popsat princip činnosti čidel rychlosti a polohy samostatně změřit zadanou úlohu

Rozměr: px

Začít zobrazení ze stránky:

Download "popsat princip činnosti čidel rychlosti a polohy samostatně změřit zadanou úlohu"

Lubomír Horák
před 8 lety
Počet zobrazení:

1 10. Čidla rychlosti a polohy Čas ke studiu: 15 inut Cíl Po prostudování tohoto odstavce budete uět popsat princip činnosti čidel rychlosti a polohy saostatně zěřit zadanou úlohu Výklad Čidla rychlosti Úkole sníačů rychlosti je vytvořit signál úěrný úhlové rychlosti otoru, případně pracovního echanizu. Kvalita těchto sníačů rozhoduje o statických a dynaických vlastnostech rychlostně regulovaných pohonů. Kroě požadavků na linearitu je pro sníače rychlosti rozhodující požadavek alého zvlnění výstupního signálu. Podle použitého principu se dají sníače rychlosti rozdělit na: - čidla využívající elektroagnetické indukce (ss a st tachodynao, Ferrarisovo tachodynao, indukční sníače) - čidla pracující na optoelektrické principu (inkreentální čidla) - čidla s Hallový generátore Podle typu výstupního signálu ůžee rozeznat čidla s analogový a čidla s číslicový výstupe Stejnosěrné tachodynao Je to stejnosěrný stroj s koutátore a peranentníi agnety, vytvářejícíi konstantní agnetický tok. Výstupní napětí nezatíženého tachodynaa je rovno jeho indukovanéu napětí U = CΦ = TD ω KTDω Konstanta tachodynaa K TD je udávána výrobce na štítku stroje, např. 80 V/1000 ot. in -1. Na štítku bývá rovněž udána i iniální velikost zatěžovacího odporu, protože se zvětšující se zatížení roste úbytek napětí na vnitřní odporu tachodynaa a vzrůstá tak jeho chyba. Důležitou veličinou je zvlnění výstupního napětí, které ůžee rozdělit na tzv. vysokofrekvenční (vf) a nízkofrekvenční (nf). Vf zvlnění je dáno konečný počte lael na koutátoru a rychlostí otáčení a je ožno jej odstranit filtre s alou časovou konstantou. Nf zvlnění vzniká nejčastěji při nepřesné (nesouosé) spojení tachodynaa a otoru. Vznikne tzv. nerovnoěrnost otáčení tachodynaa, zvlnění je úěrné rychlosti otáčení a není ožné jej filtrací odstranit. 45

Kroě požadavků na linearitu je pro sníače rychlosti rozhodující požadavek alého zvlnění výstupního signálu.

2 Ipulsní čidla rychlosti Tato čidla udávají počte ipulzů úhel natočení ěřeného hřídele. Stanovení počtu ipulzů za jednotku času, zjistíe střední hodnotu rychlosti otáčejícího se hřídele. Ipulzní čidlo tvoří : sníací kotouč, vlastní sníač a vyhodnocovací zařízení. Pokud je nutné, aby čidlo dávalo inforaci i o sěru otáčení, usí být sníače dva, vzájeně posunuté o 90 elektrických. Vlastní sníač ůže pracovat na principu fotoelektrické nebo indukční. Nejčastěji používanýi čidly jsou optoelekrická inkreentální (přírustková) čidla. Konstrukce takového čidla je na obr. 46. Oděřovací kotouč je skleněný kotouč s pravidelný dělení (podle typu např. 250, 500, 1024, 4096) a je uístěn na rotoru. Dělení je provedeno střídání průhledných a neprůhledných čárek. Noniový kotouč je vytvořen stejný způsobe a je uístěn na statoru. Rastry rotoru a statoru jsou prosvětlovány rovnoběžný svazke paprsků, který je při otáčení přerušován a dopadá na fotoelektrický sníač. Signály ze sníačů jsou dále zpracovány, upraveny na TTL signál a vyvedeny z čidla. Otáčení hřídele se získávají tři elektrické signály obdélníkového průběhu a jejich negace (obr. 47). První dva signály jsou vzájeně posunuty o 90 elektrických (tj. 1/4 periody). Třetí signál je tvořen jední ipulse za otáčku (nulový puls) a slouží k nastavení referenční nulové polohy. Obr. 46 Inkreentální čidlo 46

Vlastní sníač ůže pracovat na principu fotoelektrické nebo indukční. Nejčastěji používanýi čidly jsou optoelekrická inkreentální (přírustková) čidla. Konstrukce takového čidla je na obr. 46.

