75430

Механічні та електричні інтерфейси сенсорів. Оптикомеханічні і фото імпульсні здавачі

Лекция

Коммуникация, связь, радиоэлектроника и цифровые приборы

Інтерфейси сенсорів залежно від фізичного характеру вхідних змінних стану системи можна розділити на електричні і механічні. До механічних відносяться приєднувальні пристрої для датчиків зворотного звязку приводів (оптикомеханічних, фотоімпульсних, кодових, тахогенераторів, потенціометрів, резольверов)

Украинкский

2015-01-12

45.5 KB

0 чел.

ЛЕКЦІЯ 3

Механічні  та електричні інтерфейси сенсорів. Оптикомеханічні і фото імпульсні здавачі.

Інтерфейси сенсорів залежно від фізичного характеру|вдачі| вхідних змінних стану|достатку| системи можна розділити на електричні і механічні. До механічних відносяться приєднувальні пристрої|устрої| для датчиків зворотного зв'язку приводів (оптикомеханічних, фотоімпульсних, кодових, тахогенераторів, потенціометрів, резольверов|), сило-моментних| і тактильних датчиків, а також інших засобів|коштів| отримання  інформації про рух двигунів, ланок механічного пристрою|устрою| і зовнішніх об'єктів. Перетворення і передача сигналів про змінні стану|достатку| системи, які мають електричну природу (наприклад, напруга|напруження| і струми|токи| в силових перетворювачах) здійснюється електричними інтерфейсами. У їх склад окрім підсилювально-перетворюючих плат входять також сполучні кабелі і комутаційна апаратура.

Зв'язок всіх елементів з|із| пристроєм|устроєм| управління передбачає не тільки|не лише| апаратне  але і   програмне   забезпечення.

Відмінності мехатронного| і традиційного підходів до проектування і виготовлення модулів в машин

Принципова відмінність мехатронного| і традиційного підходів до проектування і виготовлення модулів в машин з|із| комп'ютерним управлінням полягає в концепції технічної реалізації функціональних перетворювачів. При традиційному проектування інтерфейсами є окремі самостійні пристрої|устрої| і вузли. Звичайно,|звичний| це сепаратні блоки, які випускаються спеціалізованими фірмами|фірма-виготовлювачами|, але|та| часто|частенько| окремі елементи доводиться виготовляти самим користувачам, особливо при сполученні|спряженні| спеціалізованих і нестандартних блоків МС. Виробнича практика показала, що для монтажу і запуску складних комплексів (наприклад, гнучких виробничих систем) підприємства, які, як правило, не мають своїх висококваліфікованих фахівців з системної інтеграції, вимушені|змушені| звертатися|обертатися| до інженерінгових фірм|фірма-виготовлювачів|, тим самим збільшуючи своя витрати|затрати|.

Кількість перетворюючих (зокрема інтерфейсних) блоків в традиційній структурі машини з|із| комп'ютерним управлінням надмірна|надлишковий| по відношенню до мінімально необхідного числа інформаційно-енергетичних функціональних перетворень. Наявність надмірної кількості|надлишкових| блоків призводить до зниження надійності і точності мехатронної| системи, погіршенню її масогабаритних| і вартісних показників.

Ідея мінімізації проміжних перетворень широко використовується в інженерній практиці при проектуванні пристроїв|устроїв| і систем різного призначення. Характерним|вдача| прикладом|зразком| реалізації цієї інженерної ідеї в побутовій техніці є|з'являється| так звана "двійка" - моноблок, до складу якого входять сканер і принтер. Чим же керуються покупці, віддаючи в магазині перевагу|преференцію|  такому пристрою в порівнянні з покупкою|купівлею| роздільно сканера і принтера? По-перше, безумовно, відчутний виграш у вартості. По-друге, не треба розбиратися з|із| підключенням кабелів і роз'ємів, а потім регулярно стежити за надійністю цих з'єднань|сполучень|. По-третє, мають значення перевага в габаритах, загальний|спільний| солідний корпус, зручність установки. Але|та| при цьому покупець повинен чітко усвідомлювати той, що така система негнучка, обидва пристрої|устрої| можуть експлуатуватися і при необхідності ремонтуватися тільки|лише| спільно.

Суть мехатронного| підходу до проектування полягає в інтеграції в єдиний функціональний модуль два або більше елементів різної фізичної природи. Іншими словами, на стадії проектування з|із| традиційної структури виключається як сепаратний пристрій|устрій| принаймні один інтерфейс при збереженні|зберіганні| фізичної суті|сутності|.

