фЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ
ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ
ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ
«ИЖЕВСКИЙ ГОСУДАСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»
мАГИСТРАТУРА
Реферат
на тему:
«Методология построения измерительных преобразователей угловых перемещений »
Выполнил
Студент группы М-1-91-1 ____________________ ___________ Малютин Д.В.
(личная подпись) (дата)
Проверил
Доктор технических наук,
профессор ____________________ ___________ Миловзоров Г.В.
(личная подпись) (дата)
Ижевск - 2011 г.
Содержание
Введение 3
Резистивные датчики угла поворота 4
Дифференциальный емкостной датчик угловых перемещений 5
Магнитный датчик угла поворота 8
Абсолютные датчики углового положения, энкодеры 9
Заключение 14
Список литературы 15
Введение
В современной технике широко используются датчики для измерения различных физических величин. Одной из таких величин является угол поворота. Такие датчики используются в промышленности (станки с ЧПУ), автомобилестроении (положение дроссельной заслонки, педаль акселератора), в бытовой промышленности (игровые приставки, стиральные машины, проигрыватели).
Принцип работы датчиков может основываться на изменении следующих физических величинах:
-
Сопротивление
-
Емкость
-
Направление магнитной индукции
-
Прохождение ИК лучей через кодовую шкалу
Описанные выше принципы работы датчиков угла поворота будут рассмотрены в реферате.
Резистивные датчики угла поворота
В принципе, любой переменный резистор является таким датчиком по определению (Рис.1). Нормируется только функция угла, линейная или экспоненциальная. Кроме того, существуют прецизионные резистивные датчики угла поворота с разрешением лучше угловой минуты.
Рисунок 1 Переменный резистор СП-1
Методика измерения заключается в подключении датчика по схеме делителя напряжения (Рис.2)
Рисунок 2 Схема делителя напряжения
При этом Uвых рассчитывается по формуле:
Дифференциальный емкостной датчик угловых перемещений
В качестве чувствительного элемента емкостного датчика угла поворота используется дифференциальный конденсатор. Его конструкция может быть достаточно произвольной. Варианты представлены на рис. 3,4. Емкость каждого из плеч может быть небольшой - порядка десяти пикофарад, но необходимо, чтобы относительное изменение емкостей было как можно большим.
Рисунок 3 Конструкция чувствительного элемента емкостного датчика угла отклонения зеркала сканера: 1 - основание сканера, 2 - зеркало сканера на торсионе (соединено с общим проводом), 3 - пластины дифференциального конденсатора (изолированы от основания и зеркала).
Рисунок 4 Конструкция чувствительного элемента емкостного датчика угла поворота:
1 - крепежный винт, 2 - статор (стеклотекстолит), 3 - обкладки статора (медная фольга), 4 - изолирующая прокладка (полиэтиленовая пленка толщиной 0.1 мм), 5 - обкладки ротора, соединенные перемычкой (медная фольга), 6 - ротор (стеклотекстолит), 7 - гайка.
Конструкция электронной части
Рисунок 5 Схема включения емкостного датчика
Электронный преобразователь сигнала емкостного датчика угла поворота выполнен по схеме (рис. 5) . На микросхеме DA1 (КР574УД1) собран задающий синусоидальный RC-генератор с мостом Вина-Робинсона. Частота генератора, примерно равная 100 кГц, определяется элементами R1C1R2C2 (R1=R2, C1=C2). Стабилизация амплитуды колебаний осуществляется с помощью нелинейного элемента - лампы накаливания HL1 в цепи отрицательной обратной связи операционного усилителя DA1. На микросхеме DA2 (КР574УД1) собран усилитель, увеличивающий амплитуду колебаний до максимально возможной (около 10 В). Напряжение с выхода усилителя через резисторы R6, R7 подается на дифференциальный конденсатор C01, C02. Цепь R6R7C01C02 является, в сущности, резистивно-емкостным мостом, в одну из диагоналей которого включен источник переменного напряжения, а в другую - дифференциальный усилитель с фазовым детектором. Микросхемы DA3, DA4 (КР574УД1) включены по схеме буферных каскадов и служат для повышения входного сопротивления усилителя. Микросхема DA5 (КР574УД1) выполняет функцию дифференциального усилителя с коэффициентом усиления, равным двум. Операционный усилитель DA6 (КР574УД1) используется в качестве фазового детектора. Управление им осуществляется через ключ VT1. На выходе фазового детектора включен фильтр нижних частот R17C11 с частотой среза около 300 Гц.