Егоров О.С., Подураев Ю.В. - Мехатронные модули. Расчет и конструирование (1053456), страница 41
Текст из файла (страница 41)
К достоинствам потенциометрических датчиков относят высокую линейность, простую схему включения и относительно невысокую стоимость. Основные недостатки - наличие механического контакта и сравнительно небольшой срок службы. Так как потенциометрический датчик имеет ограниченный рабочий диапазон и невысокие допустимые скорости, то его, как правило, соединяют с тихоходным валом мехатронного модуля: либо непосредственно с выходным валом, либо с промежуточным. При согласовании углов поворота валов патенциометра и меха- тронного модуля, т.е. прн выборе передаточного отношения кинематического преобразователя движения, необходимо наиболее полно использовать рабочий диапазон углов поворота потенциометра, не превышая их предельных значений. Скорость вращения также 2вв должны быть меньше допустимой.
Если потенциометр имеет механические упоры, ограничивающие диапазон углов поворота, то во избежание его поломки запрещают прикладывать к его валу вращающий момент, больше допустимого. Для обеспечения высокой точности измерений и надежной работы датчика соединение валов потенциометра и мехатронного модуля должно быть безлюфтовым, так как люфт приводит к искажению сигнала по положению. Внешний внд, габаритные, установочные н присоединительные размеры некоторых типов потенциометрическнх датчиков изображены на следующих рисунках; на рис. 10.1 - ПТП-!1, на рис. 10.2 - СП4-8, на рис. 10.3 — Сп4-10, на рис.
10,4 - СПМЛ-И, а их технические характеристики приведены в табл. 10.1. Рис. го.з Следует отметить, что в многооборотных потенциометрических датчиках типа СПМЛ-И с большим числом витков предусмотрено несколько промежуточных выводов. Цифровые датчики положения в настоящее время начинаютболее широко использовать в различных областях техники, в частности в мехатронике. Их делят на кодовые и импульсные. Кодовые датчики обеспечивают абсолютную систему отсчета, т.е, однозначно определяют положение выходного вала мехатронного модуля во всем рабочем диапазоне перемещений, а импульсные датчики являются датчиками относительного отсчета. Рассмотрим назначение, устройство, принцип действия и технические характеристики некоторых цифровых датчиков положения.
Фотоэлектрические датчики. Принцип действия фотоэлектрических датчиков основан на использовании физического эффекта периодического изменения освещенности в зависимости от перемещения (угла поворота). Эти датчики являются бесконтактными и дискретными. Та бл и ца 10.1 Технические характеристики потеипиометров В цифровых фотоэлектрических кодовых датчиках измеряемое непрерывное значение угла поворота вала преобразуется в цифровой двоичный (реже десятичный) код, т.е. кодовую комбинацию электрических сигназгов. В таком виде они могут непосредственно поступать в ЭВМ без дополнительных преобразований. Наибольшее распространение получили кодовые датчики, выполненные в виде кодирующего диска с фотоэлектрической (оптической) системой считывания.
Диск устанавливают на валу датчика, который представляет собой стеклянное основание с кодовой маской, состоящей из кодовых дорожек, число которых равно требуемому числу разрядов выходного сигнала. На дорожке чередуются прозрачные н непрозрачные для света участки, первые имитируют 1, вторые. — 0 двоичного кода. Следует отметить, что для устранения неоднозначности при считывании кодовую маску наносят в соответствии с кодом Грея (циклнческим кодом), но могут быль использованы и другие коды. Кодовые датчики, также как и потенциометрические, по величине рабочего диапазона делят на одно- и многооборотные.
Они являются датчиками абсолютного отсчета. ггз Основное достоинство кодовых датчиков — их высокая разрешающая способность. К недостаткам следует отнести конструктивную сложность и громоздкость. При проектировании мехатронного модуля выбор кодового датчика целесообразен в том случае, если требуется высокая точность перемещения выходного звена, система управления имеет цифровой вход и при этом нет существенных ограничений на массогабаритные показатели.
Внешний вид кодового датчика типа ФЭП-15 показан на рис. 10.5, а технические характеристики приведены в таблице 10.2 Рис. 10.5 Т а б л и ц а 10.2 Технические характеристики кодового датчика типа ФЗП-15 В цифровых фотоэлектрических импульсных (фотоимпульсных) датчиках измеряемая непрерывная величина угла поворота вала преобразуется в определенное число электрических импульсов, которые в специальных схемах счета импульсов преобразуются в цифровой код.
