2.5 Выбор усилителя мощности
Выбор усилителя мощности производится по следующим показателям:
-
вид входного и выходного сигнала, тип питания;
-
требуемая мощность;
-
надежность, независимость от внешних влияний (особенно коэффициента усиления), чувствительность, массогабариты.
Исходя из требуемой мощности, выбираем в качестве усилителя магнитный электромашинный усилитель ЭМУ140АМС (требуемый коэффициент усиления мощности - 18750).
Усилители данного типа предназначены для работы в автоматизированных приводах постоянного тока. При создании приводов электромашинным усилителям отдается все большее предпочтение. Прогресс в конструировании электромашинных усилителей выявляет их новые и новые потенциальные возможности, заложенные в самом физическом принципе работы ЭМУ.
Преимущества ЭМУ: высокая устойчивость к внешним воздействиям, в первую очередь климатическим и механическим; мягкая передача нагрузок в сеть, отсутствие искажений формы тока и излучения помех в питающую сеть; неограниченные возможности регулирования.
Электромашинные усилители серии ЭМУ изготовляются в широком диапазоне мощностей - 0,22-10 кВт; питание усилителей осуществляется от сети 50 Гц 220/380 В, 400 Гц 220/380 В или от сети постоянного тока.
Паспортные данные ЭМУ140АМС [8]:
Допустимое входное напряжение Uвх, В 10-2–2·102
Допустимый входной ток Iвх, A 10-4–10-2
Коэффициент усиления КУ 104–105
Постоянная времени ТУ, с 0,001
Передаточная функция усилителя запишется в виде:
. (24)
Принимаем коэффициент усиления равным 18750.
. (25)
2.6 Выбор траверсы
Выбрана траверса П181.02 с горизонтальным ходом с техническими характеристиками [16]:
Максимальная грузоподъемность, кг 1100
Масса, кг 100
Габаритные размеры, мм 4000х1300х1090
Максимальный ход траверсы, мм 2000
Траверса представляет собой пропорциональное звено с передаточной функцией
, (26)
где
- коэффициент передачи траверсы.
где
– рабочее
перемещение.
=2
м,
-
усилие на входе траверсы,
– рабочее
перемещение.
=2
м.
. (27)
2.7 Выбор датчика перемещений
В качестве датчиков перемещения могут быть использованы ёмкостные, индуктивные, трансформаторные, резисторные (реостатные, потенциометрические), струнные, фотоэлектрические, струйные, индукционные, оптические, ферродинамические датчики, кодирующие диски. Различают датчики перемещения малых перемещений — от нескольких мкм до нескольких см и больших перемещений — от десятков см до нескольких м; для измерения больших перемещений применяют датчики пути. Также для измерения относительно больших перемещений могут быть использованы реостатные датчики. Наиболее высокую чувствительность при измерении малых перемещений обеспечивают фотоэлектрические, ёмкостные и некоторые типы индуктивных датчиков. Для измерения перемещений, связанных с деформацией деталей, используют тензодатчики, обычно с усилителями.
Реостатный датчик - это реостат, движок которого перемещается под действием измеряемой величины. Работа реостатного датчика основана на зависимости электрического сопротивления проводника от его длины.
Наибольшее распространение получила потенциометрическая схема включения реостатного датчика, в которой реостат включают по схеме делителя напряжения [делителем напряжения называют электротехническое устройство для деления постоянного или переменного напряжения на части; делитель напряжения позволяет снимать (использовать) только часть имеющегося напряжения посредством элементов электрической цепи, состоящей из резисторов, конденсаторов или катушек индуктивности]. Переменный резистор, включаемый по схеме делителя напряжения, называют потенциометром, поэтому реостатный датчик иногда называют потенциометрическим.
Потенциометрические датчики пути работают по принципу линейно изменяющегося сопротивления (реостата), в котором ползунок перемещается по направляющей. Напряжение питания подается к датчику таким образом, что выходное напряжение на ползунке пропорционально его положению на направляющей. Направляющая датчика изготавливается из высококачественного пластика. Благодаря этому достигается высокая разрешающая способность прибора при значительной скорости перемещения (до 10 м/с). Потенциометрические датчики используются чаще всего благодаря своим преимуществам. Прежде всего, это абсолютный процесс, при котором измеряемые величины могут быть сразу измерены при включении напряжения питания. Также датчик прост в обращении и при относительно невысокой стоимости позволяет с высокой точностью измерять перемещения в диапазоне от 10 мм до 2000 мм [7].
Технические характеристики потенциометрического датчика пути MSL38:
Диапазон измерения, мм 103...2021
Сопротивление, кОм 20
Допуск на сопротивление, % ±20
Разрешение, мм <0,01
Максимальная рассеиваемая мощность, Вт 3,0
Подшипник скольжения
Максимальный ток в ползунке, мА 10
Макс. скорость измерения, м/с 10
Рабочая температура, °С -40...+100
Материала провода константан
Коэффициент чувствительности Kчув не хуже 150 В/м
Допустимая температура нагрева провода, °С 600
Таким образом, датчик перемещения представляет собой пропорциональное звено с передаточной функцией
. (28)
Действительно, выходное напряжение датчика:
, (29)
где R – сопротивление всей обмотки, Ом;
R1 – сопротивление обмотки на длине X, Ом;
Uп – напряжение питания, В.
Т.
к.
,
то
и
.
Таким образом, передаточная функция датчика:
. (30)