Воротников С.А. - Информационные устройства робототехнических систем (960722), страница 22

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 22)

Они имеют бесконтактную конструктивную схему, электрическую редукцию, причем статор и ротор содержат зубцовые сопряжения определенных типов. Среди таких преобразователей наибольшую известность получили растровые ЭДП, редуктосины и индуктосины. Эти виды ЭДП рассмотрены ниже.

3.3.3. Растровые электромагнитные датчнки положения Системы, использующие растровые сопряжения, широко распространены в прецизионных средствах измерения линейных и упювых перемещений. Первоначально растры разрабатывались примени.гельно к различным оптическим системам для модуляции светового потока. Позже они нашли 112 3.3.

Электромагнитные датчики положения применение и в магнитных системах, где растровое сопряжение модулировало магнитный поток. Самым известным решением, позволяющим формировать магнитные растры, стало использование зубцовых сопряжений. В этом случае тип растрового сопряжения зависит от формы, числа зубцов статора ~ и ротора ~р, а также их взаимного расположения. Именно по этому принципу построены бесконтактные Растровые ЭДП, широко используемые в качестве датчиков линейных и угловых перемещений в системах управления станков.

Наиболее известны растровые сопряжения двух типов: нониусные и муаровые (комбинационные). Нониусное сопряжение растров — это совокупность двух шкал с различной ценой деления, одна из которых смещается относительно другой в процессе измерения. Эффективность такого сопряжения обусловлена тем, что дискретность преобразования определяется не ценой деления шкал, а их нониусным соотношением. Примером нониусных сопряжений являются шкалы штангенциркуля и микрометра.

Цена деления нониусной шкалы а„связана с ценой деления опорной шкалы ао зависимостью а„= асуры С, где у — модуль нониусной шкалы; С вЂ” дискретность нониуса. Для получения подобных сопряжений статор и ротор растрового РЭДП делают с различным числом зубцов. Системы этого типа используют при построении измерителей линейных перемещений. В муаровом сопряжении растров деления шкалы формируются не отдельными зубцами статора и ротора, а их совокупностью, так называемой комбинационной полосой. При этом, как правило, шаг и число зубцов у статора и ротора одинаковое, а сами зубцы располагаются под углом один к другому. Муаровое сопряжение применяют в датчиках угловых и линейных перемещений.

В зависимости от типа преобразователя (лииейный или угловой) используют различные сопряжения: параллельные и сеточные для датчиков линейных перемещений и кольцевые, радиальные и спиральные для датчиков угловых перемещений. Измерительный сигнал снимается с обмоток считывания, которые, как и обмотки возбуждения, расположены в проточках статора. Таким образом, в конструкции растрового ЭДП отсутствует щеточный узел. Принцип работы растрового ЭДП основан на периодическом изменении магнитной проводимости участков магнитной цепи, образованной статором, ротором и воздушным зазором между их зубцами, при перемещении ротора относительно статора.

Магнитная проницаемость зависит от площади вза- имного перекрытия зубцов. В простых угловых растровых ЭДП один период изменения выходного напряжения соответствует одному обороту ротора„в более точных схемах применяется электрическая редукция. Наиболее распространенным является сопряжение, образованное двумя ::;,",::,:;:,:::,.

параллельными растрами. Разрешающая способность таких датчиков дости- ;;-'!"';:,'::-::: гает 0,01 мм 3. Кинестетические датчики В растровых ЭДП обычно используют секционные обмотки возбуждения и считывания. Так, если датчик содержит несколько обмоток считывания, то, как и в многополюсном резольвере, фазы выходных напряжений будут сдвинуты между собой на некоторый угол р, зависящий от числа обмоток (секций) н расстояния между ними. В типовой конструкции датчика обмотки возбуждения и считывания разбиты на четыре секции каждая. Развиваемый секциями обмотки возбуждения магнитный поток замыкается между статором и ротором через зубцовый зазор, пересекая секции обмотки считывания, и наводит в них ЭДС, смещенные между собой на угол р = 90 .

Изменяя такие конструктивные параметры датчика, как ~, и ~ „угол наклона зубцов ротора относительно зубцов статора и число секций обмоток считывания, можно не только увеличить его разрешающую способность„но и получить заданную форму выходного сигнала. Фаза выходного сигнала с каждой обмотки считывания изменяется относительно фазы напряжения обмотки возбуждения синхронно с поворотом ротора на угол О.

Как и в схеме резольвера, ~вых ~~в я1п(гв® + ) где й — конструктивный параметр растрового ЗДП. При соединении обмоток считывания между собой фаза выходного напряжения связана с фазой угла поворота ротора соотношением ср = 46, В датчиках угловых перемещений часто используют спиральпос (по спирали Архимеда) и кольцевое сопряжения растров..На торцевой поверхности статора выполнены кольцевые проточки и радиальные пазы с шагом 90~. Б пазы уложены четыре секции обмоток возбуждения и считывания, выполненные в виде секторов. Ротор представляет собой ферромагнитный диск„жестко закрепленный на оси и вращающийся в подшипниках качения. На торцевой поверхности ротора в виде спирали Архимеда выполнена проточка, ширина которой равна половине шага спирали.

