弹性固定)滑尺像计算尺的游框那样跨在带状定尺上，可以简化安装，减少安装面，而且能使定尺随机床床身热变形而变形。 (5)感应组件：是将标准式的定、滑尺封装在匣里的感应组件(定尺经调整接长而成组合式定尺)，而且将励磁变压器和前置放大器也装在里面，便于安装与使用。 2感应同步器的特点 (1)精度高：感应同步器的极对数多，平均效应所产牛的测量精度要比制造精度高，且输出信号是由滑尺和定尺之间相对移动产生的中间无机械转换环节，所以测量结果只受本身精度的影响。 (2)测量长度不受限制：当测量长度大于250ram时，可以采用多块定尺接长，相邻定尺间隔呵用块规或激光测长仪进行调整，使总长度上的累积误差不大于单块定尺的最火偏差。 (3)对环境的适应性较强：因为感应同步器金属基板和床身铸铁的热胀系数相近，当温度变化时还能获得较高的重复精度．另外它是利用电磁感应产生信号．对尺面防护要求较低。 使用时还需要注意下列影响。 1 。同步回路阻抗不对称列同步精度的影响(如励磁变压器的阻抗和同步器的正弦、余弦阻抗)。

解析手动变速同步器的作用、结构和工作过程

解析手动变速同步器的作用、结构和工作过程 内容简介：汽车手动变速器的换档是控制接合套左右移动，与不同齿轮前的啮合齿啮合组合出不同的档位，为了使接合套与啮合齿顺利的啮合，接合套与啮合齿轮之间的速度必须瞬时同步，以保证平顺换档。 动变速器同步器的作用： 汽车手动变速器的换档是控制接合套左右移动，与不同齿轮前的啮合齿啮合组合出不同的档位，为了使接合套与啮合齿顺利的啮合，接合套与啮合齿轮之间的速度必须瞬时同步，以保证平顺换档。 手动变速器换档即是换的同步器 下面以变速器2档换1档的过程说明同步器在换档时的作用： 后驱手动变速器结构的工作原理图 我们先设发动机的转速为2000转，因为发动机的动力经过离合器传递给变速器的输入轴及输入轴的上齿轮D，所以齿轮D的转速为2000转；齿轮D带动中间轴的齿轮旋转，因为中间轴上的齿轮与轴是一体的，所以中间轴上的齿轮转速相同。中间轴上齿轮驱动输出轴上的齿轮A、B、C，因为齿轮齿数的关系，我们设齿轮A的转速为500转，齿轮B的转速为1000转，齿轮C的转速为1500转。齿轮A、B、C均与输出轴空套连接，所以在空档时没有动力输出。 二档时，接合套与齿轮B前的接合齿啮合，齿轮B通过接合套及花键毂驱动变速器输出轴输出，因为齿轮B的转速为1000转，所以接合套、花键毂及输出轴的转速为1000转。当我们要换一档时，首先踩下离合器踏板，离合器分离，切断发动机与变速器输入轴的动力传递，但是在运动惯性力下，接合套、花键毂及输出轴的转速仍为1000转，而齿轮A的转速为500转，此时，1000转的接合器要与500转的接合齿啮合，必须需要两者之间的瞬时同步。 同步器的作用就是在接合套与接合齿啮合前两者的转速达到瞬时同步，保护换档平顺。同步器的类型： 现在汽车变速器采用的同步器有两种，摩擦惯性锁环式和摩擦惯性锁销式。 （1）锁环式同步器：应用于轿车及小型客车及货车的手动变速器； （2）锁销式同步器：应用于大型客车及货车的手动变速器； 锁环式同步器的结构和工作原理

感应同步器的组成和原理

感应同步器的组成和原理

感应同步器的组成和原理 2009年10月22日 感应同步器分为直线型和旋转型两大类，直线型由定子和滑尺组成，用于检测直线位移，旋转型由定子和转子组成，用于检测旋转角度。本节仅介绍直线型感应同步器的组成和原理： 如图3 15所示，直线型感应同步器由定尺和滑尺组成。其定尺是单向均匀感应绕组，绕组节距2 τ通常为2mm。滑尺上有两组励磁绕组，一组称为正弦绕组，另一组为余弦绕组，两个绕组的节距与定子相同，在空间上相互错开1／4节距，于是两个励磁绕组之间相差90°电角度。滑尺安装在被测的移动部件上，滑尺与定尺相互平行，并保持一定的距离，约0.2~0.3mm向滑尺通以交流励磁电压，在滑尺中产生勋磁电流，绕组周围便产生按正弦规律变化的磁场。由电磁感应在定尺绕组上产生感应电压，当滑尺和定尺间产生相对位移时，由于电磁磁耦合强度的变化，就使定尺上的感应电压随位移的变化而变化。 一、感应同步器种类和特点

