41. Требования к датчикам:
1. Измеряемая физическая величина (температура, давление, уровень, концентрация, скорость вращения, угол поворота, линейное перемещение и т.
д.). Для измерения линейных перемещений обычно используют датчики угловых перемещений, связанных с объектами механическими передачами типа винт–гайка, рейка–шестерня, шатунно–кривошипный механизм и т. д.;
2. Диапазон измерения. Для повышения точности измерения максимальные значения измеряемой переменной должно быть близко к верхнему пределу измерения датчика (80..90)%;
3. Точность измерения. Погрешность датчика должна быть меньше допустимой ошибки регулирования автоматической системы.
Эти требования должны выполняться всегда в любых системах регулирования независимо от их назначения и выполняемых функций. Помимо этих требований к датчикам предъявляется и ряд других, среди которых можно указать следующие:
- Минимальная инерционность. Постоянная времени датчика должна быть на порядок меньше постоянной времени объекта;
− Желательно, чтобы датчик серийно выпускался промышленностью;
− Линейность статической характеристики;
− Надежность;
− Нормированный выходной сигнал;
− Минимальные весогабаритные показатели;
− Требования к источникам питания. Желательно электропитание от про-
мышленной сети;
− Минимальные требования обслуживания в процессе эксплуатации. Бес-
контактность;
− Минимальная стоимость;
− Простота согласования с другими элементами системы управления.
Помимо перечисленных могут предъявляться и ряд других требований, оговоренных в техническом задании на проектирование.
Выбор разрядности АЦП:
Число разрядов счетчика n определяют из условия согласования точности преобразования сигнала в код с погрешностью вращающегося трансформатора (δh = δВТ):
где Ent – символ целой части
42. Кодовые оптические датчики считывания. Инкрементальные оптические датчики.
В большинстве случаев датчики положения и перемещения являются элементами цифровых систем управления, что требует преобразования выходного сигнала в цифровую форму. Именно такой сигнал формируется в кодовом оптическом датчике положения и перемещения (кодовом ОДП, или энкодере).
Контроллер (датчик) положения вращающегося объекта или по-другому энкодер - это электромеханическое устройство, с помощью которого можно определить положение вращающейся оси (вала). В данном устройстве механическое движение преобразовывается в электрические сигналы, определяющие положение объекта, дают информацию об угле поворота вала, его положении и направлении вращения. С помощью энкодера также можно измерить длину и расстояние или установить перемещение инструмента.
Энкодеры имеют широкую сферу применения в печатной промышленности, металлообработке, лифтовой технике, автоматах для фасовки, упаковки и розлива, в испытательных стендах, а также в роботах и прочих машинах, требующих точной регистрации показателей движения частей.
Абсолютные оптические энкодеры, так же как и инкрементальные энкодеры, считывают и фиксируют параметры вращения оптического диска.
Конструкция оптического энкодера состоит из специального оптического диска, светоизлучающего диода и фотодетектора. Диск с нанесенной оптической шкалой (поверхность диска состоит из прозрачных и непрозрачных участков) жестко закрепляется на валу. При вращении объекта специальный датчик считывает информацию и преобразовывает ее в импульсы.
Инкрементальный энкодер - это устройство, которое определяет угол поворота вращающегося объекта, выдавая импульсный цифровой код. Используется для определения скорости вращения вала (оси), когда нет нужды сохранять абсолютное угловое положение при выключении питания. То есть, если вал неподвижен, передача импульсов прекращается. Другими словами, если включить энкодер этого типа, то отсчет поворота угла начнется с нуля, а не с угла на который он был выставлен до момента выключения. Оси объекта и энкодера соединяются между собой с помощью специальной гибкой переходной муфты или жесткой втулки, либо энкодер может помещаться собственно на сам вал. Основным преимуществом инкрементальных энкодеров является их простота, надежность и относительно низкая стоимость.
Инкрементальные датчики вращения и датчики угла при вращении формируют импульсы, по которым принимающее устройство определяет текущее положение координаты путем подсчета числа импульсов счётчиком. Для привязки системы отсчета инкрементальные датчики могут иметь референтную метку («маркер»), одну на оборот, через которую нужно пройти после включения оборудования.