Таблица 3.6 Параметры некоторых нромышленных растровых ЗДП 3.3. Эжна~ромагиитние дан~чики положения К достоинствам растровых ЭДП следует отнес1и большую по сравнению с резольверами точность, отсутствие щеточного узла, меньшие габариты, а также высокую надежность (табл. 3.6); к недостаткам — технологическую ел~~и~с~~, чу~~~в~~е~~~~с~~ к электромагнитным ~~лям, зави~и~ост~ точности измерений от частоты тока возбуждения и угловой скорости ротора. 3.3.4. Редуктосины Одним из наиболес распространенных угловых ЭДП, используемых в станкостроении, является редуктасин, Его принцип действия напоминает многополюсный резольвер. Однако при этом редуктосин обычно выполняют бескорпусным (так называемая встраиваемая конструкция), что позволяет строить мехатронные модули, объединяющие двигатель, датчик и систему управления двигателем.

Такие схемы применяют в бесконтактных момснтных приводах, где редуктосин служит для контроля положения ротора двигателя. С этой целью его устанавливают непосредственно па валу ротора без применения повышающих редукторов. Статор редуктосина собран из пластин электротехнической стали с большим числом зубцов, а ротор представляет собой зубчатое кольцо и подобен ротору асинхронного двигателя с неявно выраженными полюсами. Соотношение между числом зубцов статора и ротора может быть различным (в наиболее распространенной схеме 4;3). Как первичная обмотка возбуждения 1— 2, так и две вторичные обмотки считывания 3 — 4, 5 — 6 собраны на статоре, поэтому в конструкции редуктосина отсутствует щеточный узел (рис. 3.14).

Так как в этом датчике используются многополюсиые секционные обмотки, то обмотки возбуждения и считывания соединяют между собой определенным образом. Обычно в обмотке возбуждения секции соединены таким образом, чтобы полярности соседних полюсов чередовались (в этом случае образуется одна однофазная обмотка). В обмотках считывания секции связаны последовательно через полюс (вторичныс обмотки оказываются двухфазными), Благодаря такому соединению амплитуды напряжений на обмотках считывания изменяются в зависимости от угла поворота О. При этом пространственный сдвиг фаз между напряжениями равен 90 или 1/4 зубцового деления ротора. Следовательно, повороту ротора на угол, равный зубцовому делению, соответствусг полный период изменения выходного напряжения Ц„,х с каждой обмотки считывания, а при одном обороте ротора число периодов измс- :::.~:::,.:.

иения амплитуды выходного сигнала равно числу зубцов ротора. Форма кри,';-',,':.':;::: вой (4„„зависит от угловых размеров зубцов и зазора между ними, поэтому при определенных соопюшениях этих параметров удается получить функцию преобразования практически синусоидальной формы, Для устранения гармоник высшего порядка в функции преобразования зубцы статора выполняю~ фасонными. Обмотки считывания редуктосина также можно соединить по схеме фазовращателя, получив при этом близкую к линейной зависимость фазы выходного напряжения от 8. Современные редуктосины, используемые в прецизионных станках и роботах, содержат от 64 до 256 пар полюсов, а сама измерителыгая система Д' 115 3.

Кинеппетические датчики выполнена двухотсчстной (с каналами точного и грубого отсчета), что позволяет достичь абсолютной погрешности измерения углов 3...5". Наиболее 5 8 распространенные числа электрической редукции р = 2 ...2, однако с ростом р увеличиваются габаритные размеры датчика. Рис. ЗЛ4. Схема соединения обмоток возбуждения (1, 2) и считывания (3 — б) рсдуктосина Таблица 3.7 Основные параметры современных редуктосннов К достоинствам редуктосинов можно отнести их высокую точность на большом диапазоне измерений, отсутствие щеточного узла и сравнительно малые габаритные размеры (табл. 3;7).

Они имеют те же недостатки, что и все ЭДП. Отметим, что резольверы и редуктосины явля1отся поворотными ЗДП, т. е. на их основе можно строить только измерители угла. Датчиками, позволяющими измерять также и линейные перемещения, являются индуктосины. 11б 3.3. Электромагнитные Датчики положения 117 3.3.5. Индуктосины Среди ЭДП с электрической редукцией особое место занимают индуктосины — многополюсные резольверы с плоскими печатными обмотками. Индуктосины были разработаны для использования в специальных устройствах автоматики, однако получили широкое применение, и в настоящее время являются самыми перспективными прецизионными ЭДП. Более 30 % станков с ЧПУ оснащены индуктосинами. Главное достоинство иидуктосинов — возможность тиражирования магнитопроводов при использовании одного комплекта фотошаблонов.

Характеристики

Список файлов книги