Учебное пособие Харьков 014 удк

183
до 1200 А, предельное коммутируемое напряжение – до 3500 В), 
малой мощностью управления. 
В состав ИСМ входят, кроме традиционных приборов силовой 
электроники (ключей на базе силовых транзисторов или тиристоров, 
диодов и др.), элементы микроэлектроники, предназначенные для 
выполнения интеллектуальных функций: управление движением, 
защита в аварийных режимах и диагностика неисправностей. Исполь-
зование ИСМ в составе приводов мехатронных модулей позволяет 
существенно снизить массогабаритные показатели силовых преобра-
зователей, повысить их надежность при эксплуатации, улучшить 
технико-экономические показатели. 
Интеллектуальные сенсоры мехатронных модулей и систем. 
Создание интеллектуальных сенсоров – объединение функций 
измерения текущих параметров механического движения, их преоб-
разования и компьютерной обработки по заданным алгоритмам в 
едином информационно-измерительном модуле. С точки зрения 
структуры речь идет об интеграции сенсорного и компьютерного 
блоков мехатронного модуля. Интеллектуализация сенсоров позво-
ляет добиться более высокой точности измерения, программным 
путем обеспечив в самом сенсорном модуле фильтрацию шумов, 
калибровку, линеаризацию характеристик вход/выход, компенсацию 
перекрестных связей, гистерезиса и дрейфа нуля. 
В мехатронных модулях сенсоры предназначены для сбора 
данных о фактическом состоянии элементов движущейся системы 
(исполнительного привода, механического устройства и рабочего 
органа), их обработки в реальном времени и передачи сигналов 
обратной связи в устройство компьютерного управления. 
Типичными измеряемыми величинами, информация о которых 
используется при управлении мехатронными модулями и системами, 
являются: перемещение (линейное или угловое), скорость, ускорение 
и момент, развиваемый исполнительными двигателями; внешние 
усилия, действующие на рабочий орган (например, на шпиндель); 
положение и ориентация рабочего органа в пространстве (например, 
схвата промышленного робота или щупа контрольно-измерительной 
машины). 
Проблема проектирования и технологии производства интел-
лектуальных сенсоров (ИС) является сложной научно-технической 
задачей. Для мехатроники представляют интерес способы интегра-
ции ИС в мехатронные модули движения и методы минимизации 

184 
промежуточных преобразований измеряемой физической величины в 
цифровой код, пригодный для ввода в устройство компьютерного 
управления. 
С точки зрения минимизации промежуточных преобразований 
одним из наиболее эффективных (и потому очень широко применя-
емых в мехатронике) интеллектуальных датчиков обратной связи 
являются оптические энкодеры (абсолютные и инкрементальные) со 
встроенными микропроцессорами. Абсолютные энкодеры дают ин-
формацию о величине перемещения (линейного или углового) дви-
жущегося вала относительно фиксированного нулевого положения. 
Преимуществами абсолютного энкодера являются надежность изме-
рения (даже при временном отключении питания информация датчи-
ком не будет потеряна), высокая точность при больших скоростях 
движения, запоминание нулевого положения (важно при необходи-
мости управления реверсивными и аварийными движениями машин). 
Инкрементальный датчик дает информацию о направлении и вели-
чине перемещения в приращениях относительно исходного поло-
жения, вполне достаточную для многих практических приложений. 
Среди отличительных преимуществ современных энкодеров 
следует выделить: возможность определения, как перемещения, так и 
скорости движения; высокую точность и низкие шумы при измере-
нии; многооборотность; конструктивную компактность и возмож-
ность встраивания в мехатронный модуль. Важно подчеркнуть, что 
абсолютные энкодеры выдают выходной сигнал в кодовой форме, 
что удобно для компьютерной обработки в реальном времени. 
Интеллектуализация энкодеров обеспечивается встроенными 
микропроцессорами, которые выполняют следующие основные 
функции: кодирование информации датчика, обнаружение ошибок 
измерения, масштабирование сигнала и передача текущего кода в 
контроллер движения по стандартному протоколу. Современная тен-
денция в создании энкодеров заключается в объединении в едином 
сенсорном модуле конструктивных элементов (валов, подшипников), 
кодировочных дисков, фотоэлементов и микропроцессора. 

жүктеу/скачать 23,07 Mb.

Достарыңызбен бөлісу: