Диплом. Обоснование выбора датчиков проектируемого прибора
 Скачать 2.23 Mb.
|
Принцип действия и особенности выполнении обмотокПоворотный индуктосин представляет собой прибор, основным элементом которого являются два диска из изоляционного материала, расположенные соосно и параллельно. Диски могут поворачиваться относительно друг друга на измеряемый угол. На смежные поверхности дисков печатным способом наносятся обмотки, представляющие собой ряд радиальных токопроводящих пластин-проводников, соединенных поочередно то у центра, то на периферии, образующие непрерывную линяю, имеющую разрывы для присоединения токонесущих проводов. Простейшей формой выполнения обмотки является обмотка, расположенная в 360° диска, имеющая разрыв для подвода тока. На диске располагают обычно и несколько обмоток. Обмотки эти могут быть непрерывными или разбитыми на секции, соединенные соответствующим образом. [ 7 ] Индуктосин выполняют в различных вариантах: могут быть использованы два диска, имеющих единичные многополюсные обмотки, или на одном из дисков может быть помещена единичная обмотка, а на втором - секционированная и, наконец, на обоих дисках могут быть помещены секционированные обмотки. Выбор того или иного сочетания обмоток на дисках определяется назначением индуктосина. Если к первичной обмотке приложить переменное напряжение, то на вторичной обмотке появится напряжение, являющееся функцией углового положения дисков. Будем в дальнейшем называть угловое расстояние между началами (концами) соседних радиальных проводников полюсным делением обмотки т/2 и удвоенную величину полюсного деления шагом обмотки т. В настоящее время наибольшее распространение получил вариант выполнения поворотного индуктосина, у которого статор состоит из двух многополюсных секционированных фазных обмоток, а ротор - из одной многополюсной обмотки. Обмотки статора при этом сдвинуты относительно друг друга на половину полюсного деления обмотки ротора. На рис.8 схематически показана конфигурация обмоток ротора (рис.8,а) и статора (рис.8,б) поворотного индуктосина. Ряд специальных мер, позволяет получить синусоидальное изменение взаимной индукции между статором и ротором в функции угла поворота ротора. Для лучших образцов прибора высшие гармоники поля составляют меньше 0,1%. Число радиальных проводников ротора должно быть четным, с тем, чтобы направление магнитных полей в двух смежных проводниках, на которых заканчивается обмотка, было противоположным, чтобы обмотка была симметрична. На рис.8, б показана схематически двухфазная обмотка статора прибора, каждая фаза, которая состоит из четырех секций. На рисунке указаны направления токов в обмотках и способ их соединения. Как и на роторе, каждая секция обмотки статора должна содержать четное число проводников. Интересен вопрос об определении числа проводников обмоток индуктосинов. Казалось бы, чем меньше шаг обмоток, т.е. чем больше число проводников, тем большая точность может быть получена. Фактически же для воздушного трансформатора коэффициент индуктивной связи весьма низок и при большом числе полюсов емкостная связь между первичной и вторичной обмоткой может оказаться соизмеримой с индуктивной связью.  Рис.8 Конфигурация обмоток индуктосина: а – обмотка ротора, б – обмотка статора. Распространены плоские трансформаторы, имеющие 100, 108, 128, 144, 180, 256 и 360 пар полюсов. Выбор числа пар полюсов зависит от назначения прибора. Так, при использовании двоичного кода удобны 128–и 256–парные полюсные приборы, при десятичной системе обмотки индуктосина должны иметь 100–200 пар полюсов, а для градусного отсчета приборы с числом пар полюсов 180 и 360. Проводники на дисках должны быть нанесены с относительно высокой степенью точности, хотя большое число проводников и вызывает усреднение в общей индуктивной связи между обмотками ротора и статора, тем самым, снижая влияние ошибки в нанесение отдельных проводников. [ 6 ] Синусно-косинусные трансформаторыВ качестве датчиков углового положения в цифровых преобразователях угла (ЦПУ) фазового типа широкое применение находят фазовращатели (ФВ) на основе синусно-косинусных трансформаторов (СКТ). Основной технической характеристикой ФВ является линейность изменения фазы выходного напряжения как функции угла поворота ротора СКТ. Она, в первую очередь, характеризует метрологические возможности тракта в аппаратуре, в котором используется ФВ. Поэтому построение высокоточных ФВ является актуальной задачей аналого-цифрового преобразования. Наиболее часто в ЦПУ используются однофазные и двухфазные ФВ на основе СКТ. В однофазных ФВ питание обмоток возбуждения (0В) СКТ осуществляется от однофазного источника напряжения, а СКТ работает в режиме пульсирующего магнитного поля, в двухфазных ФВ — от двухфазного источника напряжения питания (ИП, СКТ работает в режиме вращающегося магнитного поля). В настоящее время затруднительно отдать предпочтение какому-нибудь типу ФВ, так как высокая точность одних определяется использованием стабильных и точных пассивных элементов, а других — наличием прецизионного квадратурного источника питания. Фазовращателям указанных типов присущи погрешности, которые можно разделить на два вида. К первому виду следует отнести погрешности, обуславливаемые нестабильностью и разбросом параметров пассивных элементов — для однофазных ФВ; асимметрией напряжений питания — для двухфазных ФВ; асимметрией СКТ, возникающей за счет конструктивных и технических ограничений. Ко второму виду относятся погрешности, определяемые изменением сдвига фазы выходного напряжения относительно входного (вследствие комплексного характера входного сопротивления СКТ и нагрузки на ФВ), задержками в линиях связи (СКТ может находиться на значительном удалении от электронной части ЦПУ). Эти погрешности существенно меняются под влиянием климатических факторов (в основном температуры) окружающей среды. Применение ФВ с перестраиваемой структурой позволят существенно уменьшить указанные погрешности. Повышению точности ЦПУ способствует использование в схемах ФВ многополюсных датчиков угла (СКТ, редуктосинов, индуктосинов), работающих в режиме с пульсирующим или вращающимся магнитным полем. При этом суммарная погрешность ЦПУ практически уменьшается в p раз (число пар полюсов датчика угла) и определяется, в основном, только точностью многополюсных СКТ. В связи с этим актуальной является разработка прецизионных многополюсных СКТ для схем ФВ. [ 7 ] |