
- •Томск – 2010 Содержание:
- •Введение
- •Автоматизированный электропривод
- •Механические характеристики электродвигателей
- •Механические характеристики производственных механизмов
- •Механическая характеристика электродвигателя и производственного механизма
- •Механика электропривода
- •Управление движением электропривода
- •Механические характеристики
- •Регулирование координат электропривода
- •3.1. Основные уравнения
- •3.4 Характеристики и режимы при последовательном возбуждении
- •3.5. Номинальный режим. Допустимые значения координат
- •3.6. Регулирование координат в разомкнутых структурах
- •3.7 Регулирование координат в замкнутых структурах
- •3.8 Технические реализации. Применения
- •Силовые схемы электропривода постоянного тока
- •3. Вентильные преобразователи напряжения постоянного тока
- •Датчики положения
- •16.8. Потенциометрические преобразователи
- •Индукционные машины систем синхронной связи - сельсины
- •16.6. Фотоэлектрические преобразователи
- •Вращающиеся трансформаторы
- •Глава 18. Системы отсчета и передачи угла
- •Датчики скорости - тахогенераторы
- •19.5. Фотоимпульсные измерители частоты вращения
- •Датчики тока и потокосцепления
- •Формирование механических характеристик электродвигателей с помощью обратных связей по выходным координатам
- •Корректирующие устройства
- •23.1. Активные корректирующие устройства
- •23.2. Пассивные корректирующие устройства
- •23.3. Цифровые корректирующие устройства
- •23.4. Параллельные корректирующие устройства
- •23.5. Нелинейные и псевдолинейные корректирующие устройства
- •28.2. Последовательные цифровые корректирующие звенья
- •28.3. Параллельные корректирующие звенья
- •28.4. Динамические регуляторы
- •Вентильные электроприводы
- •11 1. Вентильные электродвигатели систем автоматического регулирования
- •11.2. Момент вращения вентильного электродвигателя
- •11.3. Силовые схемы вентильных электроприводов
- •11.4. Передаточная функция вентильного электродвигателя
- •Лекция 13 шаговые двигатели Общие сведения о шаговых двигателях
- •Реверсивные шаговые двигатели
- •Режимы работы и характеристики
- •Силовые схемы шагового электропривода
- •9.1. Асинхронные электродвигатели систем автоматического регулирования
- •9 .2. Расчетная схема и дифференциальные уравнения
- •9.3. Уравнения состояния и структурная схема асинхронного электродвигателя
- •9.4. Передаточная функция асинхронного электродвигателя
- •9.5. Вращающий (электромагнитный) момент асинхронного
- •9.6. Режимы работы асинхронных машин
- •6.4. Автономные управляемые инверторы
- •Электропривод "РэмТэк-03"
Датчики положения
16.8. Потенциометрические преобразователи
Резистивные датчики (потенциометры)
отличаются тем, что их подвижный
скользящий контакт связан с элементом,
перемещение которого контролируется.
Обычно потенциометры выполняются
изолированным проводом из сплавов,
обладающих повышенной коррозионной
стойкостью и износоустойчивостью
(манганин, константан, нихром, хровангал).
В особых случаях в сплав входят платина,
иридий, индий, серебро, золото. Формы
каскадов могут быть очень разнообразны:
в виде пластины, цилиндра, кольца [27, 54,
60, 65, 71, 75, 175]. Если сечение каркаса, на
который намотана спираль резистора,
одинаково, то сопротивление датчика
изменяется пропорционально перемещению:
ходу
- при линейном перемещении контакта,
углу
-при вращающемся скользящем контакте.
Потенциометры характеризуются
следующими параметрами: величиной
омического сопротивления резистивного
элемента, линейностью выходной
характеристики, стабильностью
сопротивления и режима работы, мощностью
рассеяния, скоростью вращения и
сроком службы. Возможные схемы включения
датчиков представлены на рис. (16.17)
[205].
