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

49866. Ленточный транспортер 563.29 KB
  Для передачи крутящего момента от двигателя использован цилиндрический соосный двухпоточный мотор-редуктор, который состоит из прямозубых зубчатых колес с внешним зацеплением(быстроходная ступень) и внутренним (тихоходная ступень). Чугунный корпус имеет разьем в вертикальной плоскости.
49867. Автоматика и регулирование РДТТ. Расчет параметров двигателя 4.43 MB
  Расчет основных параметров двигательной установки Газовая постоянная продуктов сгорания топлива: Физикохимическая константа топлива: Постоянную топлива: Комплекс Ак: Секундный массовый расход при номинальных условиях окружающей среды: Скорость горения при нормальных условиях: Определим потребную площадь горения: Коэффициент сопла: φс = 098 Коэффициент тепловых потерь: χ = 098 Площадь критического сечения при номинальной температуре заряда: Задаем значение давления на срезе сопла: ра = 01 МПа; Определим значение приведенной скорости:...
49868. Цифровая фильтрация и дискретная обработка сигналов 447.14 KB
  Рассчитать и построить спектральные характеристики аналогового сигнала. Рассчитать прохождение сигнала через цепь операторный или временной метод Дискретная обработка аналогового сигнала. Спектральный анализ аналогового сигнала Разложение сигнала на типовые составляющие.
49869. Применение нейросетей для решения проблемы выбора эмитентов облигаций для возможности включения их в портфель 739 KB
  Расчет количества нейронов на внутреннем слое Выбор оптимального числа нейронов. Для построения нейросетевой модели любого сколь угодно сложного объекта достаточно использовать персептрон с одним скрытым слоем сигмоидных нейронов число которых определяется формулами Где Ny размерность выходного сигнала; Q число элементов обучающей выборки; Nw необходимое число синаптических весов; Nx размерность входного сигнала. Оценив с помощью этой формулы необходимое число синаптических весов можно рассчитать число нейронов в скрытых...
49870. Регистр внутреннего учета ценных бумаг 249 KB
  Основной порядок: Начните работу с выбора регистра учета Перейдите в группу задач Отчеты. Выбор регистра учета Введите параметры формирования отчета Выбор УК Выберите название УК из списка. Выбор УК Выбор периода формирования отчёта Укажите период формирования отчета. Выбор клиента Выберите клиента по которому Вы хотите сформировать отчеты.
49872. ЦИФРОВЫЕ СИСТЕМЫ ПЕРЕДАЧИ НЕПРЕРЫВНЫХ СООБЩЕНИЙ 1.03 MB
  РАСЧЕТ ШИРИНЫ СПЕКТРА СИГНАЛА МОДУЛИРОВАННОГО ДВОИЧНЫМ КОДОМ РАСЧЁТ ОТНОШЕНИЙ МОЩНОСТЕЙ СИГНАЛА И ПОМЕХИ НЕОБХОДИМЫХ ДЛЯ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ЗАДАННОГО КАЧЕСТВА ПРИЁМА ИЗОБРАЖЕНИЕ ДВУХ ТАКТОВЫХ ИНТЕРВАЛОВ ИЛЛЮСТРИРУЮЩИХ ФОРМУ СИГНАЛА ПРИ ПЕРЕДАЧЕ СООБЩЕНИЯ СТРУКТУРНЫЕ СХЕМЫ ОПТИМАЛЬНОГО КОГЕРЕНТНОГО И НЕКОГЕРЕНТНОГО РАЗЛИЧИТЕЛЕЙ БИНАРНЫХ СИГНАЛОВ ЗАКЛЮЧЕНИЕ БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК ЗАДАНИЕ НА ПРОЕКТИРОВАНИЕ Исходными данными для выполнения работы являются: значение показателей степени k = 4; значение частоты fo 1800 Гц;...
49873. Расчет полосового активного фильтра первого порядка 502.5 KB
  Цель работы: изучить основные принципы работы полосового активного фильтра первого порядка. Провести расчет нестабильности параметров полосового фильтра в зависимости от нестабильности параметров элементов схемы. При объединении фильтра низких и фильтра высоких частот получается полосовой фильтр пропускающий сигналы в диапазоне частот от до ; Его схема и ЛАЧХ на Рис.