2.2 Описание элементов следящего электропривода

2.2.1 Преобразователь ве-178 а

Оршанский инструментальный завод выпускает датчик угловых перемещений фотоэлектрический ВЕ-178 А (Z-2500).

Преобразователь служит для преобразования угловых перемещений в электрические импульсы и предназначается для информационной связи по положению между позиционируемым объектом и устройством числового программного управления (УЧПУ) или устройством цифровой индикации (УЦИ). Внешний вид преобразователя и его габаритные размеры приведены на рисунке 2.2.1.1 Основные технические характеристики преобразователя приведены в таблицу 2.2.1.1

Рисунок 2.2.1.1 – датчик угловых перемещений фотоэлектрический ВЕ-178 А (Z-2500) и габаритные размеры.

Таблица 2.2.1.1 - Технические характеристики преобразователя угловых перемещений ВЕ-178 А.

Число штрихов измерительного лимба	2500
Максимальная скорость вращения вала	6000 мин-1
Сигналы на выходе	А B C
Допустимая нагрузка на вал	радиальная 10 Н, осевая 5 H
Масса	0,4 кг
Степень защиты	IP54
Рабочая температура	0….40оС
Напряжения питания	5В±5%
Ток потребления	150 мА
Число импульсов	2500
Максимальная частота выходного сигнала	100 кГц
Форма импульсов	Прямоугольная

Преобразователи угловых перемещений (фотоэлектрические) осуществляют преобразование измеряемого перемещения в последовательность электрических сигналов, содержащих информацию о величине и направлении этих перемещений для последующей обработки в сервоприводах или системах с ЧПУ.

В частности преобразователи угловых перемещений могут применяться в измерительных системах, системах программного управления станков и механизмов при определении угловых размеров, перемещений на поворотных рабочих столах, делительных устройствах, антеннах и другом оборудовании.

Принцип работы преобразователей основан на фотоэлектрическом считывании растровых и кодовых сопряжений. В состав преобразователя входит растровое измерительное звено, состоящее из подвижного измерительного растра 1 и неподвижного индикаторного растрового анализатора 2. В состав растрового анализатора входят 4 поля считывания каждое из которых имеет пространственный сдвиг относительно предыдущего на 1/4 периода растра. Параллельный световой поток, сформированный конденсором 7 осветителя 3, проходя через растровое сопряжение, анализируется 4x квадрантным фотоприемником 6.

Соединенные соответствующим образом фотоприемники позволяют получить два ортогональных токовых сигнала Ia и Ib, постоянная составляющая которых не зависит от уровня освещенности. Наличие двух ортогональных измерительных сигналов позволяет определить направление перемещении и повысить разрешающую способность преобразователей при обработке этих сигналов в электронных блоках преобразователей.

Рисунок 2.2.1.2 – Принцип действия фотоэлектрического датчика

Из рис. 2.2.1.3 видно, что сигнал Ia опережает сигнал Ib при вращении по часовой стрелке измерительного лимба, жестко связанного с валом преобразователя.

Рисунок 2.2.1.3 – Выходные сигналы датчика

Кроме измерительных сигналов перемещения преобразователь имеет сигнал референтной метки. Этот сигнал, показанный на рисунке 2.14. как IR, вырабатывается, в общем случае, один раз за оборот вала и позволяет использовать преобразователь как датчик положения. При полном совпадении аналогичных кодовых растров Д и Б световой поток, принимаемый одной из секций фотоприемника 5 в 3-4 раза больше, чем при любом другом взаимном положении этих кодовых растров.

Ширина сигнала референтной метки по уровню 1/2 от ее амплитуды не превышает периода одного из сигналов перемещения. Для фиксирования этого уровня вне зависимости от интенсивности осветителя 4 организован опорный сигнал: световой поток осветителя 4 через диафрагму Г поступает на вторую секцию фотоприемника 5.

Если требуется определить положение вала преобразователя внутри полного оборота, используется система пространственно-кодированных референтных меток либо вместо референтных меток наносится специальный однодорожечный код положения (квазиабсолютный датчик).