Воротников С.А. - Информационные устройства робототехнических систем (960722), страница 21
Текст из файла (страница 21)
рис. З.10. Схема линейного резоль- Промышлеино выпускают резольверы вера с первичным симметрирова- шести классов точности: 0,005; 0,01; 0,02; нием 0,05; 0,1 и 0,2 (табл. 3.4). 106 3.3. Электро.магнитные датчики положения Таояииа 3.4 Некоторые метрологические характеристики резольверов трех классов точности П р и и е ч а н и е. Для сииусно-косинусного резольвера под е, понимается отклонение функции преобразования от сннусного вида. Использование резольверов в качестве высокоточных ДПП ограничивает нелинейность их функции преобразования. Для сипусно-косинусных датчиков это характерно для всего диапазона измерения, а для линейных — при измерении углов более бО .
Для получения линейной зависимости выходного сигнала от угла поворота рсзольверы обычно включают в измерительную цепь по схеме фазовращателя, В этой схеме информативным параметром является не амплитуда, а фаза выходного напряжения. Отметим, что фазовращатель представляет собой самостоятельный вид ЭДП, но традиционно также используют резольверы.
Для получения функции преобразования резольвсра в виде <р = ~(О), где ~р — фаза выходного напряжения, существуют два подхода: формируют поток возбуждения в виде вращающегося магнитного поля и суммируют выходные напряжения при помощи фазосдвигающих цепочек. Для создания вращающегося магнитного поля на статорные обмотки резольвера подают два синусоидальных напряжения с одинаковой амплитудой Ув и сдвигом по фазе на к/2(рис.
3.11, а). Сдвиг формируется фазорасщепителем: 0~ — — Ув яп Вг; У2 — — У, яп(ш+ к/2) = У, совою. Напряжение на роторе ~вых = ~с ="% сов~+(~2в'п® Подставляя в это выражение У1 и У2, поЛучаем ив.„= И~в ч1п(в+8) Таким образом, при повороте ротора на угол О фаза Ув,„синхронно .-":",-,'.:::::;. -. вращается относительно одного из напряжений (например, У1). Для того 107 3. Кинестетичеекие датчики чтобы погрешность измерения не превышала 0,1 %, сдвиг по фазе не должен отличаться от к/2более чем на 3;..5', а разность амплитуд У1 и У2 не должна превышать 0,3...0,5 %.
Принцип действия схемы с фазосдвигающим устройством (рис. 3.11, б) основан на йолучении сигнала несущей частоты, фаза которого сдвинута по отношению к фазе опорного сигнала на. угол, совпадающий с угловым отклонением вращающегося вала, Учитывая, что У~ = й~У, з1п(со1+ а1) зш О; У2 — — А2У„яп(ас+ а2)сов 6, при 11 = й2 и оЖС = 1 имеем Цв„„-— ИУв1яп ег Сов О+ 81п(ы+ ЖУ2) 81П 6], или У,„„= ИУ, з1п(ы+ О).
а' Рис. 3.11. Схемы резольверов-фазовращателей в режиме с вращающимся магнитным полем (а) и с фазосдвигающим устройством (6), а также схема фазослвигающего устройства (е) (ФР— фазорасщепитель) 108 3,3, Электромагнитные датчики положения где у=Π— а; а вследствие асимм Следовательно„ чения а. Погрешнос Резольверы-фазо цифровом виде. Дл 7~: идальное напряжен сигналы, которые и чика (рис. 3.12, а). Фирмой МшгЬеа измерения угла (ри т. е.
содержит канал счета полных оборо одного оборота. Ге синусоидальный си резольвера является частоты„сдвинутый характеристики дат скорости ротора. В вер содержит одну О повернется на 360, Разрешающая спос ния такой точности шала 1~/мс, а следо нейности такой схе определяется по фо -4~;:;:;:::.;-:;-;:. ~при Й,„= 3 об/с, Для повышения ф$-."..:::;:-:::: . резольверы. Так, ес счетчик, то — погрешность, вызванная постоянным сдвигом фаз етрии обмоток, изменения температуры и т. п. фаза Уя~,„пропорциональна фазе О с точностью до знао ть измерения в такой схеме достигает 0,5 .
