Прецизионные оптоэлектронные преобразователи перемещений Текст научной статьи по специальности «Электротехника, электронная техника, информационные технологии»

Рис.2. Схема включения суперконденсатора через DC-DC

В данной схеме суперконденсаторы подключаются к звену постоянного тока по средствам биполярного DC-DC преобразователя, тем самым достигается снижение напряжения блока суперконденсаторов и достигается возможность выбора оптимальной количества модулей суперконденсаторов.

[3]

Т.о. применение суперкондесаторов в составе ЧРП позволяет повысить надежность работы электропривода за счет увеличения времени автономной работы при кратковременных провалах напряжения. А также позволяет реализовать рекуперацию энергии, что особенно актуально для механизмов работающих в повторно-кратковременном режиме.

Список литературы

1. S.S. Deswel, R. Dahiya, D.K.Jain, Ride-through topology for adju^able speed drives (ASD's) during power sy&em faults // Journal of computer science, informatics & electrical engineering, volume 2, issue 1, 2008

2. Annette von Jouanne, Assessment of Ride-Through Alternatives for Adju&able-Speed Drives // IEEE Transactions on indu^ry applications, volume 35, No.4, July/Augu& 1999.

3. Jan Leuchter, Pavol Bauer, Petr Bojda, Vladimir Rerucha, Bi-directional dc- dc converters for supercapacitor based energy buffer for electrical gen-sets.

ПРЕЦИЗИОННЫЕ ОПТОЭЛЕКТРОННЫЕ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ

к»

ПЕРЕМЕЩЕНИИ

Новицкий Александр Александрович.

Инженер-конструктор, ООО РИФТЭК, г.Минск, Республика Беларусь

АННОТАЦИЯ

Датчик перемещения — это прибор, предназначенный для определения величины линейного или углового механического перемещения какого-либо объекта. Существует множество классов датчиков перемещения, которые различаются по принципу действия, точности, цене и прочим параметрам. Все датчики перемещения можно разделить на две основных категории — датчики линейного перемещения и датчики углового перемещения (энкодеры). В статье основное внимание будет уделено именно датчикам линейного перемещения.

ABSTRACT

A Displacement Sensor is a device designed to measure linear or angular mechanical motion of any object. There are sets of classes of Displacement Sensors that differ based on functional principle, accuracy, price and other parameters/ characteri^ics. All Displacement Sensors can be divided in two main categories:

• Linear Displacement Sensors

• Angular Displacement Sensors (encoders)

This article is mainly dedicated to Linear Displacement Sensors.

Ключевые слова: датчик, линейные перемещения, энкодер, размеры, оптоэлектронные растровые преобразователи, считывающая головка.

Keywords: sensor, linear displacement encoder, size, bitmap optoelectronic converters, the read head.

Рассмотрим датчики линейных перемещений. По принципу действия датчики перемещения могут быть: ёмкостными, оптическими, индуктивными, вихретоковыми, ультразвуковыми, магниторезистивными, потенциометрическими, магнитострикционными, на основе эффекта Холла

Преобразователи линейных перемещений предназначены для информационной связи по положению между по-

зиционируемым объектом и устройством числового программного управления (УЧПУ) или устройством цифровой индикации (УЦИ), а также для измерения и контроля перемещений, размеров, биений, расположения и профиля поверхностей, деформаций технологических объектов. К этому классу преобразователей принадлежат оптоэлектронные растровые преобразователи "РФ256" фирмы РИФТЭК. Осо-

бенность линейных оптоэлектронных растровых преобразователей перемещения заключается в использовании в качестве меры длины линейной шкалы, являющейся носителем регулярного и кодового растров. Возможность нанесения штрихов растров с субмикронной точностью на материалы с заданным коэффициентом линейного расширения, а также стабильность их геометрического положения позволяют проводить измерения с точностью 1 мкм и выше.

Высокая степень защищенности конструктивного исполнения преобразователей, а также их высокая устойчивость к внешним воздействиям обеспечили растровым преобразователям широкий спектр областей промышленного и научного применения.