Мотор-редуктори є|з'являються|, мабуть|очевидно|, історично першими за принципом своєї побудови|шикування| мехатронними| модулями, які почали|стали| серійно випускатися і знайшли дуже широке застосування|вживання| в приводах різних машин і механізмів. Мотор-редуктором є компактний конструктивний модуль, який об'єднує електродвигун і редуктор. В порівнянні з традиційним з'єднанням|сполученням| двигуна і редуктора через муфту мотор-редуктори| володіють цілим рядом|лавою| істотних|суттєвих| переваг:

Зменшення габаритних розмірів;

Зниження вартості за рахунок скорочення кількості приєднувальних деталей, зменшення витрат|затрат| на установку, наладку і запуск виробу;

Покращені експлуатаційні властивості (пило-| і волого-| захищеність, мінімальний рівень вібрацій, безпека і надійність роботи в несприятливих виробничих умовах).

Конструктивне виконання модуля визначається типами використовуваного редуктора і електродвигуна, залежно від технічних вимог завдання|задачі| застосовуються циліндрові, насадні, конічні, черв'ячні і інші види редукторів. Як електродвигуни найчастіше використовуються асинхронні двигуни з|із| регульованими перетворювачами частоти обертання, однофазні двигуни і двигуни постійного струму|току|.

Блочно-модульний принцип конструювання дозволяє комбінувати в модулі двигуни і редуктори різних типів і потужностей, забезпечуючи таким чином широкий спектр механічних характеристик модуля.

У верстатах з|із| відносно невеликим моментом (токарних малих розмірів, консольно-фрезерних, високошвидкісних фрезерних верстатах) застосовуються так звані "мотор-шпинделі|шпинделі|". Відмітною конструктивною особливістю цих електромеханічних вузлів приводів головного руху є|з'являється| монтаж шпинделя|шпинделя| безпосередньо на роторі двигуна. Використання у вузлах шпинделів|шпинделів| механічних підшипників визначило їх обмежені функціональні можливості|спроможності|, насамперед|передусім| при високих швидкостях обертання, недостатній ресурс роботи, необхідність мастила|змащування| пар тертя, проблему герметизації. В склад сучасних мехатронних| модулів руху обов'язково входять також датчики зворотного зв'язку і іноді|інколи| керовані гальма, що дозволяє віднести такі системи до другого покоління. Як датчики найчастіше застосовуються фотоімпульсні датчики (інкодери|), тахогенератори, резольвери| і кодові давачі положення|становища|.

Безколекторний високомоментний| двигун із|із| збудженням від постійних магнітів, вбудований в привідне колесо без проміжного механічного редуктора отримав|одержував| назву "мотор-колесо". Вибране рішення|розв'язання| дозволило понизити|знизити| матеріаломісткість і трудомісткість|трудомісткий| виготовлення приводу, забезпечити безшумність пересування, зменшити габарити і вивільнити таким чином простір|простір-час| для розміщення джерела живлення|харчування|. Привід забезпечує рух крісла-візка із швидкістю 6 км/год при загальній|спільній| масі 150 кг.

Інтелектуальні мехатронні| модулі руху. Головною особливістю сучасного етапу розвитку мехатронних| модулів є|з'являється| інтелектуалізація процесів управління їх функціональними рухами. По суті мова|промова| йде про розробку принципово нового покоління модулів, в яких здійснена
інтеграція
| всіх трьох компонент - електромеханічної, електронної і комп'ютерної.

Технічна реалізація інтелектуальних мехатронних| модулів руху стала можливою завдяки бурхливому розвитку останніми роками мікропроцесорних систем, орієнтованих мехатронних|     модулів  руху,  які  класифікуються в залежності| від інтерфейсних точок інтеграції і розвиток інтегрованих інтерфейсів, що пов'язують керуючий контролер, з комп'ютером верхнього рівня в єдиний апаратно-програмний керуючий комплекс.

Створення|створіння| інтелектуальних силових модулів управління шляхом інтеграції керуючих контролерів і силових перетворювачів.

Розробка інтелектуальних сенсорів мехатронних| модулів, які додатково до звичайних|звичних| вимірювальних функцій здійснюють комп'ютерну обробку і перетворення сигналів по гнучких програмах.

Мехатронна система управління є|з'являється| замкнутою на виконавчому рівні. Принцип розімкненого управління в даний час|нині| використовується тільки|лише| в системах управління кроковими двигунами; такі двигуни застосовуються, наприклад, в графічних пристроях, плоттерах, поворотних| столах і інших пристроях|устроях|, на які не чиняться істотні|суттєвих| збурюючі|бентежити| дії. В устаткуванні|обладнанні| автоматизованого машинобудування (металоріжучих|металорізальних| верстатах, технологічних роботах) забезпечити прийнятну|допустиму| точність руху можна тільки|лише| використовуючи замкнуті системи управління.

Для реалізації функціональних рухів контролери мають додаткові входи/виходи для зв'язку із|із| зовнішнім устаткуванням|обладнанням|. Як правило, це сигнали, дискретні за формою (i/o). Тут доречно звернути увагу на дуже широке розповсюдження|поширення| в промислових системах автоматики програмованих логічних контролерів. Головне завдання|задача| їх - це ефективні операції виключно|винятково| з|із| дискретною інформацією. Тому побудова|шикування| на їх базі систем управління рухом мехатронними| модулями, і тим більше мехатронними| системами, логічно недоцільно. Але|та| при цьому можливий обмін інформацією між контролерами управління рухом  через блок дискретних входів/виходів.

