Егоров О.С., Подураев Ю.В. - Мехатронные модули. Расчет и конструирование (1053456), страница 43
Текст из файла (страница 43)
Отдельно выделяется ряд УЦИ, использующих в качестве датчиков квазиабеолютные и абсолютные преобразователи угла и положения. Такие приборы образуют серию УЦИ ЛИР-515, ЛИР-525, ЛИР-535: Использование подобных, систем связано с требованиями некоторых технологических процессов сразу после подачи питающего напряжения определить точное положение рабочих органов в пространстве без каких-либо перемещений. Все УЦИ выпускают с фиксированной разрешающей способностью (дискретностью). Это означает, что разрешавшая способность у подключаемого преобразователя должна соответ- 2вт ствовать разрешаюшей способности днах для входного сигнала УЦИ и не изменятся в процессе эксплуатации. В случае использования линейного преобразователя перемешения его разрешающая способность т определяет минимально-возможную дискретность д„на измеряемого значения.
При использовании углового преобразователя в качестве преобразователя линейных перемещений минимально- возможную дискретность бнн измеряемого значения перемещения можно рассчитать по формуле, мкм: 10' Ь л 4 п 1 где 1. — линейное перемещение за один оборот преобразователя, мм (например, шаг резьбы винта); и — число периодов выходного сигнала за один оборот преобразователя движения (паспортное значение). Стандартный ряд дискретностей днах для УЦИ при измерении линейных перемещений: 0,1 мкм, 0,5 мкм, 1 мкм, 10 мкм. Если угловые преобразователи перемещения используют в качестве датчика угла поворота, то и, — число периодов выходного сигнала за один оборот преобразователя (прнложение63) - определяет дискретность индицируемого угла поворота. В зависимости от модификации УЦИ могут индицировать угол в градусах и долях градуса, либо в градусах, угловых минутах и угловых секундах.
Стандартный ряд дискретностей д, „для измерения угла: 0,0001', 0,0002' 0,0005' 0,001а, 0,002' 0,005а, 0,01'. УЦИ, рассчитанные на работу с преобразователями перемешений в типовом исполнении имеют максимально допустимую частоту входного сигнала равную Гв О,б МГц, что соответствует частоте смены фаз входного сигнала 2;4 МГц. Исходя из этого, можно рассчитать максимально допустимую линейную скорость измерительной системы при нсцользовании линейного преобразователя, м/с: а вах 4 (вах ' бннхДля углового преобразователя максимально возможную угловую рабочую скорость измерительной системы рассчитывают по формуле, с-'.
в в ~й" .10 и На рис.10.26 изображено устройство цифровой индикации ЛИР-531, предназначенное для использования в системах, станках, мехатронных устройствах, где имеется необходимость визуального контроля по трем направлениям с использованием трех 288 измерительных преобразователей. УЦИ Л И Р-531 может работать с линейными и угловыми преобразователями перемещений и индицировать значение линейного перемешения в миллиметрах и долях миллиметра или угол поворота в градусной мере, а также в различных комбинациях.
Рис. 10.26 Для 'соединения концов валов преобразователей движения и датчиков'информации, а также компенсации несоосности этих валов в мехатронных модулях применявзт муфты. В мехатронных модулях 'с преобразователями угловых перемещений, ЛИР использувзт муфты ЛИР-800, ЛИР-801, ЛИР-803, ЛИР-805, ЛИР- 807. Конструктивное исполнение и геометрические параметры муфт ЛИР 800, ЛИР-801, ЛИР-803, ЛИР-805 и ЛИР-807, приведены на рис. 10.27, рис. 10.28, рис.
10.29, рис. 10.30 и рис. 10.31 соответственно, а технические характеристики — в табл. 10,6. 299 Рис. 50.30 Рис. 50.35 Т а б л и ц а 10.б Техннчеекне ха а нернаи ЛИР Типы ну ЛИР-В01 ЛИР-ВОЗ Наименование ла акш носики ЛИР-В|Ю ЛИР-ВО5 ЛИР-007 Жесткость на к синс, Им аа 50 опусгиммй момент ашсння, И*м 0,1 0,5 1,0 1,0 ф,2 ф,З «1,0 Лоп стимый наклон осей. Лопустимос ассам смещение мм ф,! 3,0 104 2,0 1О» 1,9 1О'т 2,0 .
10'» 1,7 . 10'» Момент иис ини. кгн 10000 Ма«са му ты не более). кг 0.027 оаг 0,007 0,25 0,21 Иосааочныслиам ы Я и В нм 3. 1О 1О и 14 3 И 4 293 Ошибка перааачи в)анисина, 0 ") »ПРИ Раяиаяьнеы СИсщеННН ОсСА, нн и условен наклеил осей. Урал) Лопустимос рышальное смешение осей, ым Максимальная скорость вращения, об мин А)О ф,1 ф.09 02 50,05 ф,09 00,5 ф05 ф,оз 01 :0,05 ф,09 Врашаюшиеся трансформаторы. Вращающиеся трансформаторы (ВТ) представляют собой электрические индукпионные машины переменного тока, выходное напряжение которых зависит от угла поворота ротора.