Принцип действия преобразователей линейных перемещений

В основу работы преобразователей перемещения положен метод оптоэлектронного сканирования штриховых растров. Преобразователь содержит растровую шкалу 1, плату фотоприёмников 2, растровый анализатор 3, плату осветителей 4. При относительном перемещении шкалы 1 и анализатора 3 сопряжения регулярного растра шкалы с растрами анализатора модулируют проходящий через них потоки излучения, воспринимаемые соответствующими фотоприемниками. Растровая шкала содержит две параллельные информационные дорожки: регулярного растра и референтных меток.

Рис. 1 - Оптоэлектронный преобразователь линейных перемещений

Растровый анализатор содержит 4 окна А, А, В, В ин-крементного считывания и окно референтной метки Б. Названные выше 4 окна позиционно согласованы с дорожкой регулярного растра шкалы. Шаги растров в окнах равны шагам регулярного растра шкалы (20 мкм или 40 мкм). При этом в каждой паре окон растры смещены друг относитель-

но друга на величину, равную половине их шага, а взаимный пространственный сдвиг растров между парами окон составляет четверть шага растров. Последовательно с растровыми окнами расположено прозрачное окно Г. Референтная метка Б позиционно согласована с дорожкой референтных меток шкалы.

Рис. 2 - Растровый анализатор

Считывающий узел (считывающая головка) преобразователя перемещений решает задачу реализации оптических растровых и кодовых сопряжений, информативно соответствующих величине линейного перемещения, а также задачу считывания, обработки и анализа текущих значений оптически информативных параметров указанных сопряжений.

Конструктивно первую задачу решает каретка, жестко связанная с анализатором, находящаяся через подшипники качения в постоянном контакте со шкалой,что делает возможным относительное перемещение шкалы и анализатора. Вторую задачу реализуют платы фотоприемников 2 и осветителей 4, установленные на ту же каретку, и плата электрической схемы выделения и обработки информации о перемещении, расположенная в корпусе считывающей головки. Плата осветителей содержит шесть излучающих диодов,

обеспечивающих засветку соответствующих окон анализатора, и пространственно согласованных с ними приемных площадок шести фотодиодов платы 2.

Существуют инкрементные и абсолютные датчики. По сравнению с инкрементными датчиками абсолютные датчики обладают рядом преимуществ: абсолютное положение измерительного наконечника определяется немедленно после включения питания и исключает необходимость поиска референтной метки; исключена вероятность накопления или потери счетных импульсов при ударах, вибрациях и реверсе.

Рассмотрим оптоэлектронный преобразователь линейных перемещений на примере датчика «РФ256» фирмы РИФТЭК.

Датчик имеет 5 диапазонов контроля: 3, 15, 25, 35, 55 (мм). Погрешность измерения ±1 мкм. Дискретность отсчёта: 0,1; 0,5; 1; 5; 10 (мкм). И предназначен для: А) Измерения размеров объекта. Б) Толщины.

В) Перемещения объекта. Г) Биения.

Д) отклонения от плоскости. Е) Деформации поверхности.

Примеры использования датчика РФ 256:

Рис. 4а

Рис. 4г

Рис. 3 - Датчик РФ256

Рис4б

Рис 4в

Рис4д

Рис 4е

Список использованных источников:

1. http://riftek.com. - линейные абсолютные энкодеры.

2. Игнатов, А.Н., Оптоэлектронные приборы и устройства // Экотрендз, Москва, 2006.

3. http://www.skbis.ru/

4. http://www.fagorautomation.ru/

5. Агейкин Д.И., Костина Е.Н., Кузнецова Н.Н. Датчики контроля и регулирования. 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Машиностроение, 1965.928c

6. Меркишин Г.В. Многооконные оптико-электронные датчики линейных размеров. М.: Радио и связь. - 1986. - 168 с.

Автор: Новицкий Александр Александрович; RIFTEK, г. Минск, РБ, e-mail: a.novitski@riftek.com.