Найбільш поширені в даний час|нині| два методи формування контролером керуючих сигналів для силового перетворювача: аналогові командні сигнали; модульовані сигнали. Для формування аналогових сигналів необхідний цифро-аналоговий перетворювач. З енергетичної точки зору доцільним вважається метод широтно-імпульсного управління силовими ключами|джерелами| перетворювача.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

26004. СМО с бесконечной очередью для произвольных потоков. Граф, система уравнений, расчетные соотношения 30.06 KB
  СМО с бесконечной очередью для произвольных потоков. Рассмотрим случай который можно интерпретировать либо как наличие немедленного обслуживающего прибора интенсивность обслуживания которого растет линейно с ростом числа ожидающих требований либо как систему в которой всегда найдется новый обслуживающий прибор доступный каждому вновь поступающему требованию. СМО типа М М ∞ с бесконечным числом обслуживающих приборов Переходя к равенству: Получаем: Можно выписать искомые решения для pk и N: Условие эргодичности в данном случае также...
26005. СМО с бесконечной очередью и частичной взаимопомощью для пуассоновских потоков. Граф, система уравнений, расчетные соотношения 60.64 KB
  СМО типа М М m Переходя к решению для pk в соответствии с равенством: Видим что это решение должно быть разбито на две части так как зависимость k от k также имеет две части. Соответственно при k≤m: Аналогично при k≥m: Объединяя результаты получим: Где: Теперь с помощью: Можно выписать решение для p0: И следовательно: Вероятность того что поступающее требование окажется в очереди задается равенством: Таким образом:.
26006. СМО с бесконечной очередью и частичной взаимопомощью для произвольных потоков. Граф, система уравнений, расчетные соотношения 35.06 KB
  Эта система в строгом смысле является саморегулируемой. Подходящей моделью для описания такой системы является процесс размножения и гибели при следующем выборе параметров: Система является эргодической.
26007. СМО с бесконечной очередью и полной взаимопомощью для пуассоновских потоков. Граф, система уравнений, расчетные соотношения 32.91 KB
  Каждое вновь поступившее требование подается на свой отдельный обслуживающий прибор однако если требование поступает в момент когда все приборы заняты то оно теряется.
26008. СМО с бесконечной очередью и полной взаимопомощью для произвольных потоков. Граф, система уравнений, расчетные соотношения 46.78 KB
  Такая модель задается следующим образом: Эта система является эргодической. СМО типа М М ∞ М Для вероятностей pk этой системы из: Имеем: Где биноминальные коэффициенты определяются обычным образом: Определяя p0 получаем: И следовательно: Таким образом: Не составляеет труда вычислить среднее число требований в системе: Используя частную производную получаем:.
26009. СМО с конечной очередью для пуассоновских потоков. Граф, система уравнений, расчетные соотношения 76.36 KB
  Длина очереди m число мест в очереди. Если все места в очереди заняты то заявка получает отказ. Если при обслуживании освобождается канал то из очереди переходит очередная заявка на обслуживание; все заявки сдвигаются и вновь поступившая заявка ставится в конец очереди. вероятность того что заявке придется стоять в очереди вероятность очереди: 4.
26010. Понятие системного обслуживания. Классификация 39.96 KB
  Системой массового обслуживания СМО называется любая система для выполнения заявок поступающих в нее в случайные моменты времени. Оптимизация и оценка эффективности СМО состоит в нахождении средних суммарных затрат на обслуживание каждой заявки и нахождение средних суммарных потерь от заявок не обслуженных. Каналом обслуживания называется устройство в СМО обслуживающее заявку. СМО содержащее один канал обслуживания называется одноканальной а содержащее более одного канала обслуживания – многоканальной.
26011. СМО с конечной очередью и частичной взаимопомощью для пуассоновских потоков. Граф, система уравнений, расчетные соотношения 37 KB
  Интенсивность обслуживания заявки каждым каналом равна а максимальное число мест в очереди равно m. Рисунок 1 – Граф состояний многоканальной СМО с ограниченной очередью – все каналы свободны очереди нет; – заняты l каналов l = 1 n очереди нет; заняты все n каналов в очереди находится i заявок i = 1 m. Данная система является частным случаем системы рождения и гибели если в ней сделать следующие замены: В результате получим: Образование очереди происходит когда в момент поступления в СМО очередной заявки все каналы заняты т.
26012. СМО с конечной очередью и частичной взаимопомощью для произвольных потоков. Граф, система уравнений, расчетные соотношения 42.71 KB
  Предполагается, что имееется конечное число М требований, причем интенсивность поступления каждого требования равна λ. Кроме того, система содержит m обслуживающих приборов, каждый из которых описывается параметром µ. В системе имеется конечное чмсло мест для ожидания