Воротников С.А. - Информационные устройства робототехнических систем (960722), страница 23
Текст из файла (страница 23)
Обмотки индуктосина выполнены на соосных изоляционных (обычно керамических) пластинах путем высокоточного химического травления. Такая технология обеспечивает одинаковые реактивные сопротивления в цепях. По виду входного сигнала различают линейные и угловые (поворотные) индуктосины. В угловых индуктосинах обмотки располагаются на торцевых поверхностях дисков, обращенных один к другому, и имеют вид радиального растра из плоских проводников. Воздушный зазор между дисками составляет 0,1...0,2 мм.
В простейших схемах первичная обмотка — статор имеет 2п проводников, последовательно соединенных на внутренней и внешней части диска с помощью лобовых шин. Вторичная обмотка — ротор имеет 2п, групп проводников по 2л проводника в группе. Шаг и между проводниками на статоре и роторе обычно одинаковый. Деление на группы необходимо для образования многофазной системы. Вторичная обмотка индуктосина, как правило, двухфазная (рис. 3.15, а). Для двухфазных обмоток пространственные сдвиги групп должны составлять О, 90~, 180 и т.
д., что достигается их относительным смещением на расстояние 1 = (т+ 1/4) и, где ж — целое число. При этом соединенные последовательно нечетные группы образуют первую фазу, четные — вторую, т. е. число групп в фазе должно быль четным. Каждый проводник ротора соответствует полюсу, а совокупность двух дифференциально включенных проводников устанавливает угловой или линейный шаг и~. Так, если ротор индуктосина содержит 720 проводников 360~ (2л = 720), то угловой шаг и = =1 . Следовательно, для поворотного 720/2 индуктосина м~ = 360 /л .
В линейных индуктосинах статор получил назваиие линейки, а ротор — скользящего нониуса. Шаг каждой из обмоток линейного индуктосина обычно не превышает 2,54 мм. Наиболее популярная схема включения индуктосина — схема фазовращателя в режиме с вращающимся магнитным полем. На обмотки нониуса : ~:,.'-':. подают два сииусоидальпых напряжения — (/1 и У2 с частотой 2...20 кГц; .:.::;,:,.-;:;.-:;:..' фазы напряжений в обмотках возбуждения смещены одна относительно Я,: 3, Кииестетические датчики другой на угол и/2.
При таких частотах емкостные сопротивления достаточно малы и обеспечивается необходимый уровень выходного сигнала. Заметим, что на частотах свыше 10 кГц обмотки индуктосина можно рассматривать как чисто активное сопротивление, Имеем Ц! = Ув Б7п 07/, Ц2 = Ув Б1п (м + 77/2) = Цв соБ ю. Тогда в обмотке линейки индуцируется синусное напряжение ~/в„„, фаза которого линейно зависит от смещения х нониуса в пределах одного шага обмотки: У„,„= А% соБ(2тсх/ и) + Ц2 Б1п(27и/ ю)1 = и/„Бзп(щ + 27сх/ ю).
Функция преобразования индуктосина (в пределах шага) имеет вид а следовательно, фаза <р выходного напряжения является линейной функцией перемещения х. Лбсолютные значения перемещений в индуктосинах, как и в других ЭДП, получают с помощью двухотсчетных измерительных систем. При построении такой системы в канале грубого отсчета с помощью реверсивного электронного счетчика подсчитывается число шагов, а непосредственное измерение осуществляется в пределах шага.
Для уменьшения погрешности преобразования, связанной с наличием в выходном сигнале гармонических составляющих.вь7сших порядков, в индуктосинах применяют специальные меры. Типичным решением является использование распределенной статорной обмотки, у которой шаг отличается от шага роторных обмоток. Также разрабатывают многослойные обмотки, которые позволяют наряду с увеличением точности поднять мощность выходного сигнала. Каждый слой представляет собой однофазную обмотку. Например, в четырехслойной схеме обмотки выполняют таким образом, чтобы фазовые сдвиги между слоями составляли О, 90,180 и 270О. В двухфазной роторной обмотке соединенные дифференциально (встречно) внешний и внутренний слои образуют первую фазу, а средние — вторую.
