Воротников С.А. - Информационные устройства робототехнических систем (960722), страница 19
Текст из файла (страница 19)
В целом значение аддитивной погрешности РДП изменяется в диапазоне 1/№ ..2/№ Дискретность функции преобразования проволочных РДП составляет 150 мВ для однооборотных моделей типа ПТП и 10 мВ для геликоидальных двадцагиоборотных моделей типа ППМЛ. Лучшее разрешение обеспечивают полосковые РДП, имеющие мелкозернистую структуру (~„„=О). Для повышения разрешающей способности РДП используют рычажный привод, увеличивающий длину зоны контакта.
Люфт РДП обусловлен зазором между подвижным контактом и осью датчика. В первом приближении 3. Кинеспзиди чВскии дпи1чмки нис сигнала; Уа,(х) — сосгавляюгцая шума; 1 — ток через подвижный контакт (обычно 1 < 1 мА);.К,л(х) — шумовое сопротивление РДП. Допустимый уровень шума РД11 указан в паспорте на датчик. Например, для однообаротного РДП модели СИ4-8 Ц„(х) = 2 мВ. Сопротивление Ка, полосковых РДП сушественно больше, чем проволочных, и достигает 2 % от Ко. Наличие шумов РДП приводит к большим погрепиюстям при дифференцировании сигналов (например, при определении скоростей). Для их уменьшения разработаны бесконтактные пленочные РДП с полосой из фотопроводящего слоя. В настоящее время их выпускают многие фирмы, например Бедог (Франция) и др. Резистивный слой фотопотенциометра представляет собой пластинку, покрытую тонким слоем сернистого кадмия.
Принцип действия РДП. основан на внутреннем фотоэффекте. При освещении поверхности пластины образуется проводяшая перемычка, сопротивление которой на несколько.порядков ниже сопротивления затененных участков фоточувствительного слоя. Потенциал резистивного слоя измеряют в точке светового пятна, и следовательно, выходное напряжение является функцией его координаты. Если сопротивление нагрузки Н„» Я „(где В„,„ — сопротивление освещенного участка), то данный прибор работает как обычный потенциометр. Чувствительность фотопотенциомегра 5 = = 10,„50 мВ/мм, Недостатком РД11 этого типа является сравнительно низкое быстродействие (~:ст = 1...5 мс).
Бесконтактные РДП использугот в одно- и двухкоординатпых измерителях рассогласовапий (рнс. 3.3). Рис. ЗЗ. Схемы однокоординатного (а) и двухкоординатного ® измерителей рассогласований фирмы Лва1оя 0ечсеа (КΠ— ключ-ограничитель) 3.2. Резиетивные датчики положения Таблица 3.2 Технические характеристики промышленных РДП 3.3. Электромагнитные датчики положения Главным элементом элекжромаенитного датчика положения (ЭДП) является иидук.гивный ЧЭ с подвижным магнитопроводом (сердсчником).
Информативным параметром является индуктивность ЧЭ или наведенная в его обмотках ЭДС индукции. В первом случас ЭДП является индуктивным, во втором —. индукционным. 3.3.1. Общие сведении Историчсск устройствами применяли схе трансформатор прн перемещен соответственно, 4. С.А, Воротников и индуктивные датчики явились первыми промышленными для измерения малых перемещений. В самых простых ЭДП мы с дроссельными ЧЭ (рис. 3.4, а), в более сложных — с ными ЧЭ (рис. 3.4, 6).
Импедансы У~ и У2 (см. рис. 3.4, а) ии сердечника изменяются от Ео до Уо+АЕи Уо-ЛЕ а функция преобразования имеет вид К достоинствам РДП следует отнести простоту построения измерительных схем, высокий уровень выходного сигнала и малые габаритные размеры. Следует отметить также, что они обладают радиационной стойкостью и низкой стоимостью. Недостатками РДП являются нелинейность характери. стики при нагрузке, наличие зоны нечувствительности и малая износостой- 7 кость (не более 10 циклов преобразования) для лучших моделей контактных РДП. Для них характерны также сравнительно невысокие допустимые значения скоростей (до 2...3 об/с для угловых РДП), а также чувствительность к вибрациям и загрязнению (табл.
3.2). 3. Кинестетические датчики х Рис. 3.4. Индуктивный ЭДП: а —. вкзючанис дроссельного ЧЭ в мостовую схему; 6 —,конструктивная схема с трансформаторными ЧЭ; е — функция преобразования 20,2 ~Хо + У) где Х вЂ” импеданс постоянных плеч моста. Применение трансформаторной схемы позволяет увеличить уровень выходного напряжения при сохранении линейности функции преобразования (рис. 3.4, в). В автономных датчиках используют встроенный генератор переменного тока, а для выделения пропорциональной ЬЕ компоненты в схему включают синхронный детектор ~рис. 35), Промышленно выпускаемые индуктивные ЭДП обладают линейной функцией преобразования в широком диапазоне перемещений ~+ 0,1...+200 мм) при аня= 0„5...2 % и чувствительности 5=10...100 мВ/~В мм). Как правило, они содержат встроенный сердечник,.однако известны схемы, в которых регистрируется изменение поля внешнего магнита; Кроме того, применяют магниторезистивные ЧЭ и ЧЭ на основе эффекта Холла.