l感应同步器的种类 感应同步器有测量长度用的直线式和测量旋转角度用的旋转式两种。下面着重介绍直线式．． (1)标准式：是直线式中精度最高的一种，使用最广，在数控系统和数显装置中大量应用：常用型号为GZD一1和GZH一1型。 (2)窄长式：其定尺的宽度比标准式窄，用于精度较低或机床上安装位置窄小且安装面难以加工的情况。 (3)三重式：它的滑尺和定尺上均有粗、中、细：套绕组．定尺上粗中绕组相对位移垂直方向倾斜不同角度，细绕组和标准式的一样。滑尺上的粗、中、细三套绕组组成：个独立的电气通道，粗、中、细的极距分别是4000、100和2mm三通道同时使用即可组成一套绝对坐标测量系统，测量范围为0．002～2000mm在此测量范围内测量系统只有一个绝对零点。单块定尺的长度有200和300mm两种，它特别适用于大型机床、。 (4)带子式：它的定尺绕组是印制在I.8m长的不锈钢带上，其两端固定在机床床身上(一端用弹性固定)滑尺像计算尺的游框那样跨在带状定尺上，可以简化安装，减少安装面，而且能使定尺随机床床身热变形而变形。 (5)感应组件：是将标准式的定、滑尺封装在匣里的感应组件(定尺经调整接长而成组合式定尺)，而且将励磁变压器和前置放大器也装在里面，便于安装与使用。 2感应同步器的特点 (1)精度高：感应同步器的极对数多，平均效应所产牛的测量精度要比制造精度高，且输出信号是由滑尺和定尺之间相对移动产生的中间无机械转换环节，所以测量结果只受本身精度的影响。 (2)测量长度不受限制：当测量长度大于250ram时，可以采用多块定尺接长，相邻定尺间隔呵用块规或激光测长仪进行调整，使总长度上的累积误差不大于单块定尺的最火偏差。 (3)对环境的适应性较强：因为感应同步器金属基板和床身铸铁的热胀系数相近，当温度变化时还能获得较高的重复精度．另外它是利用电磁感应产生信号．对尺面防护要求较低。 使用时还需要注意下列影响。 1 。同步回路阻抗不对称列同步精度的影响(如励磁变压器的阻抗和同步器的正弦、余弦阻抗)。

同步器工作原理

同步器工作原理 一、无同步器时变速器的换档过程采用移动齿轮或接合套换档时，待啮合的一对齿轮（或接合套与接合齿圈上相应的内、外花键齿）的圆周速度必须相等（同步），方能平顺地进入啮合而挂上档。若在二齿不同步时即强制挂档，将使二齿间发生冲击和噪声．影响齿的工作寿命，甚至折断。 为使换档平顺，驾驶员应采取合理的换档操作步骤，现以图 10—2—1 所示无同步器的五档变速器中W、V档（V档为直接档）互换的过程说明其原理。 从低速档（W档）换人高速档（V档）。在W档时，接合套3与齿轮4上的接合齿圈 啮合，两者接合齿圆周速度相等，即V V。欲从W档换入V档，驾驶员应先踩下离合器踏板，使离合器分离，随即通过变速杆等将接合套 3左移，挂入空档，此时仍 V3 V4。而i4 1，所以W档齿轮的圆周速度低于齿轮 2的圆周速度，即 V V 。所以在空档瞬间，V3 V2，为避免齿轮冲击，不应立即桂人V档，应先在空档2 停留片刻。在空档位置时，接合套 3 与齿轮 2 的圆周速度均在下降。但由于齿 轮2与副轴及其齿轮、第一轴和离合器从动盘相连惯性很小，故V2下降较快， 而接合套3与整个汽车相连惯性很大，故V下降较慢。这样，虽然V2原先大于V，但由于下降得比V3快，故在变速器推入空档的某个时刻，必然会有V V2（同步）的情况出现。最好能在V3 V2的时刻使接合套左移挂入V档。若与齿轮2相联系的一系列零件的惯性越小，则V2下降得越快，达到同步所需的时间越少，并且在同样速度差的情况下．齿间的冲击力也越小，所以离合器从动部分转动惯量应尽可能小一些。 从高速档（V档）换入低速档⑴档）。变速器在V档工作以及刚从V档推到空档时， 接合套3与齿轮2的花键齿圆周速度相同，即V V，同时V4 V2（理由同前）， 故V3 V4。但退入空档后，由于V4下降得比V3快，根本不可能出现V3 V的情况；相反，停留在空档的时间愈久，两者差值将愈大。所以驾驶员应在分离离合器并使接合套 3 右移至空档之后，随即重新接合离合器，同时踩一下加速踏板（加空油），使发动机连同离合器从动盘和第一轴一同加速到第一轴及齿轮 2的圆周速度高于接合套圆周速度，即V4 V，然后再分离离合器等到V V即可持入W档。上述相邻挡位相互转换时所应采取的不同操作步骤，同样适用于移动齿轮换档的情况，因为所依据的速度分析原理是一样的。

