Диплом. Обоснование выбора датчиков проектируемого прибора
 Скачать 2.23 Mb.
|
Цифровые датчики угла поворотаДатчики угла поворота, включая кодирующие (рис. 11 и 12), особенно распространены при измерениях в условиях производства, например в станках с программным и цифровым управлением. Датчики угла поворота выпускаются серийно в разных исполнениях (рис. 11, а - в). Шайба с выступами (рис. 11,0) является чувствительным элементом бесконтактного пассивного индуктивного датчика, содержащего отдельный дроссель, включенный в высокочастотный колебательный контур или в мост с несущей частотой. Они служат для статико-динамических измерений угла. Активные датчики с индукционной катушкой Е (рис. 11,б) служат для динамических измерений в течение длительного времени.  Рис. 11. Датчики угла поворота со ступенчатым изменением сигнала: а - с зубчатой шайбой и пассивным дросселем L или активной индукционной катушкой Е; б - с шайбой с постоянными магнитами и датчиком Холла Н; в - с шайбой с прорезями, световым лучом и активным или пассивным фотоэлектрическим чувствительным элементом, например фотодиодом Р.  Рис. 12. Устройство для кодирования угла, большего 360°, с кодирующими шайбами, разделенными на 16 частей и редукторами Р б передаточным числом 16: 1. Устройства с диском или барабаном, на котором размещены постоянные магниты (рис. 11,б), и датчиком Холла Н или полупроводниковой пластинкой, сопротивление которой зависит от индукции магнитного поля, служат для статико-динамических измерений угла. Датчики с шайбами, имеющими отверстия или щели (или же с барабанами, отражающими свет растром), имеют источники света в виде ламп тлеющего разряда или диодов из арсенида галлия и чувствительные элементы, например кремниевые диоды или фототранзисторы. При использовании фотоэлектрических датчиков от объекта измерений не потребляется энергии. Фотоэлектрические датчики угла поворота с двум сдвинутыми по фазе выходными напряжениями при 5000 делениях (20000 ступеней на 360°) имеют абсолютное разрешение по углу Q=360/200000,018°1,08’ или же относительное разрешение Q=0,05 промилле на 360°. Кодирующие датчики угла поворота имеют круглую шайбу с контактными щетками или же с магнитной или фотоэлектрической измерительной системой. В таких датчиках, например с 10 дорожками достигается абсолютное разрешение по углу Q=360/2100,35°21’. При 13 дорожках получается абсолютное разрешение Q=360/81920,0439°2,64’. Достижимо максимальное, количество ступеней J=214. Для увеличения разрешения по углу необходимо повышать количество дорожек на шайбе, закрепленной непосредственно на объекте измерений, или использовать редуктор. Если приводить во вращение кодирующую шайбу через передаточные шестеренки (рис, 12), то можно как угодно расширить диапазон измерений угла поворота. При передаточном числе до 105 достигается 106 ступеней измерений. [ 2 ] Фотоэлектрические преобразователи угла (ФПУ)Основные разновидности и их характеристики Из ФПУ наибольшее распространение получили преобразователи считывания (ПС) и растровые интерполяторы (РИ), которые используются для построения абсолютных и накапливающих преобразователей угла в код (преобразователей абсолютных значений и приращений угла). Принцип их действия основан на модуляции потока излучения, воспринимаемого приемниками, и преобразовании сигналов приемников. Модуляция осуществляется сопряжением подвижного (модулирующего) и неподвижного (индексного) элемента, которые имеют переменную от угла прозрачность и располагаются на пути потока от источника к приемнику. В качестве модулирующего и индексного элементов используются растровые решетки, представляющие собой кольцевые дорожки, состоящие из чередующихся прозрачных и непрозрачных участков. Особенность таких ФПУ состоит в том, что угол преобразуется в пространственную фазу сигналов приемников излучения с коэффициентом электрической редукции Np. При этом Nр = 2/Tр, Tр = Tр.лин /Rср, где Tр, Tр.лин., Rср - угловой, линейный шаг чередующихся участков растровой дорожки и ее средний радиус. Поскольку минимальные размеры шага чередующихся участков Tр.лин составляют сотые и даже тысячные доли миллиметра, что значительно меньше размеров чередующихся участков в преобразователях угла, использующих другие физические принципы построения, заданный коэффициент электрической редукции Np достигается в ФПУ при меньших, чем у других видов преобразователей, габаритах. [ 7 ] |