Технологическая карта самостоятельного изучения теоретического материала

 

Тема: "Информационные преобразователи скоростей и датчиков перемещения".

Главная

 Лекции

Практика

Курсовой проект

 Самостоятельная работа

Экзамен

Список литературы

Глоссарий


Темы самостоятельной работы

1. Алгоритмы управления электроприводами.

 

2.  - - - - - - - -

 

3. Оптимизация разветвленных транспортных систем. Эффективность автоматизации транспортных систем.

 

4. Алгоритм управления системами проветривания и кондиционирования.

 

5. Энергетические характеристики следящих приводов.

 

6. Автоматизированные технологические комплексы добывающих производств.

 

7. Модели цифровых систем управления.

 

8. Системы управления оборудованием мониторинга.

 

9.  Защита тиристорных электроприводов переменного тока.

 

10 Защита транзисторных электроприводов переменного тока.

 

Основные вопросы для изучения:

 

Датчики положения ротора (индукторные, индуктивные, оптические и на основе эффекта Холла).

Тахогенераторы синхронные, асинхронные.

Виды погрешностей устройств для измерения угла и скорости и способы повышения точности.

Техническая реализация устройств для преобразования координат.

 

Цель изучения:

 

Изучение конструкции, принципа действия различных устройств, предназначенных для измерения угловой скорости и угла поворота.

 

Значение изучаемого материала

 

Датчики скорости, а особенно датчики положения ротора являются почти неотъемлемой частью многих автоматизированных электроприводов. От правильности выбора  таких датчиков зависит надежность и точность подобных систем.

 

Краткие  теоретические положения

 

Датчик скорости может быть аналоговым или цифровым. Аналоговый датчик скорости представляет собой тахогенератор.

В основе датчика лежит кодовый диск, который закреплен на валу двигателя. Кодовый диск изготавливается из полимера или алюминия. Диск разбивается на концентрические окружности, по числу разрядов кода. При повороте диска считывающее устройство фиксирует код, соответствующий углу поворота. Заштрихованные области выполняют светопроводящими, а незаштрихованные − светопроводящим.

Диск освещается источником света - светодиодом. По другую сторону диска расположены фотодиоды.

Светодиод является излучателем света. Излучение происходи при пропускании через светодиод прямого тока. Светодиоды изготавливаются из фосфида галлия, арсенида галлия и др.

Фотодиод относится к числу фотоприемников. При освещении фотодиода, он мгновенно открывается.

При вращении диска со скоростью w фотодиод открывается и закрывается с частотой:

где Nд - импульсная емкость кодового диска, т.е. число щелей на диске.

Данный датчик является аналогово-цифровым преобразователем (АЦП).

 

Датчик положения ротора предназначен  для непрерывного или  дискретного измерения угла поворота ротора. В качестве таких датчиков могут использоваться  вращающиеся трансформаторы, потенциометры, коллекторные тахогенераторы и др.

Датчики положения ротора могут быть аналоговыми, импульсными и кодовыми (цифровыми). Аналоговые датчики положения ротора используются при непрерывном способе управления, импульсные – при дискретном. Кодовые датчики, формирующие  код угла, применяться при любом из способов.

Различают индукторные, индуктивные, оптические  датчики положения ротора и датчики на основе эффекта Холла.

Индукторные датчики являются бесконтактными электромеханическими преобразователями, обеспечивающими измерение как углового положения, так и скорости. Возможны три основных режима работы датчика: режим синусно-косинусно вращающегося трансформатора, режим фазовращателя и режим синхронного тахогенератора.

 

Таблица - Режимы работы индукторного датчика в зависимости от входного напряжения

Напряжение на входе

Напряжение на выходе

Режим работы

Синфазные напряжение переменного тока:

,

Напряжения, содержащие синфазную и квадратурную составляющие:

 

Режим синусно-косинусно вращающегося трансформатора

Квадратурные напряжения переменного тока

,

Фаза выходных напряжений равна электрическому углу поворота ротора, а амплитуда зависит от величины и знака угловой скорости ротора

,

,

где

Режим фазовращателя

На одну обмотку подается напряжение постоянного тока

 

,

,

где kст - крутизна тахогенератора

Режим синхронного тахогенератора

На одну обмотку подается напряжение постоянного тока

,

а на другую обмотку подается напряжение переменного тока

Напряжения, содержащие высокочастотные синфазную ucs и квадратурную составляющие ucc, а также низкочастотную составляющую uco:

Режим измерения положения и скорости

 

Презентация  Кратко о датчиках положения...

 

Рекомендуемая литература и  другие источники

 

1. Хрущев, В.В Электрические машины систем автоматики [Текст]: учебник для вузов / В. В.  Хрущев.- 2-изд., перераб. и доп.- Л. : Энергоатомиздат, Ленингр. отд-е, 1985.- 368 с.

2. Микеров, А.Г. Электромеханические датчики и электронные компоненты управляемых вентильных двигателей [Текст]: учебное пособие для вузов / А.Г. Микеров.- СПб. : СПбГЭТУ (ЛЭТИ), 1999.- 60 с.- ISBN 5-7629-0239-0.

 

Вопросы для самоконтроля

 

1. Опишите конструкцию индукторного датчика угла поворота.

 

2.  Впишите в пустые ячейки название устройства, конструкция которого описана в ячейке слева

 

Описание конструкции

Название устройства

Представляет собой плоскую электрическую машину, основными элементами которой являются два изоляционных диска с нанесенными на них печатными обмотками; диски расположены соосно и параллельно и могут поворачиваться относительно друг друга. Магнитопровод отсутствует.

 

Статор имеет четыре зубца, на которых расположена сосредоточенная обмотка. Образующая четырехполюсную системы. На статоре уложены вторичные обмотки синусная и косинусная.

 

 

3. На какой вид погрешности  влияет несинусоидальное распределение обмоток  вращающегося трансформатора? И можно ли устранить такой вид погрешности?

 

4. Чем обусловлены погрешности асинхронного тахогенератора, вытекающие из принципа работы?

 

5. Что такое "обтюратор"?

 

6. Какой из двух датчиков имеет большую чувствительность - датчик Холла или магниторезистор?