Notesale: Turn your study into money

Document Preview

Extracts from the notes are below, to see the PDF you'll receive please use the links above

---

DIGITAL POSITION AND SPEED SENSORS
ЦИФРОВЫЕ ДАТЧИКИ ПОЛОЖЕНИЯ И СКОРОСТЕЙ
В настоящее время в системах, использующих микроЭВМ, широко
Currently, in systems using micro-computers, position sensors are widely
used, providing measurement and representation of angular and linear используются датчики положения, обеспечивающие измерение и
movements directly in the form of a digital code
...
Это позволяет существенно упростить процесс считывания
sensors, reduce the time of signal input to the microcomputer, increase the информации с датчиков положения, снизить время ввода сигнала в микроЭВМ,
повысить точность измерений, надежность и помехоустойчивость системы
accuracy of measurements, reliability and noise immunity of the control управления
...

Известны две разновидности датчиков положения, представляющих
There are two types of position sensors that represent measurement results in результаты измерений в цифровой форме: абсолютные преобразователи уголdigital form: absolute angle-code converters and accumulating angle meters
...
The encoding disks of these параллельный двоичный код, код Грея или двоично-десятичный код
...
7
...

стеклянной подложке (рис
...
13)
...
7
...
Кодирующий диск преобразователи «угол-

Fig
...
13
...
The principle of в современных преобразователях угол-код составляет 13–16 двоичных
разрядов
...
7
...

рис
...
13
...
The resolution of the преобразователя 4 и усилителя сигналов параллельно снимаемого кода
...
05 mm for linear and 5-20 angular seconds for circular Разрешающая способность датчика достигает 0,05 мм для линейных и 5–20
sensors and is determined by the possible density of drawing bar holes on the угловых секунд для круговых датчиков и определяется возможной плотностью
code mask
...


Кодовые датчики выдают информацию о перемещении в дискретной
Code sensors provide information about movement in a discrete form
...

Они могут работать в абсолютном режиме и по приращениям, как
can work in absolute mode and in increments, like pulse generators
...
В обоих случаях измеряемое перемещение разлагается
cases, the measured displacement is decomposed into quanta, the value of
на кванты, значение которых определяется разрешающей способностью датчиwhich is determined by the resolution of the sensor
...
Абсолютные датчики (например, кодовые, широко применяемые в роботах)
example, code sensors that are widely used in robots) provide complete выдают в каждый момент времени полную информацию об измеряемом
information about the measured movement at any given time
...

В общем случае кодовый датчик (рис
...
14), предназначенный для
In General, the code sensor (Fig
...
14), designed to measure angular
movements, contains one or more code disks 4, rotating together with the измерения угловых перемещений, содержит один или несколько кодовых
дисков 4, вращающихся вместе с объектом измерения, и в большинстве
object of measurement, and in most cases a photoelectric reader consisting of случаев фотоэлектрическое считывающее устройство, состоящее из
an led 5, a diaphragm 3, a phototransistor 2 and an amplifier 1
...
На дисках имеholes made in accordance with some code, such as binary
...
Таким образом, датчик в каждый момент времени выдает
кодированный сигнал, содержащий информацию об угле поворота объекта
...
This signal is transmitted to the decoding Этот сигнал после соответствующего усиления поступает на систему
system after appropriate amplification
...
Если требуется высокая разрешающая способность, то
robot's measuring system based on such sensors can be cumbersome and at the измерительная система робота, построенная на основе таких датчиков,
same time very expensive
...
Поэтому в
роботах также применяют инкрементальные датчики, работающие по
work in increments
...
Принцип их действия аналогичен принципу действия
sensors, but they are simpler in technical design
...
Так,
photoelectric sensor that measures rotation angles consists of a disk with инкрементальный датчик фотоэлектрического типа, измеряющий углы
evenly spaced holes and a simple reader
...
Однако измерительная система
such a sensor must contain a counter and a storage device (memory register)
...
The resolution of such sensors can reach several thousand pulses per объекта
...
If there is an additional synchronizing signal, this sensor can also скольких тысяч импульсов на один оборот
...
The speed is determined измеритель средней скорости объекта
...

импульсов в единицу времени
...
7
...
The principle of operation of the encoder

Рис
...
14
...
При
measured value, bandwidth, noise level, and so on are considered
...
δ < δmax, поскольку ошибку δ, вносимую
system, i
...
δ < δmax, δ as the error introduced into the system by sensor, cannot в систему датчиком, нельзя устранить такими
техническими средствами, как,
be solved with technologies such as, for example, the introduction of например, введение коррекции
...

Однако абсолютные датчики угла не отвечают двум основным
However, absolute angle sensors do not meet two basic requirements for требованиям, предъявляемым к информационным системам
...
They are quite large and weight ( 120×150 mm; 2
...
Кроме того,
kg)
...
Therefore, absolute angle converters are used промышленного робота (ПР), имеющего 3 - 4 степени подвижности
...

значительные размеры зоны обслуживания
...
As мгновенному угловому положению ротора датчика относительно начала
well as absolute digital angle sensors, accumulating converters, for example, отсчета, которое обычно отмечается нуль-имульсом
...
The difference оптической части с источником света, кодирующего диска и фотоприемников
...
Using one information track, a sequence of pulses is сдвинутых относительно друг друга на полсегмента
...
The value пропорциональных угловому положению кодирующего диска, а вторая служит

of the measured angle is determined by counting the number of pulses для определения направления вращения датчика
...

generated by the sensor
...
Например, импульсные
For example, pulse sensors that generate 8192 pulses per revolution have датчики, формирующие 8192 имульса за один оборот, имеют размеры  3832
dimensions of 38×32 mm and a mass of no more than 0
...
The accuracy мм и массу не более 0,2 кг
...
1 mm or higher
...

