75420

Індуктивні безконтактні кінцеві сигналізатори

Лекция

Коммуникация, связь, радиоэлектроника и цифровые приборы

Котушка з відкритим, чашковим феромагнітним осердям створює високочастотне електромагнітне поле. Котушка є індуктивною частиною коливного контуру, який збуджується за допомогою частотного генератора з частотою близько

Украинкский

2015-01-12

568 KB

0 чел.

ЛЕКЦІЯ 17

Індуктивні безконтактні кінцеві сигналізатори

Індуктивні безконтактні кінцеві сигналізатори перемикаються при відповідному наближенні до металевого предмету (рис. 17.1).

Рис. 17.1. Безконтактний індуктивний кінцевий сигналізатор.

Котушка з відкритим, чашковим феромагнітним осердям створює високочастотне електромагнітне поле. Котушка є індуктивною частиною коливного контуру, який збуджується за допомогою частотного генератора з частотою близько 1 Кгц. Наближення металевого предмету до котушки коливного контуру викликає, у випадку виникнення вихрових струмів, гасіння коливань. В результаті цього перемикається сполучений з коливним контуром електронний пороговий перемикач.

Коливання з коливного контуру передаються через високоомний вихід до демодулятора, потім до перетворювача Шмідта (порогового перемикача), який фіксує падіння величини сигналу напруги нижче встановленого рівня. За допомогою логічної схеми отримуємо два, взаємно незалежні дворівневі сигнали А і .

Тригонометричний сельсин (resolver, англ. To resolve - змінити ) застосовується для точних вимірювань кутового положення в системах керування положенням. Будова тригонометричного сельсину подібна до влаштування малого синхронного двигуна  (рис. 17.2).

    

     Рис. 17.2. Тригонометричний сельсин.        Рис. 17.3. Принцип дії тригонометричного сельсина.

Котушки статора живляться двома змінними напругами   і  (рис. 17.3). В обмотці ротора індукується напруга як від першої, так і від другої обмоток статора. Індукування максимальне, коли осі обмоток ротора і статора співпадають; і нульове, коли вісь обмотки ротора перпендикулярна до осі обмотки статора. Завдяки цьому вихідна напруга на обмотці ротора залежить від кута повороту . За коефіцієнта трансформації 1:1 отримуємо  

, що означає, що напруга  є напругою живлення  зсунутою  по фазі на кут (рис. 17.4). Кут повороту відповідає фазовому зсуву, який визначається цифровими методами. Тригонометричний сельсин перетворює кут повороту в кут фазового зміщення.

Рис. 17.4. Фазовий зсув вихідної напруги.

Індуктосин складається з лінійки з меандровою  плівкою провідника і повзуна з двома аналогічними меандровими провідниковими плівками, які зміщені одна відносно іншої на чверть кроку меандру, (рис. 17.5). Повзун є еквівалентом статора резольвера (розв'язувача), а лінійка - відповідником ротора. Під час пересування повзуна відносно лінійки стежки плівки провідника лінійки перекриваються почергово зі стежками провідників однієї і другої обмоток повзуна. Оскільки повзун має дві провідні стежки, які зміщені на кут 360°/4 = 90° електричних, в лінійці індукуються дві напруги. На затискачах лінійки отримуємо вихідну напругу. Для того, щоб виміряти положення в цілому діапазоні довжини лінійки необхідно порівнювати цикли змін вихідного сигналу і визначати - всередині одного циклу - фазу вихідної напруги відносно вхідної напруги живлення .

Рис. 17.5. Індуктосин.

Ємнісні давачі (сенсори) положення. Призначені для вимірювання великих переміщень, в діапазоні, до 2 m, використовуються трубчаті давачі (рис. 17.6). При пересуванні в трубці ізольованого від неї стрижня змінюється ємність системи двох електродів: трубки і стрижня. За допомогою вимірювального мостика змінного струму змінювана ємність перетворюється на вимірювальний сигнал. Ємнісні сенсори знайшли застосування для вимірювання положення пуансона в пресах.

 

Рис. 17.6. Ємнісний сенсор положення.       Рис. 17.7. Ємнісний сенсор в процесі лазерного різання.

В процесах лазерного різання необхідно визначати віддаль між соплом різання і деталлю за допомогою ємнісних вимірювань (рис. 17.7). Одним електродом є сопло різання, другим - заземлена деталь.

