В программных АСУ ЭП, замкнутых по положению ИО, применяются импульс - ные, кодовые и фазовые датчики.

Импульсный датчик преобразует значения перемещения ИО в унитарный код, т. е. в последовательность импульсов, число которых пропорционально пере­мещению ИО. Импульсные датчики изготовляются как в виде линеек для непосред­ственного измерения поступательного движения ИО, так и в виде дисков для измерения углового положения вала ИО.

В системах ЧПУ наибольшее распространение получили фотоэлектрические Датчики обратной связи (ДОС иа рис. 7-13). При поступательном движении ли - кейки или вращении импульсного диска, на которых чередуются прозрачные и затемненные полосы, меняются световые потоки от источников света ИС1 и ИС2, осгтринимаемые чувствительными элементами ЧЭ1 и 432. Они преобразуют * & электрические сигналы. Логическая схема формирования импульсов отра­ботки (СФИО) формирует из них последовательность импульсов. Чувствнтель-

элементы сдвинуты друг относительно друга на расстояние (т + 1/4) т,

дос]

т тг п

| Импульсный диск ^/(импульсная линейка)

т

■ІГ

Т1

JT

&

II II JL ^ X

ДНІ

У2

где і— Шаг датчика, т— целое число. Эго позволяет обеспечить чувствитель­ность СФИО к направлению движения ИО, в зависимости от которого импульсы отработки поступают на канал 1 или 2.

На рис. 7-14, а изображены напряжения на выходах усилителей У1 и У2, предназначенных для усиления сигналов 431 и ЧЭ2 (рис. 7-13). Триггеры Шмитта

77 и Т2 формируют на своих выходах последовательности прямоугольных импульсов СО скважностью* равной двум. В результате принятого располо­жения ЧЭ эти последователь­ности импульсов сдвинуты друг относительно друга на 1/4 и©, риода их следования. На выхо­дах дифференцирующих цепей ДЦІ и ДЦ2 формируются ко - роткие импульсы в момент изме­нения логического сигнала на выходах триггера Т2 с нуля на единицу. Последовательности импульсов иа выходах ДЦ1 и ДЦ2 для обоих направлений движения ИО показаны на рис. 7-14, а и б. Поскольку импульсы иа выходе схемы совпадения Я/ могут появиться только тогда, когда на ее входах существуют единичные сигналы с дЦ1 и 77, а на выходе схемы И2 — когда на ее входах существуют едини­чные сигналы с ДЦ2 и ТІ, то импульсы на выходе схемы ИІ появлякпся только прн услов­ном направлении движения «Вперед», а на выходе схемы И2—только при условном направлении «Назад».

Кодовые датчики, как и импульсные, строятся в виде кодовых лннеек нли дисков. В кодовых датчиках каждому положению ИО соответствует определенная кодовая комбинация, являющаяся числовым эквивалентом данного положения. Наибольшее распространение в системах ЧПУ находят кодовые датчики с маской двоичного кода (рис. 7-15, а), так как и все другие блоки системы ЧПУ работают в двоичном коде. Воспроизведете информации в таком датчике осуществляется одновременно по всем разрядам с помощью чувствительных элементов ftp —1>4. Однако если воспроизведение информации осуществляется на границе смежных кодовых комбинаций, то возможна значительная ошибка воспроизведения. На­пример, при смещении вправо ЧЭ вместо числа 7 может оказаться воспроизве­денным число 15.

Чтобы исключить большие ошибки воспроизведения, прибегают либо к дискре­тизации воспроизведения, либо к У'образному способу воспроизведения. При дискретизации воспроизведения предусматривается дополнительная шкала с це­ной младшего разряда, на шкале нанесены узкие полосы, каждая из которых расположена строго посередине шага младшего разряда. Достоверная информа­ция воспроизводится в моменты прохождения узких полос с дополнительной шкалы над ЧЭ. Дискретизация значительно уменьшает вероятность появления ошибки воспроизведения, ио полностью не устраняет ее.

Более радикальным способом исключения ошибки воспроизведения является V-образный способ воспроизведения, при котором в младшем разряде устанавли­вается один ЧЭ, а во всех других разрядах — по два со сдвигом на полшага вправо и влево по отношению к ЧЭ предыдущего разряда (рис. 7-15, б). Кодовые комби­нации формируются с помощью логической схемы выбора ЧЭ, которая работает по следующему принципу: если в предыдущем младшем разряде был воспроиз-

лочти в два раза большее числа воспроизводимых разрядов.

