Датчики положения вала
Датчики положения вала или кодеры поворота (shaft encoders) – это цифровые датчики для измерения угла поворота и угловой скорости. Они применяются во всех системах, где нужна точная информация о параметрах вращательного движения, – например, станки, роботы, сервосистемы и электропривод. Существуют датчики относительного (incremental) и абсолютного (absolute)типов.
Датчик относительного типа состоит из светодетектора или магнитного датчика, например геркона, который генерирует последовательность импульсов при вращении объекта; поворот на 360° соответствует одному или более импульсам. Затем последовательность импульсов обрабатывается и преобразуется в угол поворота и угловую скорость объекта.
Датчик абсолютного типа выдает угол поворота объекта в двоичном коде. Оптический датчик состоит из диска с прорезями и светонепроницаемыми участками, причем каждая прорезь уникальна и соответствует определенному углу поворота. Источник света освещает одну сторону диска, а на другой стороне блок датчиков фиксирует световой шаблон (т. е. через какие прорези свет проходит, а через какие – нет), которому соответствует цифровое значение угла поворота. Кодирование обычно осуществляется на основе модифицированного двоичного алгоритма, чтобы минимизировать ошибки смещения фотоэлектрических датчиков относительно прорезей в диске. Эта простая технология обеспечивает высокие разрешение (которое определяется числом прорезей на градус углового смещения или на оборот диска) и точность, а также хорошую помехоустойчивость при передаче сигналов, поскольку не требует аналого-цифрового преобразования.
|
|
|
3.7. Аналоговые датчики
Выходной сигнал датчика подается на вход обрабатывающего устройства, например на входной порт компьютера. Поскольку характеристики выходного сигнала датчика и последующего каскада довольно часто отличаются друг от друга, то для передачи сигнала между ними должна использоваться некоторая согласующая цепь. Термин «согласующая цепь» (conditioning circuitry) является довольно общим и может обозначать любой набор электронных компонентов между измерительной головкой датчика и обрабатывающим устройством. Нельзя точно определить границу между электроникой измерительного преобразователя и последующими согласующими цепями – каждый раз она может трактоваться по-своему.
Большинство датчиков с преобразователем, применяемых в системах управления, генерируют аналоговый сигнал. Как правило, при управлении измеряются следующие физические величины:
- электрические и магнитные характеристики;
- параметры движения;
- сила, момент и давление;
|
|
|
- температура;
- уровень заполнения емкости;
- расход;
- плотность, вязкость и консистенция;
- концентрация (газа, жидкости, растворенных и взвешенных веществ);
- химическая или биохимическая активность.
Ниже представлен краткий обзор аналоговых датчиков, обычно используемых в системах управления. Измерение электрических величин – тока, напряжения, сопротивления, магнитного поля, излучения и мощности – краеугольный камень измерительных технологий. Для большинства типов измерений серийно выпускаются измерительные головки, датчики, включающие согласующие цепи и даже интегрированные устройства со встроенными аналогово-цифровыми преобразователями (раздел 5.3.2) и средствами передачи данных.
3.8. Датчики движения
Датчики движения (motion sensors) измеряют четыре кинематические величины:
- перемещение (изменение положения, расстояния, степени приближения, размера);
- скорость (включая угловую);
- ускорение;
- удар.
Каждая из этих величин является производной по времени от предшествующей. Теоретически можно измерить только одну из них и затем получить остальные дифференцированием или интегрированием. На практике, однако, такой подход неприемлем из-за природы сигнала (постоянный, переходный и т. д.), частотного спектра, шумов и возможностей средств обработки данных.
|
|
|
Контроль параметров движения обязателен для приложений, в которых используется механическое оборудование – сервосистемы, роботы, электроприводы или другие манипуляторы. Измерение перемещений применяется при управлении положением клапанов. Толщина пластин в прокатном стане постоянно контролируется системой управления калибровкой. Датчики
деформаций – это устройства, которые измеряют механическое напряжение, давление и силу, но могут применяться и для измерения перемещений. В системах мониторинга состояния и предупреждения отказов механического оборудования широко используются акселерометры.
Для измерения параметров движения применяются следующие типы устройств:
- потенциометры для измерения перемещений; они работают как переменные резисторы;
- датчики на основе принципа электромагнитной индукции, например дифференциальные трансформаторы, резольверы, синхротрансформаторы (сельсины);
- емкостные датчики для измерения малых перемещений, вращении и уровней жидкости;
- пьезоэлектрические датчики для измерения давления, напряжения, ускорения, скорости, силы и момента (пьезоэлектрический материал деформируется под действием приложенной разности потенциалов или вырабатывает разность потенциалов при механическом воздействии);
|
|
|
- лазерные датчики для точного измерения малых перемещений;
- ультразвуковые датчики для измерения расстояний в медицинских приборах, системах автофокусировки фото- и телекамер, измерения уровня и скорости.
Вопросы для самоконтроля:
1. С какой целью используются бинарные датчики?
2. Для чего применяются концевые выключатели?
3. Почему контакты механических выключателей некоторое время вибрируют (дребезжат), прежде чем замкнуться?
4. Как можно бороться с дребезжанием контактов в переключателях
5. Опишите конструкцию ртутных выключателей.
ТЕСТ 3.
Из предложенных Вам ответов на данный вопрос выберите правильный.
3.1. Когда срабатывает индикатор уровня?
а) В случае, если резервуар заполняется до заданной высоты.
б) При заполнении резервуара.
в) По команде оператора, управляющего технологическим процессом.
г) При появлении жидкости в резервуаре.
3.2. На какое важное свойство датчика указывает малое время нарастания его выходного сигнала?
а) На быструю реакцию датчика.
б) На большую инерционность датчика.
в) На низкую точность датчика.
г) На малое входное электрическое сопротивление датчика.
3.3. Какого вида сигналы генерируют цифровые датчики?
а) Аналоговые.
б) Кодовые.
в) Дискретные.
г) Модулированные по амплитуде.
3.4. Какие устройства используются в качестве датчиков положения?
а) Коммутаторы.
б) Серводвигатели.
в) Выключатели.
г) Муфты.
3.5. Какие проблемы вызывает замыкание механического выключателя?
а) Резкое возрастание напряжения.
б) Резкое возрастание тока.
в) Залипание контактов.
г) Дребезг контактов.
Дата добавления: 2015-12-21; просмотров: 22; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!