3 Obr. 47 Výstupní signály inkreentálního čidla Jedno z ožných zapojení pro vyhodnocení rychlosti a sěru otáčení je na obr Čidla polohy Čidla polohy je ožno rozdělit podle stejných hledisek jako čidla rychlosti. Mezi čidla polohy s analogový výstupe patří zejéna potencioetr, selsyn a resolver. Jako čidla s ipulzní výstupe se používá buď výše uvedené inkreentální čidlo, jehož nevýhodou je to, že nerozezná polohu absolutně a hodí se tedy pro echanizy, které periodicky procházejí základní polohou Ipulsní čidlo polohy Absolutní čidlo polohy získáe, pokud v inkreentální čidle ísto kotouče s ryskai použijee tzv. kódovací kotouč, na něž jsou průhledná a neprůhledná políčka v několika řadách a každá řada á svůj sníač (obr. 48). Každé řadě pak odpovídá jeden bit výstupního slova. Použití kotoučů s různýi kódy ůžee získat výstupní slovo v binární, Grayově nebo jiné kódu. Obr. 48 Absolutní sníač polohy 47

Jako čidla s ipulzní výstupe se používá buď výše uvedené inkreentální čidlo, jehož nevýhodou je to, že nerozezná polohu absolutně a hodí se tedy pro echanizy, které periodicky procházejí základní

4 Selsyn Selsyn je alý elektrický stroj s jednofázový rotore a třífázový statore. Pro dálkový přenos úhlové odchylky se používá zapojení dvojice selsynů: selsyn-vysílač a selsyn-přijíač, jejichž zapojení je na obr. 49. Statorová vinutí jsou vzájeně propojena a rotor prvního selsynu je napájen haronický napětí u 1 = U sin( ω 1 t). Při natočení rotoru prvního selsynu o úhel ϕ 1 z výchozí polohy a rotoru druhého selsynu o úhel ϕ 2 se bude v rotoru druhého selsynu indukovat napětí u 2 = U = t sinω1t cos( ϕ2 ϕ1) U sinω1 cosα Pro získání stejnosěrného napětí úěrného úhlu natočení je ožno použít např. fázově citlivý usěrňovač s filtre. Obr. 49 Čidlo polohy se dvěa selsyny Monotónní závislost výstupního napětí čidla na úhlu natočení je pouze v rozsahu α 0, π 2, což je jeho nevýhoda. Použití fázově citlivého usěrňovače pro vyhodnocení polohy se tento interval rozšíří na α π, π Resolver (selsyn rozkladač) Resolver je ožné použít jako absolutní čidlo polohy. Resolver á jednofázový rotor a na statoru dvě vinutí navzáje kolá, napájená střídavý napětí o fázové posunu 90 elektrických. u1 = U sinωt u2 = U S S cosωt Tí se vytvoří točivé agnetické pole, které indukuje v rotoru napětí o stejné frekvenci, ale fázově posunuté vůči statorovéu referenčníu napětí u 1S o úhel natočení α. u r = U sin( ωt α) Vyhodnocení polohy α se získá vyhodnocení fáze napětí u r poocí fázového diskriinátoru. Možné způsoby vyhodnocení (analogový i číslicový) jsou na obr. 50 a

Statorová vinutí jsou vzájeně propojena a rotor prvního selsynu je napájen haronický napětí u 1 = U sin( ω 1 t).

5 Obr. 50 Čidlo polohy s resolvere Obr. 51 Vyhodnocení polohy s resolvere Zadání 1) Sledujte výstupní napětí tachodynaa a vysvětlete vf a nf složku rušení 2) Zěřte převodní charakteristiku tachodynaa U = f(ω) 3) Zobrazte a zakreslete výstupní průběhy napětí IRC čidla a napětí v označených bodech obvodu pro vyhodnocení rychlosti a sěru otáčení pro oba sěry otáčení 4) Zěřte převodní charakteristiku zapojení selsyn-vysílač selsyn-přijíač Us = f(α), pro α v rozsahu

Zěřte převodní charakteristiku tachodynaa U = f(ω) 3) Zobrazte a zakreslete výstupní průběhy napětí IRC čidla a

6 Obr. 52 Zapojení pro vyhodnocení rychlosti a sěru otáčení 50

Podobné dokumenty

Podívejte se na časový průběh harmonického napětí

Podívejte se na časový průběh harmonického napětí Střídavý proud Doteď jse se zabývali pouze proude, který obvode prochází stále stejný sěre (stejnosěrný proud). V praxi se ukázalo, že tento proud je značně nevýhodný. kázalo se, že zdroje napětí ůže být