Struktura

Snímače polohy - selsyny

Snímače polohy - selsyny

Jsou založeny na elektromagnetické indukci a celkovým uspořádáním se podobají elektrickým strojům točivým.

Používají se pro vyhodnocení úhlu natočení a pracují na principu polohového transformátoru. Jsou konstruovány podobně jako vícefázové motory. Skládají se ze statoru, který je třífázový, a rotoru, který je jednofázový, a vinutí je vyvedeno přes kartáčky a kroužky. Selsyny se používají vždy ve dvojicích (vysílač a přijímač) a to ve dvou zapojeních.

1) Selsyny jako elektrický hřídel

V tomto zapojení pracuje selsyn jako přenašeč výchylky. Statory vysílače i přijímače jsou propojeny a rotory obou selsynů jsou napájeny ze společného střídavého zdroje. Jestliže se rotor vysílače natočí o určitý úhel, indukují se proudy ve statoru vysílače a vytvoří magnetické pole ve statoru přijímače. Rotor přijímače se pak natočí o stejný úhel jako rotor vysílače. Tento systém se nehodí pro přenos momentů a při nezatíženém výstupním rotoru je přesnost přenosu lepší než 1%.obrazek

Obr. 1: Selsyn jako elektrický hřídel

 

2) Selsyny jako polohový transformátor

Slouží pro nepřímý přenos úhlu natočení. Do nehybného rotoru selsynu přijímač SP, jehož statorové vinutí je spojeno se statorem selsynu vysílače SV, se bude indukovat napětí o hodnotě lineárně závislé na úhlu natočení rotoru SV.

obrazek

Obr. 2: Selsyn jako polohový transformátor

3) Optické snímače polohy

Analogové snímače nejsou vhodné pro velmi přesné měření, jaké je požadováno například u obráběcích strojů. Základem pro velmi přesné odměřování polohy jsou optické snímače úhlového natočení a snímače lineárního pohybu, které využívají převod polohy přímo na číslicový údaj. Bez ohledu na konkrétní fyzikální princip lze tyto snímače rozdělit na snímače:

  • inkrementální;

  • absolutní.

Inkrementální optické snímače například firmy Heidenhein obsahují zdroj světla (light source), jehož paprsky procházejí kondenzorovou (condenser lens) čočkou, přičemž vytvoří svazek rovnoběžných paprsků. Tyto paprsky procházejí optickou skenovací mřížkou (scanning reticle) a pak pohyblivým diskem opatřeným ryskami (graduated disk). Interferencí světla při otáčení disku vznikají stavy světla a tmy. Tyto změny osvětlení se vyhodnocují pomocí dvou párů fotobuněk (photovoltaic cells). Optická skenovací mřížka je zhotovena tak, že vzniknou dva elektrické signály, které jsou fázově posunuty o čtvrť periody signálu. Vzájemný fázový posun určuje smysl otáčení kotouče. Elektronické zařízení dále dělí periodu signálu, takže rozlišení je od dva řády jemnější. Vzdálenost rysek na mřížce je řádově 10 až 20 mikronů, zatímco elektronickým dělením lze dosáhnout až 0,01 mikronu. K určení referenční polohy je na disku ještě zvláštní značka (reference mark). Funkční schéma úhlového inkrementálního snímače je na obrázku 3.

obrazek

Obr. 3: Inkrementální optický snímač natočení 

Úhlové snímače, které generují řadu impulsů, mohou být použity buď k měření uhlového natočení (počet přijatých impulsů je úměrný úhlu otočení) nebo jsou určeny k vyhodnocování otáček (frekvence impulsů je úměrná úhlové rychlosti). Snímače natočení se anglicky označují angle encoders, zatímco snímače otáček rotary encoders.

U inkrementálního snímače natočení je třeba po každém zapnutí stroje najet na referenční značku. Je také nebezpečí ztráty informace o poloze. Absolutní odměřování detekuje polohu takovou, jaká právě je, protože snímá informaci z velkého množství referenčních značek ve formě dalších stop na kódovacím kotouči. Princip funkce těchto snímačů je zřejmý z obrázku 4. Mezi těmito značkami je snímána poloha inkrementálně. Kódování polohy je pomocí Grayova kódu, jehož výhodou je to, že sousední kódové kombinace se liší v jednom bitu, což minimalizuje případnou chybu, která je nejvýše rovna otočení kódovacího kotouče o jednu rozeznatelnou polohu. Kdyby se při tomto otočení měnilo více bitů a změna by proběhla jen u některých bitů, pak by byla chyba mnohonásobkem základního rozlišení.

 

obrazek

Obr. 4: Absolutní optický snímač natočení

Odměřování polohy je rozdělováno na:

  • přímé – snímač lineárního posunutí je nezávislý na pohonu, tj. je spojen s posunovanou součástí;

  • nepřímé – snímač úhlového natočení je na stejné ose jako servomotor pro přestavení polohy.

Zdroje

  • BENEŠ, P. a kol. Automatizace a automatizační technika 3, Prostředky automatizační techniky. 1. vyd. Praha: Computer Press, 2003. ISBN 80-7226-248-3.
  • Měřící člen regulačního obvodu. [online]. [cit. 2014-08-10]. Dostupné na WWW: <http://www.spsei.cz/att/soubory/automatizace.pdf>.
  • SCHMID, D. a kol. Řízení a regulace pro strojírenství a mechatroniku. 1. vyd. Praha: Europa - Sobotáles, 2005. ISBN 80-86106-10-9.
  • Základy automatizace. [online]. [cit. 2014-07-15]. Dostupné na WWW: < http://www.elearn.vsb.cz/archivcd/FS/Zaut/Skripta_text.pdf>

 

Obrázky:

Logolink