同步器的工作原理及分类

同步器的工作原理及分类 1、无同步器时变速器的换档过程：一般采用移动齿轮或接合套换档，为使换档平顺，应 使待啮合的轮齿的圆周速度必须相等（同步）。 ·下面以无同步器的五档变速器中四、五档的互换过程为例加以说明： 图中： 1—第一轴；2—第一轴常啮齿轮；3—接合套；4—第二轴五档齿轮 5——第二轴；6——中间轴五档齿轮 （1）从低速变高速—四档变五档 1）四档时，V3= V2；欲挂五档，离合器分离接合套3右移，先进入空挡。 2）3与2脱离瞬间，V3= V2而V4 > V2，V4 > V3，会产生冲击，应停留。 3）因汽车传动系惯性质量大V3下降较慢，而V4下降较快，必有V3= V2时，此时挂档应平顺 （2）从高速变低速—五档变四档 1）五档时，V3= V4；欲挂五档，离合器分离，接合套3左移，先进入空挡。 2）3与2脱离瞬间，V3= V4而V4 > V2，V3 > V2，会产生冲击，应停留。 3）因V2 比V 3下降快，必无V3= V2时，此时应使离合器接合，并踩一下加速踏板使V2 > V3，而后再分离离合器待V3= V2时平顺挂档 2、同步器的功用及类型 （1）同步器的作用：是使接合套与待啮合的齿圈迅速同步，缩短换档时间；防止在同步前啮合而产生接合齿之间的冲击 （2）类型：分为常压式、惯性式和自增力式；目前广泛采用摩擦惯性同步装置（锁环、锁销式） 惯性式同步器是依靠摩擦作用实现同步的，在其上面设有专设机构保证接合套与待接合的花键齿圈在达到同步之前不可能接触，从而避免了齿间冲击。 1）锁环式：结构紧凑、便于合理布置，多用于轿车和轻型货车上 2）锁销式：结构形式合理，力矩较大，多适用于中型和大型货车上 3）同步器的一般结构：由同步装置（包括推动件、摩擦件）、锁止装置和接合装置三部分组成 3、锁环式惯性同步器的构造及工作原理 轿车和轻、中型货车的变速器广泛采用锁环式惯性同步器，其细部结构多种多样, 但工作原理是一样的 （1）锁环式惯性同步器的构造

同步器工作原理

同步器工作原理 Document serial number【LGGKGB-LGG98YT-LGGT8CB-LGUT-

同步器工作原理 一、无同步器时变速器的换档过程 采用移动齿轮或接合套换档时，待啮合的一对齿轮(或接合套与接合齿圈上相应的内、外花键齿)的圆周速度必须相等(同步)，方能平顺地进入啮合而挂上档。若在二齿不同步时即强制挂档，将使二齿间发生冲击和噪声．影响齿的工作寿命，甚至折断。 为使换档平顺，驾驶员应采取合理的换档操作步骤，现以图10—2—1所示无同步器的五档变速器中Ⅳ、Ⅴ档(Ⅴ档为直接档)互换的过程说明其原理。 从低速档(Ⅳ档)换人高速档(Ⅴ档)。在Ⅳ档时，接合套3与齿轮4上的接合齿圈啮合，两者接合齿圆周速度相等，即34V V =。欲从Ⅳ档换入Ⅴ档，驾驶员应先踩下离合器踏板，使离合器分离，随即通过变速杆等将接合套3左移，挂入空档，此时仍34V V =。而41i >，所以Ⅳ档齿轮的圆周速度低于齿轮2的圆周速度，即42V V <。所以在空档瞬间，32V V <，为避免齿轮冲击，不应立即桂人Ⅴ档，应先在空档停留片刻。在空档位置时，接合套3与齿轮2的圆周速度均在下降。但由于齿轮2与副轴及其齿轮、第一轴和离合器从动盘相连惯性很小，故2V 下降较快，而接合套3与整个汽车相连惯性很大，故3V 下降较慢。这样，虽然2V 原先大于3V ，但由于下降得比3V 快，故在变速器推入空档的某个时刻，必然会有32V V = (同步)的情况出现。最好能在32V V =的时刻使接合套左移挂入Ⅴ档。若与齿轮2相联系的一系列零件的惯性越小，则2V 下降得越快，达到同步所需的时间越少，并且在同样速度差的情况下．齿间的冲击力也越小，所以离合器从动部分转动惯量应尽可能小一些。 从高速档(Ⅴ档)换入低速档(Ⅳ档)。变速器在Ⅴ档工作以及刚从Ⅴ档推到空档时，接合套3与齿轮2的花键齿圆周速度相同，即32V V =，同时42V V < (理由同前)，故