Учебное пособие Харьков 014 удк
жүктеу/скачать 23,07 Mb. Pdf көрінісі
|
|
Глава 6 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 X, U 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 жүктеу/скачать 23,07 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|