Индукционные датчики

Индукционные датчик ранее использовался в тахометрах для измерения скорости вращения валов. Но такие датчик не эффективны для измерения малых скоростей, т.к. как при этом ЭДС стремится к 0.

Энкодеры - датчик угла поворота или линейного перемещения (выдают определенное количество импульсов на оборот или на линейное перемещение)

По принципу работы могут быть оптические и магнитоэлектрические основанные на датчиках Холла

Оптические

Бывают инкрементальные и абсолютные

Инкрементальные энкодеры предназначены для определения угла поворота вращающихся объектов. Они генерируют последовательный импульсный цифровой код, содержащий информацию относительно угла поворота объекта. Если вал останавливается, то останавливается и передача импульсов. Основным рабочим параметром датчика является количество импульсов за один оборот. Мгновенную величину угла поворота объекта определяют посредством подсчёта импульсов от старта. Для вычисления угловой скорости объекта процессор в тахометре выполняет дифференцирование количества импульсов во времени, таким образом показывая сразу величину скорости, то есть число оборотов в минуту. Выходной сигнал имеет два канала, в которых идентичные последовательности импульсов сдвинуты на 90° относительно друг друга (парафазные импульсы), что позволяет определять направление вращения. Имеется также цифровой выход нулевой метки, который позволяет всегда рассчитать абсолютное положение вала.

Фотодетектор генерирует сигнал частотой, равной частоте следования кодовых элементов, в цифровой форме или аналоговый импульсный сигнал, который также может быть усилен и оцифрован. При добавлении второй пары "светодиод-фототранзистор" с угловым смещением относительно первой, соответствующим четверти периода сигнала, может быть получена вторая последовательность импульсов - канал Б с фазовым смещением относительно канала А на 90°. Инкрементальный энкодер, который использует три оптических датчика, позволяет одновременно удваивать разрешение при измерении положения и скорости и детектировать направление.

Рисунок 1

Абсолютные датчики углового положения каждому значению углового положения вала (преобразуемого угла) ставят в соответствие значение числового эквивалента, который формируется на выходе датчика, как правило, в виде сигнала цифрового кода. При этом указанное взаимно однозначное соответствие сохраняется, как при движении вала, так и при его неподвижном положении и не требует возвращения вала в начальную позицию. Таким образом, значение кода не теряется после выключения и включения питания датчика, восстанавливается после прохождения помехи или превышения допустимой скорости вращения вала, ограничиваемой правильным считыванием кода. Абсолютные энкодеры позволяют решать задачи прецизионных измерений не только величин угловых перемещений, но и без потери точности могут обеспечить «жесткую» координатную привязку различного рода позиционируемых объектов при их статическом положении.

Рис. Устройство абсолютного датчика углового положения

Рис. Упрощенное изображение измерительного лимба с 9-ти дорожечной кодовой шкалой изображено на рис. 1.

Формируемый осветителем 1,2 пучок лучей создаёт в плоскости анализирующей маски 4 теневое изображение кодовой шкалы 3. Анализирующая маска, представляет собой совокупность щелевых диафрагм, выделяющих необходимые для анализа участки изображения кодовой шкалы. За каждой диафрагмой по ходу лучей установлен дискретный фотоприемник, располагаемый в зоне теневого изображения соответствующей кольцевой дорожки кодовой шкалы, В распространённом случае считывающее фотоприемное устройство представляет собой анализирующую маску в виде одной узкой щелевой диафрагмы с установленной за ней линейкой фотодиодов 5.

Конструктивно абсолютный датчик включает в себя оптико-механический узел, оптико-электронное считывающее устройство, а также электронную схему выделения и обработки сигналов фотоприёмников.

Оптико-механический узел датчика представляет собой корпусную деталь с прецизионными направляющими, обеспечивающими вращательное движение вала и жестко связанного с ним измерительного лимба, центрированного по отношению к оси вращения вала.

Оптико-электронное считывающее устройство содержит узел осветителя и считывающее фотоприемное устройство (матрицу фотоприемников с установленной перед ней анализирующей маской), а также электронную схему выделения и обработки сигналов фотоприемников.

В общем случае, считывающее фотоприемное устройство содержит матрицу пространственно распределённых фото приемников с установленной перед ними анализирующей маской.

Точный отсчёт используется для преобразования в цифровой код в пределах одного оборота вала, а грубые - для счёта числа оборотов.

Основная характеристикой энкодера - количество импульсов на оборот.

Оптические энкодеры могут применяться в киноаппаратуре для контроля вращения валов МТЛ (зубчатых барабанов, обтюратора, наматывателя, тормозного устройства). Это актуально, если валы вращаются от автономных приводов. Инкрементальный энкодер используется только, если вал вращается непрерывно, а абсолютный может применен и для контроля вращения вала скачкового барабана.

В МТЛ с автономными приводами появляется возможность реверса, перехода из режима прывистого транспортирования в непрерывный для ускоренной перемотки. Такие МТЛ, например, используются в фильмсканерах, лабораторных кинопроекторах. Дополнительно в таких МТЛ обычно устанавливаются также датчики петли до и после фильмового канала (ультразвоковые или триангуляционные).

Дата добавления: 2014-01-11