Лабораторна робота № 1

Тема. Дослідження електромашинного та фотоелектричного датчиків швидкості.

Мета: ознайомлення з принципом роботи й структурою електромашинного та фотоелектричного датчиків швидкості, порівняння характеристик і показників вимірювання швидкості обертання.

План

1. Ознайомлення з принципом роботи й структурою електромашинного та фотоелектричного датчиків швидкості.

2. Ознайомлення з структурою, схемотехнікою та порядком роботи на лабораторному стенді.

3. Зняття експериментальних даних за допомогою лабораторного стенда

4. Здобуття навичок обробки експериментальних даних вимірювання швидкості обертання.

5. Складання звіту лабораторної роботи, відповіді на контрольні питання.

Короткі теоретичні відомості

В електроприводі вимір швидкості зводиться в більшості випадків до вимірювання швидкостей обертання вузлів і деталей, з метою створення умов їхньої роботи в бажаному режимі. У випадку прямолінійного руху вимір швидкості часто також може бути зведений до виміру швидкості обертання.

Електромашинні датчики швидкості

Тахогенератори (ТГ) – електричні машини, які працюють у генераторному режимі й призначені для перетворення швидкості обертання в пропорційний електричний сигнал. Залежність між напругою на виході генератора й кутовою швидкістю на вході називається вихідною характеристикою.

За своїм принципом дії та конструктивним виконанням, тахогенератори не відрізняються від генераторів постійного і змінного струмів.

Тахогенератори постійного струму виконують із електромагнітним збудженням або із збудженням від постійних магнітів. Для ТГ із збудженням від постійних магнітів не потрібно стороннє джерело живлення, вони майже не мають температурних похибок, але у таких ТГ не можна регулювати крутизну вихідної характеристики.

ТГ змінного струму відрізняються відсутністю колектора й щіток, що сприяє помітному збільшенню терміну служби, а також відсутністю падіння напруги на щітках і відсутністю паразитних сигналів при комутаціях. Однак схеми включення таких генераторів звичайно більш складні, тому що вимір амплітуди вимагає випрямлення й фільтрації вихідного сигналу. Також до недоліків електромашинних датчиків швидкості необхідно віднести відсутність можливості вимірів миттєвих значень швидкості обертання.

Імпульсні тахометри кутової швидкості.

Дискретні (імпульсні) датчики використовуються в електроприводі в основному при реґулюванні положення й швидкості у випадках, коли вимоги до точності реґулювання не можуть бути задоволені аналоговими датчиками.

Часто доводиться вимірювати швидкість обертання диска на валу. Поверхня такого диска складається з N рівних секторів, кожний з яких має характерну оцінку (отвір, щілина, зуб). Як зразок можна використовувати будь-яке обертове тіло з періодичною структурою: шестірню, вісь із виїмками, колесо з лопатками тощо.

Наприклад, оптичний датчик (складається із джерела світла й оптичного приймача - фотодіода або фототранзистора), поміщений напроти диска, виявляє проходження відміток і щораз видає імпульсний сигнал з частотою, пропорційній швидкості обертання, і з амплітудою, що не залежить від цієї швидкості.

Діапазон вимірів залежить від числа n стрибкоподібних змін властивостей обертового тіла, наприклад, від числа зубів колеса N.

Мінімальна вимірювана швидкість тим менша, чим більше N, тоді як максимальна вимірювана швидкість тим вища, чим менше N. Типові діапазони вимірювання становлять від 50 до 500 об/хв. для колеса з 60 зубами й від 500 до 10 000 об/хв. для колеса з 15 зубами.

Рисунок 1.1 – Принцип дії імпульсного датчика швидкості

Цифрами позначено: 1 – джерело світла (лампа накалювання або світлодіод); 2 – фокусуюча лінза; 3 – диск із прорізями; 4 – фотоелемент (фототранзистор, фоторезистор, фотодіод); 5 – блок формування імпульсів; 6 – вал датчика.