Ультразвукові сенсори положення

Принцип дії цієї групи сенсорів полягає у вимірюванні часу між посиланням ультразвукового імпульсу в І напрямку контрольованого предмету і його поверненням - як луна - по відбиттю від поверхні предмету (рис. 17.8). Передавач і приймач є або гучномовцем з малою металевою мембраною, або п'єзокристалом.

Рис. 17.8. Ультразвуковий сенсор положення.

В першому випадку частота ультразвуків становить і біля 50 кіц, в другому - біля 200 кГц. Оскільки черговий і ультразвуковий імпульс може бути надісланим лише після і відбору луни, частота вимірювання залежить від віддалі, і За віддалей до 1 м вона становить біля 4 вимірювань за секунду, до 10 м - біля 2 вимірювань за секунду. Точність вимірювання положення за віддалей до 100 мм складає біля 0,5 мм і за віддалей до 1000 мм біля 5 мм. Оскільки час поширення звуку залежить від температури повітря, тиску і вологості, точні вимірювання не можуть бути реалізовані.

Ультразвукові сенсори положення застосовуються для автоматичного настроювання віддалі у фотоапаратах і кінематографічній техніці, для контролю віддалі в автоматичних транспортних засобах, а також для визначення висоти наповнення котлів і силосних ям. Ультразвукові сенсори положення, які вбудовані в захоплювачах роботів уможливлюють виявлення наявності предметів і інформують про віддаль до них (рис. 17.9).

Рис. 17.9. Захоплювач робота з ультразвуковим сенсором.

Вимірювання товщини за допомогою сенсорів радіоактивного випромінювання.

У виробництві стрічкових матеріалів, таких як металеві стрічки або плити з пінкових матеріалів, здійснюється поточний контроль їхньої товщини, густини, або поверхневого натягу за допомогою іонізаційної камери або лічильника Гейзера-Мюллера. Принцип вимірювання полягає в частковій абсорбції або відбитті радіоактивного випромінювання через досліджуваний матеріал. Цей метол може бути використаний також для визначення висоти наповнення резервуарів.

Стосується матеріалів, які є джерелом бета або гамма випромінювання і які розмішені в закритих, захищаючих середовище контейнерах.

Радіоактивне випромінювання може бути виявлене за допомогою іонізаційної камери (рис.17.10). Вона складається з циліндричного корпусу і внутрішнього електроду. Електрод сполучений з джерелом живлення  через дуже великий опір. В результаті випромінювання газ, який знаходиться в камері, як правило - аргон, іонізується і через то стає незначним провідником. За допомогою високоомного вимірювача напруги вимірюється спад напруги на ньому.

Рис. 17.10. Сенсор радіоактивного випромінювання для вимірювання товщини.

Оптичний сенсор положення

Коли потік світла падає на фотоелемент PSD (англ. позиційний чутливий елемент), він створює сигнал напруги величиною, яка залежить від місця падіння потоку (рис. 17.11). Застосовуючи цей сенсор і метод тріангуляції (від лат. трикутник) можна дуже точно, безконтактно визначати віддалі до предметів.

Рис. 17.11. Оптичний сенсор положення (метод тріангуляції).

Оптичні вимірювання відхилень положення виконуються також за допомогою напівпровідникових, фоточутливих плиток, наприклад квадратних з довжиною сторін 15 мм. Розмістивши таку плитку на супорті верстату або робота і направивши тонкий промінь лазера на її середину, можна точно визначати відхилення траєкторії руху - вздовж променя лазера - вимірювану перпендикулярно до його осі. Напівпровідникові фотоелектронні елементи, наприклад, діоди, застосовуються для безконтактного визначення віддалі, вимірювання відхилення прямолінійного ведення машини вздовж променя лазера, а також для визначення зміни положення.

Питання для контролю і засвоєння

  1.  Прошу навести приклади застосування сенсорів.
  2.  В результаті яких метрологічних чинників сенсори стають вимірювальними перетворювачами ?
  3.  Які механічні величини можуть вимірюватись за допомогою потенціометричних сенсорів?
  4.  Як змінюється характеристика потенціометра під впливом навантаження?
  5.  На яких принципах функціонують безконтактні потенціометричні сенсори?
  6.  Прошу описати принцип дії індуктивних сенсорів з диференційними обмотками.
  7.  Принцип дії сенсора змінної власної індуктивності?
  8.  Для чого застосовують тригонометричні сельсини і на яких фізичних принципах базується їхня дія?