Наиболее широко применяется потенциометрическая схема рис. (16.17, б). Если входное сопротивление измерительной схемы велико., то выходное напряжение зависит только от значения контролируемого параметра (см. кривая 1 рис. 16.18)
(16.16)
При реальных входных сопротивлениях измерительной системы выходная характеристика нелинейная (кривая 2) [66]. При отношении входного сопротивления нагрузки к полному сопротивлению потенциометра 10-100, нелинейность выходной характеристики составляет (3-0,1)% соответственно. На практике пользуются линеаризованной выходной характеристикой потенциометра (кривая 3), которая проходит через
точку максимального хода движка потенциометра (точка А). В датчике по схеме рис. (16.17, в) при перемещении скользящего контакта относительно центральной точки меняется полярность выходного сигнала.
Для повышения чувствительности датчиков
желательно увеличение напряжения
питания
,
однако при этом растет мощность,
рассеиваемая датчиком. Для обеспечения
стабильности работы резистивные датчики
должны иметь сопротивление, превышающее
1000 Ом. Большинство потенциометров имеют
общее сопротивление в пределах
500-100000 Ом. Общее сопротивление многооборотных
проволочных потенциометров достигает
500-25000 Ком.
Значения номинальных сопротивлений
стандартизовано. Согласно ГОСТ 10318-74
установлено шесть рядов Е6, Е12, Е48, Е96,
Е192. Цифра при Е указывает число номинальных
величин в ряду. Например, в ряду Е6
значения номинальных сопротивлений
соответствуют числам 1,0; 1,5; 2,2; 3,3; 4,7 и
6,8, умноженным на
,
где n - целое число.
Основной недостаток проволочных датчиков - ступенчатость выходной характеристики из-за дискретного изменения сопротивления при перемещении щетки движка от витка к витку. Срок службы потенциометра зависит от скорости вращения оси движка и его контактного давления на обмотку. Потенциометр безотказно работает при скоростях вращения не превышающих 100-150 об/мин. Срок службы потенциометров составляет 1-2 млн. циклов.
Потенциометры, применяемые в системах автоматического регулирования, могут быть подразделены на следующие классы точности:
0,01-0,02 - высокоточные, имеют погрешность не более 0,02%;
0,05 - повышенной точности, имеют погрешность 0,05%;
0,1 - средней точности, имеют погрешность 0,1%;
0,2 - нормальной точности, имеют погрешность 0,2%.
В последние годы появились пленочные потенциометры, которые выполняются в виде тонкой резистивной металлической или угольной токопроводящей пленки; например, из родия, нанесенной на изоляционную подложку (например, стекло). Погрешность пленочных потенциометров не превышает 0,01%. На базе пленочных потенциометров создан ряд прецизионных функциональных потенциометров [14, 60]. Разработаны потенциометры с металлокерамическим резистивным элементом и с пленками на основе проводящих пластиков [54].
Потенциометрические датчики применяются
в системах передачи угла. Диапазон
измерения линейных перемещений составляет
от нескольких мм до десятков метров,
угловых перемещений - от нескольких
градусов до 360°. При измерении больших
перемещений используются многооборотные
потенциометрические датчики. Разрешающая
способность потенциометрических
преобразователей составляет
величины хода рабочего органа. Например,
при величине хода 100 мм точность
позиционирования может составить 0,01
мм [37].
Многооборотные потенциометры выполняют на 3, 10, 15, 25 и 40 оборотов, соответственно угол поворота движка составляет от 1080 до 14 400 градусов. Появление многооборотных потенциометров позволило значительно повысить точность и надежность работы, но это не значит, что они полностью вытеснят однооборотные потенциометры [60]. Различные малогабаритные однооборотные датчики угла поворота типа МУ, ПЛ, ПД, ПП, ДУП описаны в [71]. Ряд сведений о потенциометрических датчиках представлено в табл. 30.10. Широко используются потенциометрические датчики типа СП4-8. Данные о потенциометрах зарубежных фирм представлены в [54, 175]. Измерительные системы на базе потенциометрических преобразователей приведены в [150, 175, 195].
Потенциометрические датчики рассматриваются как безынерционные элементы с коэффициентом передачи К, характеризующим крутизну выходной характеристики.
Однако, потенциометрические преобразователи, несмотря на их простоту и малые габариты, находят все меньшее распространение из-за наличия скользящего контакта, снижающего надежность устройства и ограничивающего срок службы.