Przetworniki.doc

(4218 KB) Pobierz
Przetworniki przemieszczenia – są to urządzenia, zadaniem których jest określenie wartości wzajemnego przemieszczenia elementó

PRZETWORNIKI  PRZEMIESZCZENIA

(9)

 

 

 

Przetworniki przemieszczenia – są to urządzenia, zadaniem których jest określenie wartości wzajemnego przemieszczenia elementów względem siebie.

 

W przetwornikach tych są wykorzystane :

§       wzorce inkrementalne,

§        wzorce falowe.

 

Przetworniki przemieszczenia ze wzorcami inkrementalnymi

 

W tych wzorcach  wraz ze zmianą wymiaru (przemieszczenie suwaka względem wzorca) występują zmiany właściwości fizycznych (optycznych, magnetycznych lub elektrycznych).

 

W zależności od rodzaju właściwości przetworniki dzielą się na :

§        przetworniki fotoelektryczne,

§        przetworniki magnetyczne,

§        przetworniki indukcyjne,

§        przetworniki pojemnościowe.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

PRZETWORNIKI  FOTOELEKTRYCZNE - (OPTOELEKTRONICZNE)

 

 

 

Zasada działania

 

 

2

1

 

3









 

4

5













 

 

 

 

Rys. 1 Zasada działania przetwornika ze wzorcem inkrementalnym

1-     źródło światła,

2-     kondensor,

3-     wzorzec inkrementalny,

4-     przesłona,

5-     fotodioda.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

PRZYKŁAD  nr 1

 

 

 

 

 

Rys. 2. Układ pomiarowy optoelektroniczny projekcyjny z przysłoną o czterech polach (firma Heidenhain):

a)     ze wzorcem szklanym,  b) ze wzorcem metalowym;

1 - wzorzec inkrementalny, 2 - przysłona z siatką, 3 - siatka (podziałka) wzorca, 4 - wskażnik referencyjny, 5 - źródło światła, 6 - kondensor, 7 - fotodiody, T - okres podziałki (stała siatki);

 

W konstrukcji tej zarówno przysłona, jak i fotodiody znajdują się w bardzo małej odległości od wzorca.

 

WZORCE  INKREMENTALNE

 

Szklane                                                         - T = 10 mm  lub  20 mm.

Metalowe                                                         - T= 40 mm  lub  100mm.

 

Długości wzorców                              - L = 100 ¸ 6000 mm.

Dokładności wzorców                            ± 1mm / 1 m.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Rys. 3. Sygnały otrzymane z przetwornika optoelektronicznego inkrementalnego układu pomiarowego:

§         a), b), c) i d) - sygnały z fotodiod,

§         e) i f) - sygnały po zsumowaniu,

§         g) i h) - sygnały w postaci prostokątnej, (generowane w elektronicznym układzie kształtowania sygnału)

§         sygnał referencyjny.



 

 

 

 

 

 

 

 

 

PRZYKŁAD  nr 2

 

 

 

 

ZASTOSOWANIE

 

§        Długościomierze,

§        Mikroskopy,

§        Maszyny współrzędnościowe.

Przetworniki magnetyczne

 

 

Rys. 4  Przetwornik z wzorcem inkrementalnym magnetycznym: 1 - pręt okresowo namagnesowany  T = 200 mm , 2 - suwak, Is - prąd wzbudzenia ( uzwojenia pierwotne), S1 i S2 - sygnały wyjściowe.

 

S2 - przesunięty względem S1 o  1/4 T.

 

Wada - wrażliwy na zanieczyszczenia (szczelina między wzorcem a suwakiem rzędu kilku mm).

 

Rys. 5 Przetwornik magnetoelektryczny; 1 - rura cienkościenna, 2 - suwak z uzwojeniem (5,6,7,8), 3 - stalowe kulki o dużej dokładności wymiarowej, 4 – korpus.

 

Zmiany natężenia wytworzonego  pola  magnetycznego ( natężenie pola magnetycznego jest zależne od położenia suwaka względem kulki) są przetwarzane na impulsy elektryczne. Rozdzielczość odczytu  - dziesiąte części mikrometra.

 

 

Przetworniki indukcyjne ( induktosyny)

 

Wykorzystuje się tutaj zjawisko zmiany indukcyjności wzajemnej pomiędzy dwoma zespołami uzwojeń ( liniału – część ruchoma  i suwaka- część nieruchoma).

 

 

 

 

Rys.6 Układ pomiarowy indukcyjny: 1 - liniał , 2 - suwak. a - zasada działania, b - schemat konstrukcyjny. S = 0,25 mm

 

 

Liniał - paramagnetyczny ( metalowy z izolacją magnetyczną) , na którym są meandrycznie położone uzwojenia. T = 2 mm, L = 250 mm.

Można je łączyć szeregowo.

 

Suwak - dwa uzwojenia, zasilane Uzas. Częstotliwość - 2 ¸ 10 kHz.

 

Zastosowanie - obrabiarki ( niewrażliwy na zanieczyszczenia), dokładność ¸ 1,5 mm /250 mm.

 

 

 

 

 

Indukcyjny przetwornik  przemieszczenia -zastosowanie

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Rys. 1 Indukcyjny przetwornik  przemieszczenia: a) widok, b) rozmieszczenie uzwojeń na liniale i suwaku; 1- uzwojenie liniału, S,C – uzwojenie suwaka.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Można zastosować w przetwornikach obrotowych (przemieszczenia kątowe).

 

 

 

 

 

 

Rys. 7 Schemat rozwiązania induktosynu obrotowego.

 

Szczelina - 0,18 mm, przekazywanie sygnału pomiarowego z rotora do statora - transformatorowe, dokładność przetwarzania  ¸ 1,5 ".

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Przetworniki pojemnościowe.

 

Schemat przetwornika  pojemnościowego.

 

 

 

 

Rys. 8 Schemat przetwornika  pojemnościowego. 1 - liniał (wzorzec), 2 - suwak (czytnik ), 3 - paski przewodzące prąd.

 

 

 

 

 

LINIAŁ (WZORZEC)

 

 

 

 

                                          1



A





2

                                         

a)

b)

4"







 

 

Rys. 9 Budowa liniału przetwornika  pojemnościowego:a) przekrój liniału, b) kształt uzojenia "2", 1 - warstwy izolacyjne liniału, 2 - uzwojenie mosiężne (wg rys. b).

 

 

 

 

 

CZYTNIK - na powierzchni od strony liniału jest szereg równomiernie rozmieszczonych, przewodzących prąd pasków o szerokości A/4.

 

W trakcie przesuwu czytnika paski wraz z uzwojeniem liniału tworzą zespoły zmiennych pojemności, które zostają zamienione ( w układach elektronicznych) na cyfrową postać przesunięcia.

 

 

Są również inne rozwiązania przetworników pojemnościowych.

 

 

 

 

Przetworniki przemieszczenia ze wzorcami falowymi

 

Przetwornik przemieszczeń liniowych z wzorcem falowym (interferometr laserowy) - rys. 10.



 

 

Rys. 10  Przetwornik przemieszczeń liniowych z wzorcem falowym (interferometr laserowy); 1 - laser ( jednoczęstotliwościowy), 2 - pryzmat dzielący, 3 - reflektor stały, 4 - reflektor ruchomy, 5 - układ fotodetekcyjny, 6 - układ formowania impulsów prostokątnych, 7 - licznik impulsów.

...

Zgłoś jeśli naruszono regulamin