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

75605. ОСНОВЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ СИСТЕМ ЦОС. ВЫБОР АЦП 231.5 KB
  В системе ЦОС содержащей АЦП производится переход от непрерывного сигнала к числовому массиву с учетом шага квантования по уровню DX и шага дискретности по времени Dt. Выбор шага квантования по уровню Выбор шага квантования по уровню производится из условия достижения необходимой точности восстановления значений непрерывного измеряемого сигнала в ЭВМ по дискретным отсчетам. Количество уровней квантования N АЦП в диапазоне изменения входного сигнала Xmin – Xmx равно а количество разрядов выходного кода n=log2N Расчет интервала дискретности по...
75606. ОС. Реализация на ПЛИС и ЦСП 524 KB
  Реализация на ПЛИС и ЦСП Современные алгоритмы ЦОС: пути реализации и перспективы применения http: www. Последние годы характеризуются резким ростом плотности упаковки элементов на кристалле многие ведущие производители либо начали серийное производство либо анонсировали ПЛИС с эквивалентной емкостью более 1 миллиона логических вентилей. Цены на ПЛИС к сожалению только лишь в долларовом эквиваленте неуклонно падают...
75607. Сигналы. Электрический сигнал в радиотехнике 390 KB
  Сигнал это информационная функция несущая сообщение о физических свойствах состоянии или поведении какойлибо физической системы объекта или среды а цель обработки сигналов извлечение сведений которые отображены в этих сигналах и преобразование этой информации в форму удобную для восприятия и использования. Для выявления общих свойств сигналов их классифицируют по ряду признаков рис. По возможности предсказания мгновенных значений сигналов в любые моменты времени различают сигналы детерминированные и случайные. Информативным...
75608. РАЗЛОЖЕНИЕ ФУНКЦИЙ В РЯДЫ 259.5 KB
  Ортонормированный базис Для представления одномерных величин достаточно одного параметра. Возникает вопрос нельзя ли ввести ортонормированную систему в пространство функций так же как она вводится для векторного пространства Иначе говоря нельзя ли ввести множество взаимно перпендикулярных единичных функций Если это возможно то рассматриваемую функцию можно выразить в виде линейной комбинации таких функций. Рассмотрим некоторое множество функций семейство функций. Если число этих функций невелико можно...
75609. МАТЕМАТИЧЕСКОЕ ПРЕДСТАВЛЕНИЕ СИГНАЛА. МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ ПОДОБИЯ СИГНАЛОВ. КОРРЕЛЯЦИЯ 136 KB
  Элемент из этого числового набора называется компонентом вектора. Это означает что анализ вектора f аналогичен анализу функции непрерывного сигнала ft если она не имеет точек разрыва. Для этого необходимо определить понятия: расстояния между векторами скалярное расстояние норма вектора...
75610. РАЗЛОЖЕНИЕ ФУНКЦИЙ В ДЕЙСТВИТЕЛЬНЫЙ РЯД ФУРЬЕ 282.5 KB
  В последнем соотношении колебание самого большого периода, представленное суммой cost и sint, называют колебанием основной частоты или первой гармоникой. Колебание с периодом, равным половине основного периода, называют второй гармоникой
75611. РАЗЛОЖЕНИЕ ФУНКЦИЙ В КОМПЛЕКСНЫЙ РЯД ФУРЬЕ 60.5 KB
  Это и есть разложение в комплексный ряд Фурье. Коэффициенты Сk называются комплексными коэффициентами Фурье и, подобно действительным коэффициентам Фурье, вычисляются как скалярные произведения
75612. КЛЮЧЕВЫЕ ОПЕРАЦИИ ЦОС 191 KB
  Применяется для вычисления выходного сигнала yt линейной системы по заданному входному xt и известному импульсному отклику ht рис. Линейными называются системы для которых справедлив принцип суперпозиции отклик на сумму входных сигналов равен сумме откликов на эти сигналы по отдельности и принцип однородности изменение амплитуды входного сигнала вызывает пропорциональное изменение амплитуды выходного сигнала. Для реальных систем объектов свойство линейности может выполняться приближенно В системах цифровой обработки...
75613. ПРОГРАММИРОВАНИЕ КЛЮЧЕВЫХ ОПЕРАЦИЙ ЦОС В MATLAB 51.5 KB
  Основные арифметические операции в MATLAB: сложение, вычитание, умножение , деление и возведение в степень. Операции умножения, деления и возведения в степень рассчитаны на работу с матрицами, поэтому при поэлементных операциях они записываются