專利名稱：有源動態(tài)磁頭的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及到直線和角度位置度的測量、控制裝置，特別是用于高精度磁柵系統(tǒng)中的動態(tài)磁頭。
磁柵檢測系統(tǒng)是由磁柵尺(測量角位移時用磁柵盤)、讀出磁頭、信號處理電路、檢測顯示電路(用于控制檢測時，采用伺服控制電路)組成。按照公知的方法，系統(tǒng)工作時，由于磁柵尺和動態(tài)磁頭之間的相對運動，原錄制于磁柵尺上的磁信號由動態(tài)磁頭讀出，變?yōu)殡娦盘?約為幾個毫伏的模擬信號)，并由導線輸出，經(jīng)前置放大電路放大到幾十～一百多毫伏，然后再傳輸?shù)郊锌刂茊卧校俳?jīng)過放大、整形、濾波處理后，去執(zhí)行相應的檢測運算或控制等功能。
磁頭是磁柵檢測系統(tǒng)中的關(guān)鍵元件，動態(tài)磁頭其輸出的電壓幅度與磁頭相對于磁柵尺的運動速度成正比，可廣泛地用于動態(tài)連續(xù)測量。并可作為閉環(huán)控制中的位置檢測元件。
在精密機床及數(shù)控機床中運用的磁柵檢測系統(tǒng)。由于機床的工作特性。決定了磁頭的速度一般均處于較低的工作狀態(tài)。這就使得動態(tài)磁頭檢出的信號較弱(典型值在3～10毫伏的數(shù)量級)。這樣的信號電壓值。在電氣干擾比較嚴重的生產(chǎn)現(xiàn)場，可靠性較差。尤其是微弱信號必須經(jīng)過較長導線傳送時，外界干擾就愈發(fā)明顯。因此，提高磁頭的輸出信號幅度，一直是該技術(shù)領(lǐng)域急待解決的難題。日本專利(昭47－26338)介紹了一種多個磁頭繞組串聯(lián)組成為一個磁頭體的多磁隙磁頭技術(shù)，該技術(shù)采用薄膜光刻工藝。將若干繞組串聯(lián)起來，以提高磁頭整體的輸出信號幅度。采用這種技術(shù)，磁頭輸出信號幅度也只提高到幾百毫伏水平，仍以正弦信號輸出。并且，這種技術(shù)的生產(chǎn)條件要求高，技術(shù)難度大。因此，不易在我國廣泛推廣。
本實用新型的任務(wù)是提供一種制造容易、造價低廉、使用方便、可靠的新型的有源動態(tài)磁頭，這種磁頭，能較大幅度地提高磁頭體的輸出信號幅值，有較強的抗干擾能力，能在干擾嚴重的生產(chǎn)現(xiàn)場穩(wěn)定地工作。
本實用新型的技術(shù)方案是，在普通單磁隙磁頭(1)上，安裝有電氣盒(2)和外接插座(3)。電氣盒(2)內(nèi)的印刷板(12)上，安裝有無源低通濾波器電路(5)、微電壓跟隨電路(6)、有源帶通濾波器電路(7)、主放大器電路(8)、無源高通濾波器電路(9)、整形電路(10)、電源驅(qū)動電路(11)。電氣盒殼體(2)是一屏蔽體。
參看圖3，其電路組成是無源低通濾波器電路(5)是由電容C1、C2和電阻R1構(gòu)成，微電壓跟隨電路(6)是由集成電路IC1和電阻R2、R3構(gòu)成，有源帶通濾波器電路(7)和主放大器電路(8)是由集成電路IC1及電容C3、C4、電阻R5、R6構(gòu)成，無源高通濾波器電路(9)是由電容C4、C5電阻R7構(gòu)成。整形電路(10)和電流驅(qū)動電路(11)是由集成電路IC2及電阻R8、R9、R10構(gòu)成。
工作原理是安裝于一對運動副上的磁柵與有源動態(tài)磁頭，有相對位移時，錄制于磁柵尺上的磁信號、由有源動態(tài)磁頭中的電磁測量頭(4)(即普通單磁隙磁頭)。讀出一個微弱的正弦電壓信號，該讀出信號被無源低通濾波器(5)濾除非工作信號的高頻干擾，使工作信號進入微電壓跟隨電路(6)，有源帶通濾波器電路(7)，進一步濾除非工作頻帶外的高、低頻干擾，只允許一定帶寬的工作信號通過，再通過主放大器電路(8)進一步放大。通過一個無源高通濾波器(9)再一次限制非工作頻率的低頻干擾通過。由于上述三級混合式帶通濾波器的共同作用，對非工作信號的干擾，產(chǎn)生了極強的抑制和濾波效果。排除了干擾的信號，再經(jīng)過整形電路(10)，將正弦波信號變成方波信號，經(jīng)電流驅(qū)動電路(11)，以方波輸出，且具有較強的電流負載能力。其輸出信號可達12V。以上從信號檢出到處理的全過程都是在改進后的有源動態(tài)磁頭里完成的。
