Диплом. Обоснование выбора датчиков проектируемого прибора
 Скачать 2.23 Mb.
|
Преобразователи считывания.ПС характеризуется тем, что двоичные цифры "0" и "1" разрядов кода задаются непрозрачными и прозрачными участками растровой дорожки. Обычно для построения абсолютного преобразователя угла на каждый из n разрядов кода требуется отдельная растровая дорожка. Модулирующий элемент n-разрядного ПС представляет собой диск, содержащий n дорожек, которые образуют так называемую кодовую маску. Сигналы разрядных цифр формируются системой из n компараторов, на входы которых поступают сигналы, считываемые приемниками с дорожек кодовой маски. Из принципа действия следует, что ПС представляют собой систему из n параллельно работающих одноразрядных преобразователей угла, каждый из которых состоит из последовательно соединенных аналогового ФПУ и компаратора. ФПУ линейно преобразует угол, а в фазу сигнала U с коэффициентом электрической дедукции Np, равным соответствующей степени числа "2". Компаратор преобразует фазу в одноразрядный двоичный код. Наибольшее распространение получили ПС, в которых для устранения погрешности неоднозначности при считывании вместо маски двоичного позиционного кода применяется маска кода Грея, а двоичный позиционный код формируется из кода Грея с помощью логического устройства. Размер единицы младшего разряда двоичного позиционного кода q определяется шагом Tр дорожки младшего разряда кодовой маски q = Tр/4. Поэтому число разрядов n ПС ограничивается максимально возможным средним радиусом дорожки и минимально возможными размерами ее участков. Максимальное число разрядов ПС при приемлемых габаритах (внешнем диаметре, меньшем 100 мм) составляет 13-14. Дальнейшее увеличение числа разрядов при ограниченном внешнем диаметре приводит к значительному усложнению кодовой маски и считывающей системы. Быстродействие ПС определяется, главным образом, временем срабатывания компараторов. Выбором компараторов с соответствующим временем срабатывания можно строить ПС, производящие 10s—107 отс/с. Для построения накапливающих преобразователей угла, принцип действия которых состоит в подсчете приращения угла на единицу младшего разряда кода, применяются импульсные преобразователи угла. Импульсный преобразователь представляет собой двухразрядный ПС состоящий из последовательно соединенных синусно-косинусного ФПУ и АЦП, выполненного из двух компараторов. Из сигналов, считываемых с растровой дорожки, ФПУ формирует два сигнала US = Um sin и Uc = Um cos, где Um — амплитуда и = Nр — фаза сигналов. Зависимости сигналов компараторов от угла имеют вид двух периодических последовательностей прямоугольных импульсов, смещенных друг относительно друга на Tр/4. Для получения n-разрядного двоичного позиционного кода сигналы ПС подаются на кодирующее устройство, осуществляющее формирование и подсчет импульсов, соответствующих приращениям угла на величину q = Tр/4, или, что то же, q = 2/4Np. Подсчет импульсов производится реверсивным счетчиком с учетом знака приращений, т.е. в зависимости от направления вращения. Разрешающая способность и быстродействие импульсного преобразователя определяются число импульсов на оборот Nимп = Np и максимальной частотой следования импульсов fимпmax. Существующие преобразователи характеризуют Nимп = 27-213 при внешнем диаметре диска 25-50 мм и fимптэх==100-200 к Гц. [7] Растровые интерполяторы.Применение растров связано с тем, что технология их изготовления проста и отличается высокой точностью, поскольку используются процессы, основанные на методах фотолитографии и фотопечати и применении дисков-шаблонов, на которых с высокой точностью выполнена маска. Современная технология позволяет изготавливать диски-шаблоны с погрешностью рисунка, не превышающей десятой доли угловой секунды. Технология печати с диска-шаблона должна обеспечивать однородность копий и передачу геометрии рисунка диска-шаблона с требуемой точностью. РИ характеризуются тем, что с помощью сигналов, считываемых с одной растровой дорожки, формируется группа из k разрядов кода. Наибольшее применение получили РИ, состоящие и последовательно соединенных синусно-косинусного ФПУ и k-разрядного АЦП, осуществляющего преобразование фазы в пределах периода 2; что соответствует преобразованию угла а в пределах шага Тр. При этом размер q определяется не только размерами участков растровой дорожки, как у ПС, но и числом разрядов АЦП. При одинаковых параметрах дорожки РИ и дорожки младшего разряда ПС qри в 2k- 2 раза меньше qпс. Поскольку число разрядов k может составлять 6-10, разрешающая способность РИ при тех же габаритах значительно выше, чем у ПС. Быстродействие РИ определяется временем преобразования его АЦП. При использовании параллельных или конвейерных АЦП быстродействие РИ практически такое же, как и ПС. В основном РИ применяются для формирования группы младших разрядов кода. Формирование старших разрядов осуществляется либо с помощью ПС, либо подсчетом числа приращений угла на шаг дорожки интерполятора. Иногда в преобразователях абсолютного типа, для того чтобы свести число дорожек модулирующего элемента до минимума, РИ используются также для формирования старших разрядов. В этом случае можно получить либо минимальный внешний диаметр диска, либо отношение средних диаметров внешней и внутренней дорожек, близкое к единице. Погрешность неоднозначности, имеющая место в преобразователях абсолютного типа, которые состоят из нескольких параллельно работающих преобразователей меньшей разрядности (РИ или ПС), устраняется с помощью так называемого согласования или сопряжения отсчетов. Максимальное число разрядов преобразователей угла с РИ при диаметре диска, равном примерно 100-150 мм, составляет 22-23, a в отдельных случаях может достигать 25—27. Однако диаметр диска при этом возрастает до 200—300 мм. [ 7 ] |