Датчики обратной связи

Опубликовано admin Апр 18, 2011 в Ремонт станков

В устройствах автоматики станков с ЧПУ нашли применение аналоговые и дискретные информационные машины (датчики), выполняющие преобразование линейных или угловых механических перемещений в электрические величины.

Метрологические характеристики датчиков:

• статическая характеристика датчика, представляющая собой зависимость изменения выходной величины от изменения входной величины;
• чувствительность датчика — отношение приращения выходной величины к приращению входной величины, т.е. чувствительность датчика есть не что иное, как коэффициент передачи;
• порог чувствительности датчика — наименьшее значение входной величины, которое вызывает появление сигнала на выходе (этот параметр связывают с зоной нечувствительности, в пределах которой при наличии входного сигнала на выходе датчика сигнал отсутствует);
• инерционность датчика — время, в течение которого выходная величина принимает значение, соответствующее входной величине;
• точность выполняемых ими функциональных преобразований, которую принято характеризовать величинами основных и дополнительных погрешностей.

По характеру зависимости выходного сигнала от входного датчики могут быть: пропорциональные, у которых сигнал на выходе пропорционален измеряемой величине; нелинейные, у которых сигнал на выходе нелинейно зависит от сигнала на входе; релейные, у которых сигнал на выходе изменяется скачкообразно; импульсные, у которых изменение входной величины вызывает появление сигналов-импульсов, число которых пропорционально измеряемой величине.

По виду преобразования сигналов датчики делят на электроконтактные, в которых механическое перемещение преобразуется в электрический сигнал; индукционные, у которых изменение угла поворота вызывает изменение фазы электрического сигнала; фотоэлектрические, в которых световой сигнал преобразуется в импульсы или комбинации импульсов.

По назначению измерительные устройства совместно с датчиками в станочных системах ЧПУ могут подразделяться на устройства: пути, положения, скорости, углового положения и угла рассогласования. Распространение получили устройства, в которых в качестве датчиков используют вращающиеся трансформаторы, сельсины, тахогенераторы и индуктосины.

Измерительные индукционные устройства следящего привода станков с ЧПУ дают информацию о действительном положении рабочего органа и скорости его перемещения. Они состоят из собственно датчика, его устройства связи с рабочим органом и схемы обработки выдаваемых датчиком сигналов. В качестве индукционных датчиков измерительных устройств могут быть использованы: вращающиеся трансформаторы, сельсины, тахогенераторы, индуктосины, редусины и др.

Вращающийся трансформатор типа ВТМ-1М представляет собой индукционную электрическую машину, у которой выходное напряжение является функцией входного напряжения и угла поворота ротора. Вращающиеся трансформаторы используют в качестве датчиков обратной связи по положению и углу в измерительных устройствах.

Вращающийся трансформатор состоит из корпуса; статора и ротора, на которых размещены две одинаковые однофазные обмотки, сдвинутые в пространстве друг относительно друга на 90°; крышки, на которой размещен щеточно-коллекторный узел; вала на котором размещен ротор; подшипников и передней крышки. Магнитопровод микромашины изготавливают из листов электротехнической стали или пермаллоя, листы изолированы друг от друга.

Вращающиеся трансформаторы могут работать в режиме поворота ротора или в режиме его вращения. В обоих случаях ротор, соединенный с исполнительным механизмом, при работе меняет свое положение относительно статора в соответствии с перемещением исполнительного механизма.

При работе в первом режиме обмотка статора присоединяется к сети переменного тока, а компенсационная обмотка (квадратурная) — к некоторому резистору и закорачивается. В некоторых схемах обе обмотки получают независимое питание переменным током. Обмотки ротора (косинусная) и (синусная) присоединяются к контактным кольцам. Для уменьшения числа контактных колец концы двух обмоток ротора присоединяются к общему кольцу.

Рассмотрим принцип действия вращающегося трансформатора. Переменный ток в обмотке возбуждает магнитный поток, пульсирующий с частотой сети. При холостом ходе в обмотках будет наводиться с частотой, которая равна частоте сети, а действующее значение зависит от положения ротора относительно статора. При угле поворота = 0 наводимая в роторных обмотках = 0.

Это выражение показывает, что ЭДС, индуктируемая в роторе, меняется не по значению, а по фазе при изменении угла. Это обстоятельство дает возможность использовать трансформатор, работающий в режиме непрерывного вращения в качестве измерителя рассогласования в фазоимпульсных измерительных системах программного управления.

Основными выходными характеристиками вращающегося трансформатора являются синусно-косинусная характеристика и зависимость напряжения на вторичной обмотке от напряжения на обмотке возбуждения при постоянном сопротивлении нагрузке и постоянном угле поворота.

Условия эксплуатации вращающихся трасформаторов: температура -45...+45°С; относительная влажность окружающего воздуха 95% при 25°С; допустимая вибрация мест крепления с частотой 10 Гц при ускорении 1g; отсутствие при эксплуатации ударов; рабочее положение любое.

Сельсины типа БД-404НА, БС-404НА и БС-155А предназначены для работы в индикаторном или трансформаторном режиме в измерительных системах станков с ЧПУ и в автоматизированных системах управления роботами для получения информации об углах поворота узлов и механизмов оборудования.

Сельсин типа БД-404НА представляет собой электрическую микромашину с однофазной обмоткой возбуждения и трехфазной вторичной обмоткой, называемой обмоткой синхронизации. В зависимости от конструкции обмотка возбуждения сельсина может быть расположена на статоре или роторе.

Страницы: 1 2 3 4