Воротников С.А. - Информационные устройства робототехнических систем (960722), страница 27
Текст из файла (страница 27)
Для согласования шкал применяют диафрагму и специальную маску с системой однонитковых спиралей (число спиралей равно числу кодовых дорожек на диске грубого отсчета, шаг спирали равен перемещению соответствующей разрядной дорожки этого диска за один оборот диска точного отсчета). Угловая ширина щелей диафрагмы нс должна превышать половины -.,":;"::::,' ширины дорожки младшего разряда кодового диска. Если угловую ширину щелей выбрать одинаковой независимо от разряда, то ее линейная ширина Ь будет зависеть от радиуса, на котором расположена считываемая дорожка.
~:,";,':,'::.:- Так, для ДПК-1 на диске радиусом 30 мм Ь = 0,4 мм для канала точного отсчета и 0,003 мм для канала грубого отсчета соответственно. Современные прецизионные ОДП применяют в информационных системах особо высокой точности (в прецизионных станках, системах управления '.,'::;::;;"'антенн и телескопов и т, д.). Параметры некоторых датчиков этого типа ';"'~-:;":':-' представлены в табл. 3.13 3.
Книестетнчесхне да>ичнки Татица 3.13 Сравнительная характеристика промышленных прецизионных ОДП Контрольные вопросы 1. Зависит ли линейность резистивпого датчика положения илп резольвера от нагрузки? 2. В чем отличие индуктивного и индукционного датчиков? 3. Как ориентированы силовые линии магнитного поля резольвера? 4. Ч го такое электрическая редукция? 5.
Зачем в электромагнитных датчиках положения используют многополюсныс обмотки? б. 11очему обмотки ротора индуктосинов смещены между собой на 1,1/4) и"? .7. Для чего в растровых датчиках используют интерполяцию? З..Позволяет ли код Грея увеличить точность кодового датчика положения? 9. Б чем отличие унитарного и прямого двоичного кодов? 10. Чему равна погрешность импульсного датчика, диск которого содержит 5000 штрихов? 4.
ИЗМЕРЕНИЕ СКОРОСТИ. И ДИНАМИЧЕСКИХ ФАКТОРОВ При разработке современных систем управлсния недостаточно контролировать только параметры положения исполнительного механизма. Во многих случаях требуется управлять скоростью и ускорением исполнительного механизма, а также моментом или силой на его валу, Кроме того, в последние годы резко возросла необходимость контроля качества быстро- протекающих процессов, особенно в металлургии, энергетике, атомной технике. Появившиеся в конце ХХ в. высокопроизводительные интегральные вычислительные устройства позволили строить такие системы управления.
В данной главе рассмотрены принципы построения измерителей скорости, а также моментов и сил. В соответствии с приведенной в гл. 3 классификацией эти устройства относятся к классу кинестетических датчиков. 4.1. Датчики скорости В мехатронных и робототехничсских системах в большинстве случаев приходится определять скорости вращающихся деталей или узлов, поэтому под тахомстрическими датчиками обычно понимают датчики угловой скорости. Они служат для измерения и стабилизации скорости привода в заданных пределах. Контроль скоростных показателей существенно повышает плавность хода и точностные характеристики приводов, является нсобходи,:.'',::,'::;.= мым условием при построении систем управления позиционно-контурного ;„.-'::-';:: типа.
Принцип действия большинства промышленных датчиков скорости основан на законе Фарадея с = — с1Ф/сй, в соответствии с которым ЭДС ин'-':-..:::;-,, дукпии с прямо пропорциональна скорости изменения магнитного потока Ф. Конечно, не во всех датчиках скорости используется электромагнитный метод преобразования. Например, для обеспечения необходимой точности при измерении очень малых или очень больших скоростей лучше применять ;:~:::::::-: оптические (лазерные, иптерферомстрические и др.) способы преобразования.
В то же время именно электромагнитный метод позволяет создавать измерители скорости, не нуждающиеся в источниках питания, например использующие принцип генерации ЭДС индукции в обмотках датчика при -,"::,- взаимодействии его магнитной системы с ферромагнитными деталями вра',:::::: й~аюгцегося объекта. Наиболее известным типом углового датчика скорости является тахогенератор ~ТГ). Среди основных задач, решаемых с помощью ТГ, необходимо Ф1,"! 1', 4. Измерение скорости и динамических факторов выделить измерение угловой скорости вала, осуществление обратной связи по скорости, а также электромеханическое преобразование (интегрирование и дифференцирование). В отличие от ДПП ТГ не обладают высокими точностными характеристиками. Как правило, для них допустимая погрешность ад „= 0,1...0,5 % в зависимости от назначения и условий эксплуатации ТГ.
