ФГБОУ ВПО

«Воронежский государственный технический университет»

Кафедра электропривода, автоматики и управления

в технических системах

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

по выполнению лабораторных работ № 1-3 по дисциплине

«Информационные устройства и системы

в робототехнике»

для студентов направления

15.03.06 «Мехатроника и робототехника»

(профиль «Промышленная и специальная робототехника»)

очной формы обучения

Воронеж 2015

Составитель канд. техн. наук В.А.Трубецкой

УДК 621:338(075)

Методические указания по выполнению лабораторных работ № 1-3 по дисциплине «Информационные устройства и системы в робототехнике» для студентов направления 15.03.06 «Мехатроника и робототехника» (профиль «Промышленная и специальная робототехника») очной формы обучения/ ФГБОУ ВПО «Воронежский государственный технический университет»; сост. В.А. Трубецкой. Воронеж, 2015. – 32 с.

Методические указания предусматривают систематизацию, закрепление и расширение теоретических знаний студентов по дисциплине «Информационные устройства и системы в робототехнике» и формирование практических навыков по расчету и выбору датчиков информационных систем, а также исследованию их характеристик.

Методические указания подготовлены в электронном виде в текстовом редакторе WORD и содержатся в файле МУИ ЛР 1-3.doc.

Ил. 9. Библиогр.: 2 назв.

Рецензент канд. техн. наук, доц. А.К. Муконин

Ответственный за выпуск зав. кафедрой д-р техн. наук, проф. В.Л. Бурковский

Издается по решению редакционно-издательского совета Воронежского государственного технического университета

© ФГБОУ ВПО «Воронежский государственный технический университет», 2015

Лабораторная работа № 1

ИССЛЕДОВАНИЕ ХАРАКТЕРИСТИК КОЛЛЕКТОРНОГО ТАХОГЕНЕРАТОРА И ПОМЕХОЗАЩИЩЕННОГО КАНАЛА СВЯЗИ

1. Цель работы

1.1. Изучить выходные характеристики коллекторных тахогенераторов и их погрешности.

1.2. Изучить способы регистрации электромагнитных помех, воздействующих на канал связи.

1.3. Исследовать основные характеристики информационного канала с тахогенератором при различных уровнях шумов.

2. Теоретические сведения

2.1. Краткий обзор тахогенераторов

В качестве датчиков скорости (датчики внутренней информации ПР) в промышленности находят применение тахогенераторы (ТГ) постоянного и переменного тока разнообразных систем и конструкций. Среднее и действующее значение напряжений ТГ всех видов, пропорционально частоте вращения , но формы сигналов в зависимости от типа машины значительно отличаются. При использовании ТГ важное, а иногда решающее значение имеет форма выходного напряжения.

Для реализации обратной связи по скорости из разных видов ТГ более широко применяют ТГ постоянного тока. Это следует объяснять тем, что большинство регуляторов в электроприводах имеют вход на постоянном токе. В большинстве исполнительных систем промышленных роботов (ПР) используются двигатели постоянного тока. Заводы-изготовители при комплектных поставках предпочитают иметь ТГ такого же типа, как и двигатель. Характерными в этом отношении являются агрегаты малой мощности, у которых якори двигателя и ТГ установлены на одном валу. Имеет значение также относительно малая чувствительность цепей измерения на постоянном токе к влиянию внешних магнитных полей.

Номинальные частоты большинства ТГ постоянного тока не превышают 2000 об/мин, но по центробежной устойчивости предусматривается запас 2,5-3 раза и более, при этом учитыва­ется вероятность «разноса» привода постоянного тока. Некото­рые типы ТГ (ТМГ, СЛ...) допускают продолжительную работу при частотах вращения 3500-4000 об/мин и напряжениях на яко­ре до 300 В. На быстроходных агрегатах находят применение ТГ типов ТГП ( n_max = 7000 об/мин ) и ТДР.

Учтём: максимальные напряжения таких ТГ лежат в пределах 50-80 В. В связи с малой плотностью тока для ТГ целесообразно применять щетки с высоким активным сопротивлением. Основное внимание уделяется износостойкости и плавности хода. Качественные щетки с правильно подобранным давлением при непрерывной работе могут служить (4-8)·10³ ч (6-9 мес.). Некоторые фирмы гарантируют работу щеток без замены на протяжении 10000-20000 часов. Износ щеток повышается с увеличением линейной скорости коллектора и под влиянием вибраций. По показаниям износа щеток ТГ на своих подшипниках имеют значительные преимущества по сравнению со встроенными конструкциями.

Прецизионные ТГ (ПТГ), к которым предъявляются жесткие требования по уровню пульсаций и стабильности характеристик существенно отличаются от серийных машин, по конструкции, качеству материалов и классу изготовления. В целях расширения объема поставок и удовлетворения требований различных заказчиков изготовляют прецизионные ТГ широкой номенклатуры. Большие габариты ТГ иногда обосновывают стремлением повысить выходное напряжение. Вместе с тем современные САУ работают при мощностях информационных систем до 1-6 Вт. Верхние пределы номинальных скоростей ТГ снижаются при увеличении габаритов, но любой ТГ пригоден для использования при низких частотах вращения 10-100 об/мин. Известно, что начиная с ТГ массой 6-10 кг и кончая более крупными, технология и возможности изготовления симметричных деталей практически одинаковы. Краткий сравнительный анализ показывает, что увеличение массы ТГ не дает заметного увеличения качества выходного сигнала, а по размерам электропривода, удобству эксплуатации, износостойкости щеток и подшипников целесообразно выбирать ТГ меньших габаритов.

2.2. Принцип действия, основные характеристики, погрешности ТГ постоянного тока.

Конструктивно ТГ постоянного тока подобны двигателям постоянного тока с независимым возбуждением. При неизмененном токе возбуждения ,т.е. при неизменном потоке Ф ЭДС ТГ пропорциональна частоте вращения

(1)

Выходное напряжение ТГ

(2)

Из выражения (1) и (2) уравнение выходной характеристики ТГ имеет вид:

(3)

Выражение (3) можно записать в виде

(4)

где U - мгновенное значение пульсирующего или выпрямленного напряжения; Т - время (период) одного оборота якоря ТГ.