Глава 3 (Учебник в электронном виде), страница 10

В общем случае, для кодовых многооборотных датчиков число оборотов диска ТО N_ТО за полный диапазон преобразования определяется выражением: N_ТО = 2^nГО, где n_ГО - число разрядных дорожек диска ГО. Если разрядные дорожки диска ГО располагаются равномерно по окружности диска, то угол его поворота за полный диапазон преобразования составляет 2p рад. Обычно, для повышения точности датчика число разрядных дорожек на диске ТО выбирается максимальным и он уста­нав­ливается на входной вал датчика. Тогда, абсолютная точность преобразования по входу соответствует точности изготовления маски диска ТО, а диапазон преобразования угла D₁ равен:

D₁ = 2^nТО оборотов.

Полный диапазон преобразования ДПК-1 по входу D₁ составляет 16 оборотов входного вала, по выходу - 15 двоичных разрядов. (Число разрядов выходного кода равно суммарному числу разрядных дорожек обоих дисков: n₀ = n_ТО + n_ГО = 8 + 7 = 15).

В двушкальных схемах очень важно правильное согласование шкал. Коммутация кодовых участков любой разрядной дорожки диска ГО должна совершаться в пределах угла поворота диска ТО, при котором его младшая разрядная дорожка перемещается на величину, не превышающую половины кодового участка: Da_ТО = p/2^nто, где n_ТО - число разрядных дорожек в коде Грея, нанесенных на диск ТО. Приведенный к валу диска ГО этот угол равен: Da_ГО = 2p / 2^nто i. Здесь i - коэффициент редукции между дисками. (Для датчика ДПК-1 Da_ТО = 2,8^о, Da_ГО = 0,02^о).

Для согласования шкал используется диафрагма и маска с системой одновитковых спиралей. (Число спиралей равно числу кодовых дорожек на диске ГО, шаг спирали равен величине перемещения соответствующей разрядной дорожки диска ГО за один оборот диска ТО). Угловая ширина щелей диафрагмы не должна превышать ширины щелей дорожки младшего разряда кодовой маски. Если угловую ширину щелей выбрать одинаковой независимо от номера разряда, то ее линейная ширина h будет зависеть от радиуса, на котором расположена считываемая дорожка: h = RDa_д , где Da_д < Da_ТО/2 - для диска ТО, Da_д < Da_ГО/2 - для диска ГО. Для ДПК-1 на радиусе диска, равном 30 мм h = 1,5 мм для канала ТО и 0,02 мм для канала ГО.

Современные ПОДП, использующие различные принципы оптического преобразования применяются в информационных системах особо высокой точности (в прецизионных станках, системах управления антенн и телескопов и т.д.). Некоторые из датчиков этого типа представлены в табл. 3.16. Символом t обозначен срок непрерывной работы, V - скорость преобразования.

Таблица 3.16. Примеры промышленных ПОДП

Примечания.

1. Опытная модель Special/RI заявлена фирмой IMEKA, Германия.

2. Скорость преобразования ПОДП V ограничивается частотными возможностями фотодиодных матриц. Обычно она не превышает 5 ... 10 кГц.

Итак, в этой главе мы рассмотрели различные типы датчиков положения и перемещения, используемых робототехнических и мехатронных системах. В заключение приведем сравнительные характеристики различных типов ДПП: в табл. 3.17 представлены их общие характеристики, в табл. 3.18 - сравнительные точностные характеристики, а в табл. 3.19 - технические параметры известных отечественных ИОДП.

Таблица 3.17. Общие характеристики принципов преобразования

Анализ табл. 3.17 показывает, что использование информации о фазе сигнала позволяет получить лучшие показатели быстродействия и точности в преобразователях всех типов.

Таблица 3.18. Сравнительные точности ДПП

Как следует из табл. 3.18 наивысшей точностью из всех ДПП обладают РОДП и использующие те же принципы ПОДП.

Таблица 3.19. Паспортные данные некоторых ИОДП

Вопросы для самостоятельной подготовки

1. Зависит ли линейность резистивного датчика положения или резольвера от нагрузки?

2. В чем отличие индуктивного и индукционного датчиков?

3. Как ориентированы силовые линии резольвера?

4. Что такое и зачем используется электрическая редукция?

5. Зачем в электромагнитных датчиках положения используются многополюсные обмотки?

6. Почему решетки ротора индутосинов смещены друг относительно друга на 1/4 шага?

7. Зачем в растровых датчиках используется интерполяция?

8. Позволяет ли код Грея увеличить точность кодового датчика положения?

9. В чем отличие унитарного и прямого двоичного кодов?

10. Чему равна погрешность импульсного датчика, диск которого содержит 5000 штрихов?

170