Выбор датчика положения и определение передаточного отношения редуктора для датчика положения

Датчики положения выбирают с учетом требований по обеспечению заданных погрешности позиционирования и диапазона перемещения исполнительного органа рабочего механизма.

Передаточное отношение редуктора, установленного между выходным валом исполнительного органа рабочего механизма и датчиком положения выбирают в такой последовательности:

- находят перемещение исполнительного органа рабочего механизма S_i;

- выбирают датчик положения;

- определяют величину перемещения и скорость исполнительного органа рабочего механизма;

- вычисляют передаточное отношение редуктора к датчику положения.

Диапазон перемещения исполнительного органа рабочего механизма обычно указан в техническом задании на проектирование.

Параметры некоторых типов датчиков положения для следящих систем ЭП приведены в табл. 18.

Датчик положения выбирают исходя из оценки достижимой погрешности позиционирования, которая определяется по формуле

SK_Δ/(D_пΔ_доп), (311)

где S – перемещение исполнительного органа рабочего механизма, мм;

D_п– число дискрет датчика (см. табл.18); 1/D_п –разрешающая способность датчика;

K_Δ=1,5-3 - коэффициент, учитывающий качество измерительных цепей системы управления, причем бóльшие значения K_Δ соответствуют аналоговым системам управления;

Δ_доп – допустимая по техническому заданию погрешность позиционирования исполнительного органа рабочего механизма, мм.

При использовании импульсных датчиков положения, с помощью которых можно получить очень высокую точность позиционирования, платы системы управления должны быть выполнены с энергозащищенной памятью, сохраняющей информацию о положении исполнительного органа в момент аварийного отключения питания системы управления.

При выборе места установки датчика положения необходимо выполнение следующих условий:

- величина приведённого от ЭД к датчику положения люфта должна быть меньше дискреты датчика положения;

- в кинематической цепи, связывающей ЭД и датчик положения, должны отсутствовать элементы с пониженной механической жёсткостью.

Исходя из этих условий, предпочтительно осуществлять связь вала датчика с валом ЭД непосредственно или через специальный редуктор (мультипликатор).

Таблица 18. Паспортные данные датчиков положения

В случае установки датчика положения на выходе кинематической цепи ЭД-исполнительный орган рабочего механизма необходим редуктор, передаточное отношение которого i_дп определяется по формуле

i_дп=φ_м /φ_д ;

φ_д ≤ φ_дп

где φ_м- диапазон перемещения исполнительного органа рабочего механизма, с которого передаётся движение на датчик;

φ_д - диапазон перемещения датчика;

φ_дп– диапазон перемещения датчика по паспорту.

Необходимо выполнить проверку частоты вращения датчика.

n_дат=n_дв/(i_дпi_м) n_{дат. п},

где n_дат– частота вращения датчика, об/мин;

n_дв– мксимальная частота вращения ЭД, об/мин;

i_м– предаточное отношение от ЭД до звена механизма, с которого передается вращение на датчик;

n_{дат. п}–допустимая частота вращения датчика по паспорту;

i_дп– передаточное отношение датчика.

Если датчик положения соединен непосредственно с валом ЭД через редуктор с передаточным отношением i_дп, то скорость вращения датчика положения определяется по формуле

n_дат=n_дв/i_дп n_дат.п

Задача 42:

Выбрать датчик и определить передаточное отношение механизма поворота робота “Универсал 60”, если дано: угол поворота равен 360⁰, вылет схвата от оси поворота 2000 мм, погрешность позиционирования 3мм; скорость вращения двигателя n_дв=800 об/мин; передаточное отношение редуктора, установленного между ЭД и исполнительным органом рабочего механизма i_м =80.

Решение:

Примем кинематическую схему ЭП, в которой датчик положения соединен с валом ЭД через редуктор с передаточным отношением i_дп.

Исполнительный органа рабочего механизма перемещается по окружности, длина которой составляет его путь перемещения: S=2πR=2π∙2000=12560 мм.

Выбираем датчик ППМЛ с разрешающей способностью 10000 дискрет. Примем значение K_Δ=1,5.

Определяем погрешность позиционирования, которая будет обеспечена при применении этого датчика, и сравниваем её с заданной точностью позиционирования

Δ=SK_Δ/D_п=12560∙1,5/10000=1,88 <3мм.

Датчик ППМЛ удовлетворяет требованиям по точности позиционирования.

Угол поворота входного вала редуктора датчика положения равен углу поворота вала ЭД

φ_дв=φ_выхi_пм=360^о·80=28800^о=80 полных оборотов.

Предельный диапазон перемещения датчика положения типа ППИЛ составляет 20 оборотов. Принимаем рабочий диапазон перемещения датчика положения равным 19 оборотов. В этом случае передаточное отношение редуктора для датчика положения равно

i_дп= φ_дв/φ_дп=80/19=4,21.

Далее следует определить частоту вращения датчика положения

n_дат=n_дв/i_дп=800/4,21=190 об/мин.

Допустимая частота вращения датчика положения типа ППМЛ (см. табл.18) составляет 200 об/мин.

Вывод: выбранный датчик положения удовлетворяет требованиям по обеспечению точности измерения перемещения и допустимой скорости вращения.

Вопросы для самоконтроля

1. Перечислите основные типы полупроводниковых вентилей, которые применяются в силовых схемах усилителей мощности современных ЭП, дайте краткую характеристику их параметров.

2. Перечислите основные типы датчиков напряжения, проведите сравнительную оценку их характеристик.

3. Перечислите основные типы датчиков скорости, дайте сравнительную оценку их характеристик.

4. Перечислите основные типы датчиков углового положения, дайте сравнительную оценку их характеристик.