Так, при измерении угловых скоростей в приводах е„огг = 1...2,5 %, а при использовании ТГ в вычислительных устройствах (повышенные требования к точности измерения) ед „~0,05...0,1 %, Промышленно выпускают ТГ постоянного и переменного тока. При этом ТГ переменного тока, как и двигатели переменного тока„подразделяют на два основных класса: асинхронные и синхронные. Рассмотрим сначала особенности построения ТГ переменного тока. 4.1.1. Тахогенераторы переменного тока ТГ переменного тока являются наиболее распространенными датчиками скорости промышленного назначения..Существенной особенностью таких устройств является отсутствие щеточно-коллекторного узла, что значительно увеличиваст срок их службы.
В то же время датчики этого типа требуют использования специальных схем включения. Синхронный ТГ представляет собой одно- или трехфазную машину с постоянными магнитами на роторе и обладает существенно нелинейной функцией преобразования, зависящей от частоты сети, Поэтому в автоматических системах синхронные ТГ не используют. Асинхронные 7Т применяются в станках и приводах большой мощности, работающих от сети переменного тока. Конструкция асинхронного ТГ аналогична конструкции асинхронного исполнительного двигателя с полым нсмагиитным ротором На статоре в пазах уложены две сдвинутые одна относительно другой на 90 обмотки, одна из которых — обмотка возбуждения — постоянно включена в сеть, а другая — генсраторная обмотка— присоединена к нагрузке У„и является выходной (рис.
4.1, а). Проходящий по обмотке возбуждения переменный ток создаст магнитный ~оток Ф„р, пул~с~рующий с частотой сети~;. Этот пото~ распределен в пространстве практически синусоидально, и его ось совпадает с осью обмотки возбуждения, которая, как и в рсзольвсрс, называется продольной, а перпендикулярная ей ось — поперечной. При неподвижном роторе магнитный поток Ф„„пронизывает обмотку возбуждения, индупируя в ней ЭДС: гг=4,44АЖ,~ Ф„р, где Ф„, А, — число витков и коэффициент обмотки возбуждения. 4.1. Датчики скороспш Пренебрегая активным сопротивлением обмотки возбуждения и индуктивным сопротивлением, обусловленным потоком рассеяния, получаем уравнение Цв+Ев=о, где Ув — напряжение сети. В идеальном случае в генераторной обмотке продольный поток Ф„ не индуцирует ЭДС, так как эта обмотка сдвинута относительно обмотки возбуждения на 90 .
Однако на практике часть потока Ф„ вследствие трансформаторной связи между обмотками индуцирует в генераторной обмотке остаточную ЭДС. Полый ротор асинхронного ТГ представляет собой совокупность элементарных проводников, в каждом из которых пульсирующий поток индуцирует ЭДС стр, называемую трансформаторной, Так как активное сопротивление полого ротора во много раз больше индуктивного, то Етр и вызываемый ею в роторе ток 1 „практически совпадают по фазе. При этом условии создаваемая током Е. магнитодвижущая сила ротора Р'„р действует вдоль продольной Оси асинхронного ТГ как при неподвижном, так и при вращающемся роторе.
При возникновении Р'„р в Обмотке возбуждения асинхронного ТГ появляется компенсирующий ток, магнитодвижущая сила которого, как и в резольвсре, направлена против К„,. Ф„ вр* вр 1 Рис. 4Л. Схема включения (а) и сечения (б) асинхронного ТГ: 7 — — обмотка возбужлсния; 2 — ротор; 3 — гснсраторпая обмотка - При вращении ротора каким-либо посторонним механизмом в его элементарных проводниках кроме трансформаторной ЭДС индуцирустся ЭДС 139 4, Измерение скорости и динамических факторов вра~цения Епр, пропорциональная Фп„и угловой скорости ротора Й.
Эта ЭДС в каждом проводнике ротора создает ток, направление которого ~с учетом малости индуктивного сопротивления ротора) совпадает с направлением ЗДС Е„, (рис. 4.1, Й~. При этом возникает магнитодвижущая сила ~~„оп и пульсирующий магнитный поток Ф„„, направленпыс вдоль поперечной оси асинхронного ТГ.
Поток Фп„„индуцирует в гснераторпой обмотке ЭДС ~г = 4,443'„И,.~гФпоп, где Ф, йг — число витков и коэффициент генераторной обмотки. Существенно, что частота ЭДС Ег не зависит от утловои* скорости ротора и прн любых условиях равна частоте ЭДС Еа„, т. е. частоте Д сети. Отсюда следует важное свойство асинхронного Тà — неизменность частоты выходного напряжения. ЗДС 8г пропорциональна поперечному потоку Ф„„, причем Фпоп 1поп ~ 1~р поп где Я,„,„— магнитное сопротивление ТГ вдоль поперечной оси. В любом асинхронном ТГ с полым немагнитным ротором эффективный воздушный зазор весьма велик„а следовательно, магнитное сопротивление К,„можно считать постоянным. Поэтому Ф„„- Епоп и, в свою очередь, Р„оп - Е,р.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
