ИНЖИНИРИНГ ЗЛЕКТРОПРИВОДОВ

Датчики в системах электропривода

Производим и продаем электроприводы ЭТУ, ЭПУ для двигателей постоянного тока, тел./email +38 050 4571330 / rashid@msd.com.ua

Привод ЭПУ 25А с дросселем - 5500грн

Датчики скорости широко применяются в системах комплектных электро­приводов постоянного и переменного тока. Применявшиеся ранее аналоговые тахогенераторы заменяют сегодня более точные, надежные и помехоустойчи­вые цифровые датчики — абсолютные и инкрементальные энкодеры, а также оптоэлектрические пристраиваемые датчики для регистрации отрезков пути, углов поворота или числа оборотов — резольверы. Эти датчики производят как российская (СКВ ИС), так и зарубежные компании (Heidenhine, Leine&Linde, Siemens, Hubner, Omron, Schneider Electric, Avtron и др.). Применяют их вме­сте с системами числового программного управления (ЧПУ), приводами и устройствами определения положения. При использовании инкременталь­ных датчиков после каждого отключения сети необходимо проводить проце­дуру реферирования (вывода в ноль) промышленного механизма, так как после отключения питания его движения не регистрируются. Абсолютные датчики, напротив, регистрируют эти движения механически, и после вклю­чения питания показывают действительное значение, т. е. процедура рефе­рирования здесь не нужна. Датчики выпускаются на напряжение питание 5 В DC или на выбор на напряжение от 10 до 30 В DC. Большинство систем управления передают напряжение питания датчика через сигнальный кабель. Датчики на 10... 30 В ОС позволяют использовать длинные кабели. Инкремен­тальные датчики работают по принципу оптоэлектронной развертки дели­тельных дисков в проходящем луче. Источником света при этом является све - тодиод. Модуляция светотени, возникающая при вращающемся вале датчика, регистрируется фотоэлементами. Через подходящее распределение штрихово­го образца на связанном с валом делительном диске и неподвижной диафраг­ме фотоэлементы выдают два путевых сигнала — А и В, смещенных относи­тельно друг друга на угол 90°, а также нулевой сигнал R. Электроника датчика усиливает эти сигналы и преобразовывает их в выходные сигналы требуемого вида:

Дифференциальные сигналы (TTL) и интерфейс передачи RS422;

Аналоговые сигналы sin/cos;

Сигналы HTL (High Voltage Transistor Logic).

В датчиках с интерфейсом RS422 (TTL) за счет обработки передних и задних фронтов сигналов можно увеличить разрешение в четыре раза. Для достижения более высокого разрешения в вышестоящую систему управле­ния интерполируют сигналы синусных датчиков. Датчики с интерфейсом HTL хорошо подходят для использования с модулями счетчиков программируе­мых контроллеров.

Датчики абсолютного значения (угловые кодирующие устройства) основа­ны на принципе считывания, как и инкрементальные датчики, но обладают большим числом дорожек. Например, при 13 импульсных дорожках в одно - оборотных датчиках, кодируются 213 = 8192 шагов. Используемый одношаго - вый код (код Грея) позволяет обеспечить отсутствие ошибок считывания. После включения промышленного механизма значение позиции сразу же перено­сится в систему управления. Процедура реферирования не производится. Пе­редача данных от датчика в систему управления происходит либо через синх­ронный последовательный интерфейс SSI, EnDat или же через Profibus-DP.

Сравнительные технические характеристики инкрементальных и абсолют­ных датчиков с различными интерфейсами передачи данных приведены в табл. 3.5, 3.6. Для примера рассмотрены датчики Simodrive Sensors производства компании Siemens. Однооборотные датчики имеют определенное разреше­ние, например 8192. Каждой позиции датчика приписано определенное ко­довое слово. После 360° значения позиций снова повторяются. Многооборот­ные датчики в дополнение к значению абсолютного положения в течение одного оборота регистрируют определенное значение импульсов. Это обеспе­чивается за счет считывания с других кодирующих дисков, связанных с валом датчика через шестерни передачи. При обработке 12 следующих импульсных дорожек дополнительно могут кодироваться 212 = 4096 оборотов.

Инкрементальные и абсолютные датчики могут иметь различное конструк­тивное исполнение. Различают датчики с цельным и полым валом. Датчики с цельным валом сопрягаются с валом вращения двигателя/механизма с помо­щью специальных пружинных, сильфонных или пластинчатых муфт. Датчики с полым валом насаживаются непосредственно на вал двигателя/механизма.

Для тяжелых условий эксплуатации применяются датчики с усиленными под­шипниковыми узлами и повышенной до IP68 степенью зашиты. Для контроля состояния датчиков предлагаются специальные системы диагностики, напри­мер, система ADS (Advanced Diagnostic System), разработанная компанией Leine&Linde. Эта система позволяет отслеживать состояние всех ключевых уз­лов датчика и тем самым предупреждать возможную неисправность датчика задолго до ее проявления.

Выбирая датчик положения, прежде всего необходимо правильно опреде­лить приоритетные критерии: разрешение и точность; линейность; скорость измеряемого процесса; условия применения и класс защиты; надежность; га­баритные размеры; стоимость. Необходимо также учесть, что датчики могут определять абсолютное или относительное положение контролируемого объекта. Абсолютный датчик вырабатывает сигнал, являющийся функцией положения одной из его частей, связанных с подвижным объектом, а изменения этого сигнала отражают перемещение. Это резистивные (потенциометрические) дат­чики, индуктивные датчики с подвижным сердечником, емкостные датчики с подвижными обкладками и цифровые кодовые датчики абсолютных значе­ний. Относительный датчик генерирует единичный импульс на каждом эле­ментарном перемещении, а положение датчика определяется суммой импуль­сов, зависящей от направления перемещения. Достоинством таких датчиков по сравнению с абсолютными являются простота и низкая стоимость, а недо­статком — необходимость периодической калибровки и дальнейшей микро­процессорной обработки данных.