Современные двухотсчетные линейныс индуктосины имеют измерительную линейку длиной более 2500 мм. Относительная погрешность измерения таких систем достигает 10 % (зто соответствует абсолютной погрешности в 1 мкм при измерении перемещения в диапазоне 0...1 м).
Рассмотрим пример использования индуктосина в следящей системе (рис, 3.15, 6). Функцию формирования потока возбуждения выполняют роторные обмотки, Выходной сигнал Увы„зависит от фазы О измеряемого перемещения: У„ы„= йУ яп(со/+ О). 118 Рис. 3.15. Схема обмоток углового (а) и линейного (6) индуктосиноа, а также схема включения индуктосина а качестве датчика угла (е): / — статор, 2 — ротор„З вЂ” усилители ротора„4 — индуктосин; 5 — усилитель статора; 6 — фазовращатель; 7 — исполнительный двигатель; ФЧ — фазо- чувствитсльный вынрямитель; У вЂ” силовой усилитель ельная следящая система включает силовой усилитель„двигатель иным редуктором и датчик обратной связи на базе фазочувсгвивыпрямителя.
Вал двигателя жестко связан с валом фазовращателя. увствительный выпрямитель поступают два сигнала. На один вход ственно от задающего генератора, на другой — с фазовращателя, оторого пропорционален фазе ('в„х. Следовательно, ошибка ЬУ, щая на силовой усилитель, зависит от разности фаз (со~+ О) и ом и ональна 6.
тосины обладают наивысшей точностью по сравнению со всеми смотренными ЭДП. Это обусловлено как технологическими осоми таких ДПП, так и конструктивными решениями (использовани- Исполнит тельного На фазоч непосред сигнал к поступаю !~,,.'-':::::,::,.'' Йропорци Индук ~~::,.;::-:.::: ранее рас ~:";,"::;:;:::::." беиностя г 3.3. Электромагнитные датчики поломсеиия 3. Кинестегпические датчики ем многослойных обмоток, значительным количеством полюсов и др.). В индуктосинах достигнуты следующие метрОлогическис показатели: в угловых: разрешающая способность+ 0,05".„воспроизводимость + 0,1"; е — 0,00005%; в линейных: разрешающая способность + 0,1 мкм; воспроизводимость + 0,25 мкм; е — 0,0001 %.
В табл. 3.8 приведены параметры некоторых известных моделей индуктосинов. Таблица 3.8 Сравнительная характеристика промышленных индуктоеннов Достоинства индуктосинов — наивысшая из всех ЭДП точность измерений, высокая технологичность и маль1й вес, недостатки — те же, что и у всех ЭДП. 3.4. Фотоэлектрические датчики положения 3.4.1. Общие сведения Самый эффективный метод измерения взаимного положения подвижных кинематических пар, входящих.в состав цифровых следящих систем, основан на использовании фотоэлектрических, или оптических датчиков положения (ОДП). Современные ОДП обеспечивают более высокую разрешающую способность, надежность и точность, чем резистивные.
и электромагнитные датчики тех же размеров. Кроме .того, в отличие от последних для ОДП характерна независимость метрологических параметров от нагрузки, а также высокая помехозащищенность. Основой ОДП является оптическая система, включающая источник света, кодирующий элемент (диск или линейка) и блок фотоприемников; В качестве источника света используют твердотельные оптронные пары и осветители в виде ламп накаливания с вольфрамовой нитью. Для обеспечения: равномерной освещенности области кодирующсго элемента применяют 120 коллимационные линзы (коллиматоры). Самым ответственным узлом ОДП, в наибольшей степени определяющим его характеристики, является кодирующий диск. Как правило, его изготавливают методом контактной печати с диска-эталона, па котором с высокой точностью выполнена маска.
Тип мас- ки определяет способ кодирования, Погрешность измерения углов с использованием современных ОДП составляет менее 10 %. При построении оптических систем применяют две основные схемы: в первой оптическая система содержит лампу и линзу, через которую освещается одна сторона диска; приемники подсвечиваются через узкую щель диафрагмы„установленную строго по линии считывания; во второй оптическая система формирует один линейный пучок, проецируемый по линии считывания диска (диафрагма располагается перед диском). Как показывает опыт, при использовании стандартных светодиодов обе схемы позволяют применять кодирующие диски, на дорожках которых по окружности размещено до 2500 оптических сегментов.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