веден сигнал логической единицы, то в последующем старшем разряде будет

использована информация ЧЭ, обозначенного на рис. 7-15, б буквой b без штриха; если был воспроизведен сигнал логического нуля, то используется информация t/5, обозначенного буквой Ь со штрихом. Пусть зачерненный участок кодовой маски воспроизводится сигналом логической единицы, а незачернепный — сиг­налом логического нуля. Тогда при воспроизведении, например, числа 7 будут использованы сигналы ЧЭ Ь9, Ь,, Ьг, Ь3, Ь[. Благодаря такому способу ошибка вос­произведения не превышает единицы младшего разряда. Для реализации этого способа требуется число ЧЭ,

а) б)

Движение НО „Назад* Движение Н0„Вперед‘*

Npfv

У1

У2

7

Циклический код строится таким образом, что при измене­нии любого числа на единицу младшего разряда происходит изменение кодовой комбинации только в одном разряде (рис.

71

72

ДЦІ

лиг

7-15, в). Поэтому в датчиках с циклическим кодом ошибка вос­произведения также не будет превышать цены младшего раз­ряда. независимо от того, в ка­ком разряде произошло относи­тельное смещение ЧЭ. Недостат­ком применения датчиков с ци­клическим кодом является необ­ходимость преобразования инфор­мации датчика в двоичный код, используемый в системе ЧПУ.

ИІ

В системах ЧПУ применя­ются также различные фазовые датчики: вращающиеся тран­

И2

Рис. 7-14

сформаторы, сельсины, индук - тосины и др, {22, 44]. Они ис­пользуются в фазовращательном или амплитудном (трансформа­торном) режимах работы. В от­личие от обычных следящих сис­тем, в которых фазовые датчики

типа сельсинов и вращающихся трансформаторов применяются в паре (сельсин - датчик и сельсин-приемник), в сис. емах ЧПУ устанавливается на одну коор­динату только один датчик, ротор которого жестко соединен с ИО.

Основные свойства и особенности двух режимов работы фазовых датчиков можно рассмотреть на примере вращающегося трансформатора (ВТ). На статоре и роторе ВТ располагаются по две обмотки, сдвинутые относительно друг друга в пространстве на 90а. Обычно обмотки статора используются в качестве первич­ных; в качестве измерительной используется одна из обмоток ротора, а вторая обмотка ротора замыкается при этом на сопротивление, равное сопротивлению нагрузки измерительной обмотки.

При использовании ВТ в фазовращательном режиме первичные обмотки питаются от источников, синусоидальные напряжения которых сдвинуты отно­сительно друг друга по фазе на 90'. В результате возникает круговое враща­ющееся магнитное поле. В измерительной обмотке индуктируется ЭДС, фаза которой определяется положением ротора ВТ (положением механической оси), а следовательно, и ИО в пространстве. Сравнивая фазу этой ЭДС ср0 с фазой фир напряжения, задаваемого программой, можно по разнести <рпр — <р0 определить значение углового рассогласования между заданным программой и истинным

положениями ИО.

В амплитудном режиме (рис. 7-16, а) напряжения на первичных обмотках н токи в них совпадают по фазе, а амплитуды их различны н задаются програм-
мой. Если требуемое наложение ИО определяется углом <рпп, то токи в первой и второй обмотках статора должны определяться выражениями

ii-fm sin ф„р sin сії=І! sin Ш;

= ?т COS фпр sin <зіі “- /3 Sin (Of.

Таким образом, создается пульсирующая намагничивающая сила, направле­ние в пространстве которой определяется углом фпр. Этот угол моделирует прог­раммное положение ИО, или, как принято называть, положение электрической осн. Синусно-косииусные зависимости амплитуд от заданного перемещения полу­чаются с помощью различных нелинейных функциональных преобразователей.

Воспроизводимое число

| I I I I

В)

•)

5 $ 7 8 9 1011

i't Ъ'г bj

Весовое значение ддоичных, разрядоб

8оспроиз6одимое чаш О 1 2 3 k 5 6^7 8~9 19 1112 '

ъ<ъ

Ряс. 7-15

а)

S)

Рис. 7-16

Вычисление трансформаторной ЭДС иллюстрируется рис. 7-16, б. Результиру-

ющая намагничивающая сила равная геометрической сумме намагничиваю­щих сил первичных обмоток и t2> создает поток, пронизывающий вторичную обмотку под углом п/2 — (<рпр — <р0), где ф0 — положение оси, перпендикуляр­ное оси вторичной обмотки; прн этом эффективная составляющая вектора ре­зультирующей намагничивающей силы F9ф, создающая вторичную трансформа-

ториую ЭДС, равна

^бф=^р я'п (фпр — Фв)».

а пропорциональная ей амплитуда ЭДС

Е = Ет sin (фПр —Фо),

где Вт — амплитуда ЭДС в положении ротора, при котором направление резуль­тирующего магнитного потока совпадает с осью вторичной обмоткн (фпр —= = л /2).