Характер этой зависимости определяется конструкцией и схемой включения обмоток ВТ. Вращающиеся трансформаторы (рис. 10.32) имеют по две одинаковые взаимно перпендикулярные первичные обмотки (возбуждения и квалратурную) и вторичные (синусную и косинусную). Существуют синусно-косинусные вращающиеся трансформаторы (СКВТ) с компенсационными обмотками обратной связи, которые предназначены лля комйенсапин основных и дополнительных погрешностей. а) г) а) а) Рис. 10.22 292 Основные погрешности возникают в нормальных условиях и обусловлены принципом работы ВТ, конструктивными и технологическими причинами. Дополнительные погрешности возникают при изменении температуры окружающей среды, амплитуды и частоты питающего напряжения.
В зависимости от расположения обмоток возбуждения ВТ могут быть с питанием со стороны статора или ротора и с напряжением возбуждения постоянной или переменной амплитуды. По характеру токосъема ВТ могут быть контактными и бесконтактными. Главным техническим показателем ВТ является точность выполнения им функциональных преобразований. В мехатронных модулях применяют двухполюсные и многополюсные врашаюшиеся трансформаторы, работавшие в режимах: синусно-косинусном, линейном, фазоврашателя, дистанционной передачи угла. На основе синусно-косинусных ВТ в качестве датчиков углового положения используют фазоврашатели (рис. 10.32, е), которые обеспечивают линейное изменение фазы выходного напряжения как функции угла поворота ротора Как следует из принципа действия ВТ, за один оборот ротора с его выходной обмотки снимается один период напряжения, что не всегда обеспечивает требуемую дискретносп.
Для ев обеспечения необходимо определенная редукция. Эту редукцию обеспечивают электрическим делением фазы на сто или двести и включением ВТ через повышающую механическую передачу (мультипликатор). Однако, применение в цепи обратной связи механического преобразователя движения, имевшего собственную кинематическую погрешносп„снижает ее точность и уменьшает належносп. В этой связи интерес представляют многополюсные врашаюшиеся трансформаторы, которые имеют большое число пар Р полюсов.
В зависимости от конструктивных особенностей их подразделяют на редуктосины и индуктосины. При работе редуктосина (рис. 10.33) в режиме фазовращателя фаза его выходного сигнала зависит от угла поворота ротора. За один период изменения напряжения питания магнитное поле повернется на угол 2я(Р (а не на 2я как у ВТ). Следовательно, при повороте ротора на угол 2я/Р фаза выходного сигнала повернется на угол 2я.. Использование редуктосинов с большим числом пар Р полюсов позволяет во многих случаях применять их без повышаюшего механического преобразователя.
Редуктосин имеет встраиваемую конструкцию и обычно его устанавливают на валу напрямую соединенного с валом двигателя. 293 а) Геометрические параметры и технические характеристики некоторых редуктосинов приведены соответственно в табл. 10.7 н 10.8. Т а б л и ц а 10.7 Геометрические параметры редуктосинов, мм Угловая погрешность некоторых редуктосинов, работающих в режиме фазовращателя, достигает Г.
Индуктосины — многополюсные ВТ с печатными обмотками, выполненными на неферромагнитном сердечнике. Для контроля высокоточных угловых и линейных перемещений в мехатронных молулях применяют, круговые и линейные индуктосины. Круговые индуктоснны (рис. 10.34) представляют собой электрическую микромашину плоской конструкции с двумя изолированными лисками„на которых расположены печатные обмотки. Один из дисков соединен с валом исполнительного механизма (ротор), а второй - неподвижен (статор) (рис.' 10.34, а). Обмотки выполняют однослойными и многослойными. Чаще всего применяют нндуктосины с многополюсной однофазной обмоткой на статоре (рис.
10.34, б) и двухфазной секционной обмоткой на роторе (рис. 10.34, в). В режиме фазоврашателя питание обмоток индуктосина осуществляют переменным напряжением с частотой !0...100 кГц сдвинутым по фазе на 90ь. Погрешность преобразования кругового индуктосина не превышает 5". Рис. Ю.34 Линейный индуктосин по принципу действия аналогичен круговому. Он состоит из длинной линейки, установленной на неподвижной части мехатронного модуля движения и имеет однофазную многополюсную обмотку, и короткой головки считывания (сканирующей головки), устанавливаемой на подвижном элементе модуля.
Обмотка короткой линейки — двухфазная со сдвигом фазы на 90'. 'Один полюс обмотки составляет обычно 2 мм, длина головки — 100 мм, а длина линейки — 250 мм. Для перемещений более 250 мм линейки стыкуют по торцам, образуя наборную шкалу. ' Погрешность линейного индукгосина составляет (0,001...0,002) мм. Индуктосины изготовляют в открытом исполнении и встраивают прямым монтажом в конструкцию мехатронного модуля. Внешние, виды и геометрические параметры вращающихся трансформаторов типов МВТ-2, ВТ-20-Д29, БСКТ-220-1„СКТ- 6465, СКТД-6465, фазовращателя БИФ-019, датчиков угла 50ДС- 32-1 и ДУ-34-'1 изображены на рис.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
