Опубликовано: 03, 04, 2013

Число-импульсные интеграторы и регистрирующие устройства



Перемножение импульсов

Выработка импульсов, соответствующих пройденному пути, может осуществляться как фотоэлектрическими, так и индукционными, электромагнитными или электромеханическими устройствами. Датчики пути могут располагаться непосредственно на контролируемой направляющей или на самом приборе.
Выбор датчика пути следует производить исходя из требуемых точностей регистрации отклонений направляющих от прямолинейности и конструктивных особенностей направляющих.

Для воспроизведения математических операций интегрирования можно использовать устройства, основанные на механическом, электромеханическом и электронном принципах. Недостатками механических интеграторов основанных на базе фрикционных механизмов, с переменным передаточным числом являются их значительная инерционность, ошибки интегрирования, вызванную погрешностью в угловой скорости дисков и погрешностью в изготовлении диаметров съемных валиков и проскальзывания в передачи, трения.

Электромеханические интегрирующие устройства построены на основе использования дифференцирующих свойств тахогенератора, процесс интегрирования в которых осуществляется по входной величине, изменяющейся во времени. Это обстоятельство затрудняет их применение для определения величины отклонения направляющих от прямолинейности, так как требует введения в конструкцию прибора устройств для стабилизации скорости его движения. Электрические интегрирующие устройства на основе RC цепей обладают сравнительной низкой точностью производства операций интегрирования. Поэтому во многих интегрирующих схемах они применяются совместно с операционными усилителями постоянного тока, однако последние требуют в свою очередь осуществления определенных мер по компенсации «дрейфа» нуля усилителя.

Повышение точности и стабильности интегрирования можно достичь путем применения устройств, основанных па число-импульсном принципе. Этот метод интегрирования может быть использован в автоматическом приборе для контроля прямолинейности, так как погрешность такого интегратора мала и определяется в основном выбором цены деления одного импульса и надежностью элементов число-импульсной схемы.
Принцип его действия основан на том, что интервалы между сигналами, поступающими от углоизмерительной системы, заполняются пачками импульсов, количество которых генерируется пропорционально пути, проходимому автоматическим прибором, а суммирование этих пачек импульсов осуществляется дифференциальными электромеханическими счетчиками.

Датчик пути генерирует определенное число импульсов на единицу пути; датчик угла УСС вырабатывает сигналы, длительность которых пропорциональна величинам. В схеме разделения происходит перемножение импульсов. На выходе схемы разделения образуются две серии импульсов. Число импульсов в каждой серии пропорционально произведениям величин. Таким образом, значения величин углового отклонения точек базовой линии направляющей от референтной опорной прямой преобразуется схемой разделения интегратора в величины относительной разности числа импульсов двух серий, заполняющих интервалы между сигналами от углоизмерительной следящей системы и вводимых в интегрирующее устройство.

Указанные серии импульсов последовательно поступают на суммирующее устройство, производящее их алгебраическое сложение и тем самым суммирующее поперечные отклонения направляющих от прямолинейности.

Систематическая ошибка в работе схемы число-импульсного интегратора может быть учтена при обработке результатов измерения.

Случайная ошибка в работе число-импульсного интегратора возникает из-за погрешностей в определении угловых отклонений точек базовых поверхностей направляющих от референтной опорной прямой, погрешностей число-импульсных преобразующих устройств и ошибок суммирующих устройств.

Для установления закона накопления случайных ошибок в работе схемы число-импульсного интегратора воспользуемся основным выражением, реализуемом в схеме прибора. Формула позволяет установить требования к точности работы число-импульсной схемы интегратора.

Таким образом, для обеспечения точности определения прямолинейности направляющих 0,25 мм на среднем пути интегрирования 50 м случайная средняя квадратическая ошибка интегратора не должна превышать 0,005 мм на пути в 18,75 мм. Эти величины соответствуют погрешности число-импульсной схемы в 2% и относительной ошибке интегратора 0,00030.

Конечным звеном интегратора является суммирующее устройство. Оно должно удовлетворять определенным требованиям в отношении точности отработки поступающих на его вход сигналов, обладать высокой надежностью, содержать, по возможности, небольшое число элементов и хорошо согласовываться с остальными звеньями автоматического прибора.

В качестве суммирующего устройства можно использовать реверсивный шаговый электродвигатель или реверсивный числовой счетчик.

В общем случае шаговый двигатель совместно с управляющим электронным коммутатором можно рассматривать как систему частотного регулирования синхронного двигателя с возможностью фиксации углового положения ротора.
При подаче на один из двух входов блока управления шаговым двигателем (1ДДР) пачки импульсов ротор последнего поворачивается на определенный угол, соответствующий числу импульсов в пачке.

При приходе следующей пачки импульсов на второй вход блока управления ШДР ротор его поворачивается в обратную сторону на угол, соответствующий новому числу импульсов в пачке. Разность углов поворота выходного вала (ротора, ШДР от двух пачек импульсов) определяет в нашем случае величину отклонения данного участка контролируемой направляющей от прямолинейности.

Оставить комментарий