вращатели позволяют сформировать выходной сигнал в я этого с помощью триггера Шмитта опорное синусоие У, и напряжение У „„преобразуют в прямоугольные спользуют для получения старт- и стоп-импульсов счет- Й (Великобритания) разработан индукционный датчик с. 3.12, б). Измерительная схема датчика двухшкальная, ы грубого и точного отсчетов. Первый служит для подтов ротора, второй — для определения угла в пределах нератор, делитель и низкочастотный фильтр формируют гнал возбуждения с несущей частотой 1 кГц.
Выходом роторная обмотка, на которой образуется сигнал той же по фазе относительно исходного на угол О. Точностные чика зависят от частоты тока возбуждения ~ и угловой стандартном режиме Г, = 1 кГц. Поэтому, если резольпару полюсов, то за 1 мс ротор совершит 1 оборот, или и за это время в счетчике накопится 360 импульсов. обность ЬО датчика при этом составит 1 .
Для поддержанеобходимо, чтобы угловая скорость ротора не превывательно, й,п,„была не более 3 обй. Погрешность нелимы е„„= 0,28 %. Как и у РДП, частота среза резольвера рмуле Д„= 360й /(2ка,) а~ = 2 получаем ~'„= 87Гц). точности измерения в ЭДП используют многополюсные ли резольвер имеет р полюсов и г-разрядный выходной 360 ЛО = —. 2 р 109 Параметры фазосдвигающей цепочки (рис. 3.11, в) определим из условия А =1/(вС)» Яр, где Н вЂ” активное сопротивление роторной обмотки. При Я„> 2к окончательно находим 3. Кинестетичеекие датчики Рис. ЗЛ2. Преобразование синусоидального напряжения в сигнал прямоугольной формы с помощью тригтера Шмитта (а) и схема цифрового датчика угла г',6)- 5 Например, при р = 512, г = 8, ЛО = 10" отношение О „/ЛО = 1,3 10 . Резольверы широко используют в качестве ДПП в системах управления оборудованием, роботами и манипуляторами.
Пример использования резольвера в системе управления копирующим манипулятором представлен на рис. 3.13. Здесь система управления построена по принципу двустороннего действия. Системы двустороннего действия разрабатывались для манипулирования удаленными объектами в экстремальных условиях, например в экологически вредном производстве. Затем их стали широко применять и для решения других задач дистанционного управления, в частностИ при управлении концертными телекамерами.
В системе управления„представленной на рис. 3.13, а, обеспечивается двунаправленная передача положений и усилий, которая позволяет оператору ощущать свои действия на расстоянии. Такой подход существенно повышает эффективность работы оператора и облегчает ее. Копирующий манипулятор представляет собой сочетание двух пространственных механиз- 110 3.3. Электромагнитные датчики иаложения мов, образующих задающий и исполнительный органы.
По каждой степени подвижности копирующего манипулятора имеются четыре функциональные координаты О„О„и Мз, Ми — соответственно углы поворота и моменты на задающем и исполнительном органах. В задачу системы двустороннего действия входит обеспечение согласованного движения этих органов и поддержание соответствия между моментами М, и Ми (рис. 3.13, б).
Включение резольвера в кииематическую цепь копирующего манипулятора позволяет согласовать движения задающего и исполнительного органов. Резольверы нашли применение в системах управления переменного тока, функционирующих в широком диапазоне изменения напряжения и частоты источника питания (табл. 3.5). Г ' $ $ $ ! $ $ $ $ $ $ $ $ $ $ ! $ $ $ Ви Рис. 3.13. Система двустороннего действия: а — — схема; б — способ реализации.„1, 2 — задающий и ииюлнительный манипуляторы; СУ вЂ” система управления 3. Кинестетические датчики Таблица 3.5 Сравнительная характеристика промышленных резольверов ~Многополюсный рвзольвер с р =.! 6. Абсолютная погрешность резольвера с одной парой полюсов составляет 15...25', многополюсного — 5...10". К достоинствам резольверов можно отнести .их малые габаритные размеры, высокую надежность и помехозащищенность, высокий уровень выходного сигнала и умеренную стоимость, к недостаткам — необходимость симметрирования обмоток и использования измерительных схем, высокие требования к точности сборки пакетов.
магнитопроводов, наличие щеточного узла, зависимость. точности измерения от угловой скорости ротора, а также чувствительность к изменению внешних факторов (температуры среды, частоты и амплитуды напряжения возбуждения и др.) В последнее время в связи с резко возросшими требованиями к точностным и динамическим характеристикам систем управления в различных мехатронных устройствах все чаще стали использоваться высокоточные и малоинерционные ДПП.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