有源動態(tài)磁頭的輸出信號為高電平方波信號。與普通單磁隙動態(tài)磁頭輸出信號相比，提高了三個數(shù)量級，可在干擾較強的工業(yè)環(huán)境中使用。其工作可靠性和抗干擾性大大提高。在使用時，也省掉了原來采用單磁隙動態(tài)磁頭時外部所配套的信號放大電路、整形電路、濾波電路、和驅(qū)動輸出電路。從而使磁柵檢測系統(tǒng)的設(shè)計、安裝工作大大簡化。本實用新型利用了現(xiàn)代微電子技術(shù)，將傳感器、信號處理電路、功率驅(qū)動電路合為一體，依照機電一體化的原則，構(gòu)成了一種通用、微型的磁柵檢測功能模塊。采用本實用新型，可直接驅(qū)動小型繼電器。也可通過光耦器件直接進入微機接口。且其輸出電平和CMOS電路兼容。
因為本實用新型輸出信號強。較大幅度地提高了輸出信號幅度。因此，不易產(chǎn)生失真現(xiàn)象。本實用新型采用整體密封結(jié)構(gòu)，其電氣性能及機械性能均優(yōu)于傳統(tǒng)檢測系統(tǒng)。
圖面說明

圖1是有源動態(tài)磁頭外形結(jié)構(gòu)圖。
圖2是有源動態(tài)磁頭的原理框圖。
圖3是有源動態(tài)磁頭的電路圖。
圖4是采用有源動態(tài)磁頭測量機床傳動鏈系統(tǒng)誤差的工作示意圖。
圖5是采用有源動態(tài)磁頭測量絲杠加工誤差工作示意圖。
實施例1、利用二只有源動態(tài)磁頭測量機床傳動鏈系統(tǒng)誤差(參看圖4)。磁柵盤(15)安裝在機床頭架(14)上。隨頭架作旋轉(zhuǎn)運動，相對磁盤(15)固定的有源磁頭(16)即可讀出頭架轉(zhuǎn)過的角度。同時，由齒輪(17)、機床母絲杠(18)等組成的機床傳動鏈隨著頭架的旋轉(zhuǎn)帶動固定于機床臺面上的磁柵尺(19)作直線移動。相對磁柵尺(19)固定的有源動態(tài)磁頭(20)可讀出其移動的直線距離，并和磁頭(16)同時將信號輸入到相位計(21)中。經(jīng)比較處理后，由顯示器(22)顯示出機床傳動鏈誤差值，也可由記錄儀(23)繪出誤差曲線。
實施例2、利用有源動態(tài)磁頭測量絲杠的加工誤差(參看圖5)。安裝在機床頭架(24)上的磁柵盤(25)隨頭架作旋轉(zhuǎn)運動，相對磁柵盤(25)固定的有源動態(tài)磁頭(26)可讀出頭架轉(zhuǎn)過的角度。同時，頭架帶動絲杠(27)也作旋轉(zhuǎn)運動，隨著絲杠旋轉(zhuǎn)帶動測頭(28)及有源動態(tài)磁頭(29)作直線運動。通過測頭可讀出有源磁頭(29)與相對固定的磁柵尺(30)相對移動的直線距離，兩讀出結(jié)果同時輸入微機(31)。經(jīng)過運算處理后，即可由繪圖機(32)繪出該絲杠的綜合誤差曲線，并打印出誤差值。
權(quán)利要求1.一種用于動態(tài)連續(xù)精密測量的有源動態(tài)磁頭，其特征是它是由單磁隙磁頭(1)、電氣盒(2)和外接插座(3)組成一新型磁頭體，電氣盒殼體是屏蔽體，在電氣盒(2)內(nèi)的印刷板(12)上，裝有無源低通濾波器電路(5)、微電壓跟隨電路(6)、有源帶通濾波器電路(7)、主放大電路(8)、無源高通濾波器電路(9)、整形電路(10)、電流驅(qū)動電路(11)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的有源動態(tài)磁頭。其特征是無源低通濾波器電路(5)是由電容C1、C2和電阻R1構(gòu)成，微電壓跟隨電路(6)是由集成電路IC1和電阻R2、R3構(gòu)成，有源帶通濾波器電路(7)和主放大器電路(8)是由集成電路IC1及電容C3C4電阻R5R6構(gòu)成，無源高通濾波器電路(9)是由電容C4、C5電阻R7構(gòu)成，整形電路(10)和電流驅(qū)動電路(11)是由集成電路IC2及電阻R8、R9、R10構(gòu)成。
專利摘要本實用新型屬于直線和角度位置度檢測裝置。本實用新型采用了現(xiàn)代微電子技術(shù)，將傳感器、信號處理電路、功率驅(qū)動電路合為一體、構(gòu)成了一種通用、微型的磁柵檢測功能模塊。本實用新型是在普通的單磁隙的磁頭上，增加了裝有濾波電路、整形電路和電流驅(qū)動電路的電氣盒和外接插座，形成了一種能夠輸出方波信號的新型檢測動態(tài)磁頭，其輸出信號幅度比原動態(tài)磁頭提高了三個數(shù)量級，有較強的抗干擾能力，可以在干擾比較嚴重的生產(chǎn)現(xiàn)場穩(wěn)定地工作。
文檔編號G01B7/02GK2092743SQ9120832
公開日1992年1月8日 申請日期1991年4月26日 優(yōu)先權(quán)日1991年4月26日
發(fā)明者毛楠 申請人:漢江機床廠