ЭДП со встроенными магнитами, работающий по принципу прерывания магнитного зазора между магнитом и ЧЭ, используют в качестве дискрспюго измерителя угла ~например, в автомобилях ВАЗ 2! 08, 2109, 2110). 3,3. Электромагнитные датчики положения Рис. 3.5. Схема ЭДП фирмы Яепзепв с индуктивными ЧЭ: 1 — датчик; 2 — схема регулировки нуля; à — генератор; БРФ вЂ” блок 'регулировки фазы; Сд — синхронный детектор таблииа 3.3 Технические характеристики промышленных индуктивных ЭДП . -„",:::.:::,:-::;::;-::: (пе ци ~ Диапазон рабочих темнерагур. ~~ Модель содержиг мостовув схему в виде четырехплечного магниторезистивного ЧЭ. В наиболее точных ЭДП магнитный контур образуют нссколько катушек рвичных и вторичных), причем во вторичных индуцируется ЭДС индуки, пропорциональная относительному положению катушек.
Такие ЗДП, лучившие название индукционные, относят к классу электрических ман и подразделяют на шесть основных групп: 1) дифференциальные трансформаторы; 2) индукционные потенциометры и микросины; В последнее время наряду с традиционными конструктивными схемами все чаще применяют индуктивные датчики интегрального исполнения (табл. 3.3). 3. Кинестетикеские даткики 3) ссльсины; 4) резольверы (или вращающиеся трансформаторы); 5) растровые ЭДП; б) редуктосины; 7) индуктосины. В робототехнике и мехатронных системах главным образом используют резольверы, растровые ЭДП, индуктосины.
и редуктосины благодаря их большой точности при полном диапазоне измерения (+ 360 ) и сравнительно небольших размерах. В дальнейшем ограничимся рассмотрением именно этих типов индукционных ЭДП. В электрической машине выделяют две группы обмоток — первичные (активные) и вторичные (пассивные). Активные обмотки, называемые также обмотками возбуждения, подключают к сети переменного тока. Наличие тока в обмотке электрической машины вызывает в общем случае следующие электромагнитные эффекты: ) ) ЭДС самоиндукции в активной обмотке (закон Фарадея) дФ, Н, й1 = — =-Ь— сй сй 2) ЭДС индукции в пассивной обмотке дФ~~ Ы) сЫ сй где Ь~ — коэффициент взаимной индуктивности, равный, например, для трансформатора Е21 — — И~И2 1Ь'„; В„= —; Ж1, Ф2 — число витков перй'о~ вичной и вторичной.
обмоток; К„, 1, л — магнитное сопротивление сердечника, длина и сечение проводника соответственно; 3) магнитодвижущую (намагничивающую) силу Е=1И=ФВ„ (данное выражение получило название закона Ома для замкнутой . магнитной цепи, или формулы Гопкинсона); 4) магнитный момент М, = Й в замкнутом контуре или в системе контуров, например соленоиде. Анализ основных процессов, происходящих в электрической машине, рассмотрим на примере базовой структуры индукционного ЭДП вЂ” резольвера. 3.3.2. Резольверы Резольвер — это четырехобмоточная двух- и.более полюсная электрическая машина с индукционным взаимодействием.
роторных и статорных обмоток. В зависимости от формы выходного сигнала различают. синуснокосинусные, линейные и резольверы-построители. Для получения резольве- 1ОО 3.3. Электрол~агиитные датчики положения ров различных типов можно использовать одну и ту же машину с двумя обмогками на статоре и двумя на роторе при различных способах их включе- ния. Конструктивно резольвер выполнен подобно асинхронному двигателю с фазным ротором, который, как и статор, представляет собой многополюсный сердечник из листов электротехнической стали или пермаллоя. В пазах ротора и статора размещены по две распределенные обмотки, сдвинутые на о 90 одна относительно другой. В общем случае пазов может быть больше, чем полюсов. Концы обмоток выведены на разъем, причем статорные непосредственно, а роторные с помощью четырех токосъемных колец ротора и щеток.
Выпускают также бесконтактные резольверы с подключением роторных обмоток посредством плоских пружин с углом поворота до 700 и резольверы со вспомогательными переходными трансформаторами. 1 В схеме резольвера ~рис. 3.6) обмотки С~, С2и Сз, С4 называются главной и квадратурной обмот- с с, ками статора, а Р~, Р~ и Рз, Р4 — синусной и косинусной обмотками ротора. При подключении об- С 4 мотки возбуждения (главной обмотки резольвера) к сети переменного тока в машине возникает лродоль- Р 3 2 ный магнитный лоток Ф„.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
