Учебное пособие Харьков 014 удк



Pdf көрінісі
бет71/97
Дата23.09.2022
өлшемі23,07 Mb.
#40031
түріУчебное пособие
1   ...   67   68   69   70   71   72   73   74   ...   97
Байланысты:
27923 be41ef1a91f5ec5f0dbff9070de5c875

 
Глава 

ИНФОРМАЦИОННЫЕ УСТРОЙСТВА 
МЕХАТРОННЫХ СИСТЕМ 
6.1 Датчики положения 
 
Все датчики, в том числе и датчики положения, преобразуют 
контролируемую величину в выходной электрический сигнал для 
дальнейшего измерения и преобразования. Преобразование, как пра-
вило, включает в себя: нормирование выходного сигнала, устранение 
помех, компенсация колебаний нулевой точки. 
По виду выходной величины различают параметрические и 
генераторные датчики. 
В параметрических датчиках контролируемая величина пре-
образуется в изменения таких параметров как активное сопро-
тивление, индуктивность или емкость. Параметрические датчики 
требует источник питания для выявления изменения контролируемой 
величины. 
В генераторных датчиках изменения контролируемой величины 
преобразуется в изменения ЭДС на выходе датчика, а это не требует 
отдельного источника питания. 
Одним из наиболее распространенных методов измерения 
перемещения и угла поворота, который используется в различных 
системах автоматики, является потенциометрический метод. 
Изменения сопротивления достигается изменением подвижной 
щетки. Некоторые варианты схем потенциометрических датчиков 
приведены на рис. 6.1. 
Регулируемый резистор R
p
выполняется из проволоки, слоя 
полупроводника, металлической пленки.
Характеристики датчиков в зависимости от того как они 
включены реостатом или потенциометром выражаются зависимо-
стями R(x) или U(х), где R – выходное сопротивление, U – выходное 
напряжение, Х – изменение щетки. 
Потенциометры в зависимости от типа движения могут быть 
линейными либо угловыми. 
При индуктивном методе измерения перемещения используется 
явление изменения магнитного поля индуктивности L в результате 
движения ферромагнитного сердечника. 


200 
Рис. 6.1. Схемы потенциометрических датчиков 
Чаще всего индуктивные датчики включаются в мостовые диф-
ференциальные схемы, которые обеспечивают большое относи-
тельное изменение выходного сигнала и расширение линейной зоны 
характеристики, чем другие схемы включения. Схемы включения 
индуктивных датчиков приводятся на рис. 6.2. 
а б 
Рис. 6.2. Мостовая схема с одним регулируемым плечом (а),
дифференциальная схема (б) 
В этих схемах Z
0
– полное сопротивление обмотки датчика в 
равновесном состоянии моста, ∆Z – изменение сопротивления обмот-


201
ки датчика в результате перемещения XU
1
– напряжение источника 
питания. 
Выходное напряжение U
вых
в зависимости от перемещения 
определяется характеристикой, показанной на рис. 6.3. 
Рис. 6.3. Выходная характеристика 
Индуктивные датчики могут быть использованы для измерения 
угловых и линейных (до 2 м) перемещений. Погрешность этих 
датчиков обусловлена в основном температурой и обычно составляет 
0,1-1,5 %. 
Указанные датчики весьма разнообразны по конструкции и 
широко используются в приводах металлорежущих станков, а также 
в приводах регулирующих органов ядерных реакторов. 
В емкостных датчиках изменения перемещения преобразуется в 
изменение емкости конденсатора. При этом может измениться 
площадь пластин, расстояние между ними, может происходить 
замена одного диэлектрика другим, как показано на рис. 6.4. 
а 
б 
в
г 
д 
Рис. 6.4. Емкостные датчики 
Для спрямления характеристики С(х) применяются дифферен-
циальные датчики (рис. 6.4 в, г). 


202 
В различных системах автоматизации сигнал обратной связи по 
углу или управляющий сигнал в задающих устройствах формируется 
с помощью сельсина или вращающегося трансформатора. 
Сельсин представляет собой микромашину переменного тока, 
который имеет две обмотки: однофазную (обмотку возбуждения) и 
трехфазную (обмотку синхронизации). Схема включения сельсина 
показана на рис. 6.5. 
Рис. 6.5. Схема включения сельсина 
Угол поворота ротора Θ преобразуется в амплитуду или фазу 
выходного перемещения. В зависимости от использования той или 
другой координаты различают амплитудный режим, когда φ = const, 
а U
вых 
f(Θ), и режим фазовращателя, когда U
вых
= const, φ = f(Θ). 
В амплитудном режиме обмотки возбуждения получает питание 
от сети переменного тока и магнитный поток, действующий по 
осевой линии обмотки возбуждения, наводит соответствующие ЭДС 
в фазах обмотки сельсина. 
Характеристика управления сельсина в амплитудном режиме 
приобретает синусоидальную зависимость как показано на рис. 6.6. 
Рис. 6.6. Характеристика управления сельсина 


203
Положительные значения ЭДС соответствуют φ = 0, а отрица-
тельные φ = 
π. В режиме фазовращателя обмотки статора получают 
питание от источника трехфазного напряжения с неизменной ампли-
тудой. В обмотке ротора, ось которой сдвинута на угол Θ относи-
тельно начала отсчета, наводится ЭДС, имеющая сдвиг по фазе, 
равный φ. 
В системах, в которых требуется более точное измерение угло-
вой координаты, вместо сельсинов применяются синусно-косинус-
ные вращающиеся трансформаторы (резольверы). По своему уст-
ройству синусно-косинусные вращающиеся трансформаторы (СКВТ) – 
двухфазная микромашина переменного тока. Неявнополюсный 
статор и ротор имеют по две взаимно перпендикулярные обмотки. 
СКВТ, как и сельсин, может работать в двух режимах: амплитудном 
и фазовращательном. 
Для измерения углов в больших диапазонах и с высокой 
точностью используется дискретный датчик, выходной сигнал 
которых может быть представлен в виде двоичного кода (энкодеры). 
К таким датчикам относится фотоэлектрический датчик. Его схема 
показана на рис. 6.7. 
Д – диск; ОС – осветители; ФД – фотодиоды; РЭ – релейный элемент 
Рис. 6.7. Энкодер 
Основным элементом фотоэлектрического датчика является 
диск, вал которого соединен с валом механического устройства. Диск 

Достарыңызбен бөлісу:
1   ...   67   68   69   70   71   72   73   74   ...   97




©emirsaba.org 2024
әкімшілігінің қараңыз

    Басты бет