Студопедия

КАТЕГОРИИ:


Архитектура-(3434)Астрономия-(809)Биология-(7483)Биотехнологии-(1457)Военное дело-(14632)Высокие технологии-(1363)География-(913)Геология-(1438)Государство-(451)Демография-(1065)Дом-(47672)Журналистика и СМИ-(912)Изобретательство-(14524)Иностранные языки-(4268)Информатика-(17799)Искусство-(1338)История-(13644)Компьютеры-(11121)Косметика-(55)Кулинария-(373)Культура-(8427)Лингвистика-(374)Литература-(1642)Маркетинг-(23702)Математика-(16968)Машиностроение-(1700)Медицина-(12668)Менеджмент-(24684)Механика-(15423)Науковедение-(506)Образование-(11852)Охрана труда-(3308)Педагогика-(5571)Полиграфия-(1312)Политика-(7869)Право-(5454)Приборостроение-(1369)Программирование-(2801)Производство-(97182)Промышленность-(8706)Психология-(18388)Религия-(3217)Связь-(10668)Сельское хозяйство-(299)Социология-(6455)Спорт-(42831)Строительство-(4793)Торговля-(5050)Транспорт-(2929)Туризм-(1568)Физика-(3942)Философия-(17015)Финансы-(26596)Химия-(22929)Экология-(12095)Экономика-(9961)Электроника-(8441)Электротехника-(4623)Энергетика-(12629)Юриспруденция-(1492)Ядерная техника-(1748)

Инерционные датчики ускорения, скорости, положения


К механическим инерционным датчикам необходимо отнести датчики ускорений.

Наиболее распространенным исполнением датчика ускорения является датчик сейсмического типа, отличительной особенностью которого является отсутствие связи с неподвижной опорой (рис. 10.37, а).

Датчик состоит из корпуса, которому сообщается входное перемещение х со скоростью dx/dt = x' = v и ускорением 2/dt2 = х'' = а, инерционной массой m, кг, упруго связанной с корпусом через систему пружин с жесткостью К, Н/м, и через демпфер, создающий вязкое трение R, Н с/м. Взаимное перемещение у массы и корпуса преобразуется с помощью датчика перемещения любого типа в выходной сигнал.

 

Рис. 10.37. Датчики ускорения и угловой скорости:
а – схема датчика ускорения с инерционной массой (1 – корпус; 2 – демпфер; 3 – масса; 4 – пружина; 5 – выходной (резистивный или другого типа) преобразователь; х – перемещение корпуса; y – перемещение массы относительно корпуса); б – гироскопический датчик углововых скорости, ускорения (1 – наружная рамка; 2 – внутренняя рамка; 3 – ротор: 4 – противодействуюшие пружины; 5 – выходной (резистивный или другого типа) преобразователь)

Уравнение движения системы имеет вид

,

где Т1 = m/R; T2 = R/K или в операторной форме

.

Из этого уравнения следует, что перемещение у массы относительно корпуса пропорционально ускорению а = р2 х корпуса.

Расширение частотного диапазона работы сейсмических датчиков может быть осуществлено выбором соответствующих собственной частоты колебаний и коэффициента демпфирования, однако этот путь в ряде случаев приводит к утяжелению конструкции и понижению надежности. Более предпочтительной иногда является электрическая коррекция характеристик, осуществляемая добавлением специальных корректирующих звеньев.

Рассмотрим рис. 10.37, б. Центробежная сила, действующая на тело массой m, движущееся со скоростью v по радиусу r, определяется по формуле

,

где ω – угловая скорость, ω = v/r = πn/30.

Использование этого уравнения берется в основу построения датчиков угловой скорости. Расчет их сводится к определению усилия или перемещения, передаваемого исполнительному органу. Погрешности центробежных механизмов определяются трением в шарнирах и температурными изменениями размеров и упругих свойств элементов.

Поворот гироскопа со скоростью ω относительно оси Y вызывает появление гироскопического момента относительно оси Z, т.е.

MZ = JΩω,

где J – момент инерции ротора; Ω – угловая скорость ротора. Из этого соотношения следует, что датчик угловой скорости может быть выполнен в виде гироскопа, дополненного преобразователем момента МZ в выходной сигнал.



На рис. 10.37, б приведена схема гироскопического датчика скорости с реостатным или иным другим выходным преобразователем. Противодействующий момент создается пружинами.

Угол поворота рамки 2 гироскопа со щеткой определяется как

,

где К – жесткость пружины; ρ – расстояние от оси Z до пружины.

Погрешности датчика определяются сухим трением в подшипниках.

Отличительной особенностью гироскопического датчика является то, что он реагирует на угловую скорость, не требуя связи с неподвижной опорой. На этой особенности и основаны области применения датчика: он используется для измерения скоростей поворота или крена подвижных объектов – самолетов, кораблей и т.д.

Свободный гироскоп позволяет определить положение объекта в пространстве, что широко используется в технике.

Контрольные вопросы

1. Сравните по точностным показателям и диапазону применения средства измерения положения, скорости, ускорения.

2. Выделите области применения электромашинных датчиков положения: сельсинов, вращающих трансформаторов, редуктоси­нов, индуктосинов.

3. Приведите примеры применения кодовых датчиков положения, работающих в коде Грея.

4. Особенности применения датчика положения ротора для вентиль­ных двигателей.

5. Каким образом в фотоэлектрических датчиках положения и ско­рости определяется направление перемещения, исправность кана­лов, повышается разрешающая способность?

6. Области применения тахогенераторов переменного и постоянного тока.

7. Принцип действия инерционных датчиков положения, скорости, ускорения.

8. Назовите фирмы, выпускающие промышленные средства измере­ния положения, скорости, ускорения.

9. Какие тенденции развития средств измерения положения, ско­рости, ускорения для современных микропроцессорных систем автоматизации?

 

<== предыдущая лекция | следующая лекция ==>
Импульсные датчики скорости | Метрологическое обеспечение измерений

Дата добавления: 2014-01-03; Просмотров: 435; Нарушение авторских прав?


Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет



ПОИСК ПО САЙТУ:


Рекомендуемые страницы:

studopedia.su - Студопедия (2013 - 2020) год. Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав! Последнее добавление
Генерация страницы за: 0.003 сек.