Накапливающие преобразователи угла могут служить и датчиками
Accumulating angle converters can also serve as angular velocity sensors
...
В этом случае осуществляется либо подсчет числа
this case, either the number of pulses generated by the sensor per unit of time импульсов, генерируемых датчиком за единицу времени, либо измеряется
is calculated, or the duration of the periods between pulses is measured by длительность периодов между импульсами путем подсчета количества
сигналов опорной частоты за этот период
...

Для измерения угловой скорости используют также абсолютные
The absolute coding converters described above are also used to measure the кодирующие преобразователи, описанные выше
...
In this case, the value of the angular velocity is determined скорости определяют методом цифрового дифференцирования выходных
by digitally differentiating the output signals of the angle-code sensor
...
На основе накапливающих и абсолютных датчиков
tachometers are built based on accumulating and absolute angle sensors
...

принцип действия которых будет рассмотрен ниже
...
Пошаговый энкодер периодически
mechanism
...
Этот тип
corresponding to the angle of rotation of the shaft
...
The энкодеров, в отличие от абсолютных, не формирует выходные импульсы, когда
его вал находится в покое
...

перемещения вала
...
Диск пошагового энкодера подразделен на точно
circuit
...
Количество отметок определяет количество
marks
...

импульсов за один оборот
...

90 degrees in 250 pulses
...
By considering the interval between the pulses and the encoder импульсов или определять ускорение
...
The type of encoder with a определить направление вращения вала (по-, или против часовой стрелки)
...
A higher resolution (two or four times) оборота
...
Канал A и B генерирует импульсы с
Channel A and B generate pulses with phases offset relative to each other by фазами, смещенными относительно друг друга на 90 градусов
...

ABSOLUTE ENCODER
АБСОЛЮТНЫЙ ЭНКОДЕР
Измерительная система абсолютного энкодера состоит из поворотной
The absolute encoder measuring system consists of a rotary axis mounted on
two high-precision bearings, a code disk mounted on the axis, as well as an оси, монтированной на двух высокопрецизионных подшипниках, кодового
диска, установленного на ось, а также опто-электронной считывающей
opto-electronic reading matrix and a signal processing circuit
...
В качестве источника света служит
is an led whose infrared rays Shine through the code disk and fall on the светодиод, инфракрасные лучи которого просвечивают кодовый диск и
phototransistor matrix located on the reverse side of the code disk
...
При каждом шаге углового положения кодового диска темные
участки кода предотвращают попадание света на те или иные фототранзисторы
light from entering certain phototransistors of the phototransistor matrix
...
Таким образом, темные - светлые участки каждой
this way, the dark - light sections of each track will be displayed on the из дорожек будут отображены на фототранзисторной матрице и преобразованы
phototransistor matrix and converted into electrical signals
...
Электрические сигналы, в свою очередь,
in turn, are prepared by operational amplifiers and output tribers for output as подготавливаются операционными усилителями и выходными трайберами для
выдачи в виде n -бит бинарного сигнала
...
Changes in the intensity of the light source are registered светового потока регистрируются с помощью дополнительного сенсора и
using an additional sensor and compensated by an electronic circuit
...


Single-turn encoder
Однооборотный энкодер
Однооборотными
(Single-Turn ) датчиками называются датчики,
Single-Turn sensors are sensors that produce absolute values within a single
turn, i
...
within a 360° radius
...
в радиусе
360°
...
These sensors are mainly used for опять с его начального значения
...

eccentric crank presses, etc
...
7
...
Single-turn encoder device

Рис
...
15
...
Например, при линейных
revolutions
...
In this штанги, применение однооборотных датчиков является неприемлемым
...
e
...
своего рода редуктора из нескольких кодовых оптических дисков, образуя,
consisting of several optical code disks, thus forming a multi-turn encoder
...


Fig
...
16
...
7
...
Устройство многооборотного энкодера

How the absolute encoder works
Принцип работы абсолютного энкодера
Absolute encoder refers to a type of encoder that executes a unique code for Абсолютный энкодер относится к типу энкодеров, который выполняет
each shaft position
...
В отличие от инкрементного
needed since the angle of rotation is always known
...

Абсолютный энкодер формирует сигнал как во время вращения, так и в режиме
generates a signal both during rotation and at rest
...
Диск абсолютного энкодера отличается от диска пошагового энкодера,
differs from the step-by-step encoder disk because it has several concentric так как имеет несколько концентрических дорожек
...
Each track is formed by a unique binary code for the position of the формируется уникальный двоичный код для конкретной позиции вала
...


Fig
...
17
...
7
...
Кодовый диск абсолютного энкодера
Абсолютный
энкодер
не теряет своего значения при потере питания и не
The absolute encoder does not lose its value when power is lost and does not require
требует
возвращения
в
начальную позицию
...
The absolute encoder signal is not subject to
подвержен помехам и для него не требуется точная установка вала
...
In addition, even if the
даже если кодированный сигнал не может быть прочитан энкодером, если,
encoded signal cannot be read by the encoder, if, for example, the shaft rotates too например, вал вращается слишком быстро, правильный угол вращения будет
fast, the correct rotation angle will be registered when the rotation speed decreases
...

устойчив к вибрациям

---