Импульсный датчик имеет два канала и вырабатывает сигналы прямоугольной формы, сдвинутые по фазе на 90', что позволяет определить направление движения звена. Он не имеет ограничений по диапазону углов поворота и измеряет только приращения перемещений (относительное измерение). Для устранения ошибок, вызванных помехами, и организации абсолютного отсчета вводится синхронизи- 272 руюший импульс (ноль - импульс), который подается в третий канал при каждом проходе через отсчетное положение датчика.
Для определения начала отсчета необходимо применение специальных схемных решений и дополнительных калибровочных датчиков, например потенциометров„точных механических упоров с концевыми выключателями, рисок и т.п. Основным показателем импульсных датчиков является разрешающая способность. Импульсные датчики по сравнению с крдовыми имеют более простую конструкцию, но требу|от специальйых схем счета импульсов и калибровки. При выборе импульсного датчика необходимо учитывать предельную скорость вращения его вала и требуемую точность позиционирования выходного звена мехатронного модуля. Соединение валов импульсного датчика и мехатронного модуля производят с помощью специальных соединительных муфт или безлюфтового кинематического преобразователя движения, Внешний вид импульсных датчиков типов ПУФ-МИНИ, ФЭП и ВЕ-178 показан на рис. 1О.б и рис. 16.7 соответственно„а технические характеристики приведены в табл.
1О.З. Рис. 70.7 273 Таблица !03 Технические характеристики фотоимпульсных датчиков Ю"„й йб ~'- Ж ййх и сО й$ в- а йе в йэ $31 тип ВЭИ ИМ 600 1000 1024 1500 2000 2500 *О -1,5 ° 1 ° - !5 5!5 оан ОЕ-17В 1000 юм 2040 2500 О -04 .!.-24 0,65 ОД5 ЭЭП-4 16000 .Ь-О ° Ь-15 О!5 0,35 ПДФ-7 О,О3 1ОЙЮ 0 -15 ° ! 1252,4 0,35 Н5 О,О! пдэ-в 10000 о -ох «! -24 Миии эзп О,В 10000 К фотоимпульсным датчикам перемещений относят преобразователи линейных и угловых перемещений ЛИР, выпускаемые Санкт-Петербургским специальным конструкторским бюро станочных информационно-измерительных систем (СКЬ ИС). Они предназначены для различных моделей металлорежущих станков н обрабатывающих центров, поворотных систем, приборов, робототехнических комплексов, технологических установок, меха- тронных систем и т.п.
Пб 2Ю 600 625 !Ом 1350 1500 2000 2500 250 2Н 500 600 625 !О24 1250 2040 2ЯЮ !00 12В 250 500 ОЮ 1000 юм 4С(Ю 4СОО 4000 ОВЮ ОВЮ 4000 4000 24СО жО ринцип действия преобразователей перемещений ЛИР ос- па фотоэлектронном сканировании штриховых растров. В качестве осветителей используют инфракрасные светодиоды, а приемниками излучения служат кремниевые фотодиоды.
Поток излучения светодиода 1 (рис. 10.8 и 10.9) модулируется растровым сопряжением, создаваемым' перемещающимися относительно друг друга растровой шкалой 2 и индикаторной пластиной 3 с растровым анализатором, и регистрируется фотодиодом 4. Для обеспечении информации о перемещении растровый анализатор имеет поле считывания «А», «л», «В»««в» с шагом растра, соответствующим шагу растра шкалы 2.
Эти четыре поля считывания образуют две пары полей «А» - «А» и «В» - «в», в каждом из которых растры имеют пространственный сдвиг относительно друг друга в 1(2 шага растра, что позволяет скомпенсировать постоянную составляющую основного сигнала. Поля одной пары «А» - «А» имеют пространственный сдвиг растров относительно полей другой пары «В» - «0» в 1~4 шага растра. В преобразователях линейных перемещений (ПЛП) (рис. 10.8) каждое цоле считывания растрового анализатора индикаторной пластины 3 имеет собственные источник и приемник излучения, то есть в канале считывания задействованы по четыре светодиода 1 и фотодиода 4. В преобразователях угловых перемещений (ПУП) (рис.
10.9) все четыре поля считывания охвачены единым параллельным световым пучком, излучаемым светодиодом 1 и сформированным конденсором 9, а фотодиод 4 имеет четыре светочувствительные площадки, включенные определенным образом. Независимо от формы построения канала считывания, преобразователь перемещений позволяет получить два ортогонально 275 сдвинутых токовых сигнала А и В, позволяющие определить перемещение в пределах шага растра, что дает возможность повысить разрешающую способность преобразователя и определить направление перемещения.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
