Реферат: Датчики перемещений - текст реферата. Скачать бесплатно.
Банк рефератов, курсовых и дипломных работ. Много и бесплатно. # | Правила оформления работ | Добавить в избранное
 
 
   
Меню Меню Меню Меню Меню
   
Napishem.com Napishem.com Napishem.com

Реферат

Датчики перемещений

Банк рефератов / Информатика, информационные технологии

Рубрики  Рубрики реферат банка

закрыть
Категория: Реферат
Язык реферата: Русский
Дата добавления:   
 
Скачать
Архив Zip, 74 kb, скачать бесплатно
Заказать
Узнать стоимость написания уникального реферата

Узнайте стоимость написания уникальной работы

Белорусский госуда рственный университет информатик и и радиоэлектроники Кафедра электронной техники и технологии РЕФЕРАТ На тему: «Датчики перемещений» МИНСК, 2008 Одним из узлов, опр еделяющих точность работы любой системы позиционирования, являются датчики перемещения. Датчики пер емещений предназначены для преобразования величины линейного перемещ ения или угла оборота ходового винта в унитарный код: простую последоват ельность одинаковых по длительности и амплитуде электрических импульс ов, число которых прямо пропорционально величине углового или линейног о перемещения. Индуктив ные датчики Для преобразования непрерывно изменяющейся велич ины в дискретные электрические импульсы широко применяются индуктивны е и оптические датчики. Схема индуктивного датчика показана на рисунке 1. Рисунок 1 - Схема индуктивного датчика. На подвижной части станка устанавливается тонкая рейка из магнитомягк ого материала. Выступы рейки 1 модулируют магнитное сопротивление рабоч его зазора при движении. Магнитопровод Ш-образного сердечника 2 имеет дв е обмотки, включенные навстречу друг другу и питаемые от трансформатора Тр. В диагональ индуктивного моста включен измерительный прибор. В средн ем положении измерительный мост сбалансирован и стрелка прибора 3 будет стоят на нуле. Незначительный разбаланс приводит к отклонению стрелки п рибора. Хорошо выполненный датчик улавливает перемещения ~2 мкм. Для диск ретных схем необходим цифроанало говый преобразователь (ЦАП). Фотооптические датчики перем ещений . На ходовом винте располагается диск с большим числом щелей (от 100 до 800). Свет от лампы через цилиндрическую линзу в виде узкого пучка направляется на диск и фотоприемник (фотодиод). При шаге ходового винта 2 мм и количестве щ елей на диске 400 каждому электрическому импульсу будет 5. иметь дискретнос ть ~0,001 мм число щелей возрастает до 2000 и диаметр диска возрастает до 600 мм, что неприемлемо. Можно устанавливать счетный диск не на ходовом винте, а на связанный с ни м быстроходный вал. Но при этом уменьшится точность отсчета из-за погреш ности передачи. Прецизионные датчики линейны х перемещений Прецизионные датчики линейных перемещений строятся н а основе растровых шкал, метрологических дифракционных решеток и лазер ных интерферометров. Первые два вида ДЛП строятся на одинаковом принцип е контроля перемещений. Они имеют длинную шкалу в виде периодически нане сенных штрихов и визирную короткую шкалу с таким же или кратным периодом штрихов и отверстий. Если пространственная частота расположения штрих ов на шкалах не превышает 50-100 мм -1 , они называются растровыми шкалами, а если выше 100 мм -1 – метрологическими дифракционными решетками (или дифрак ционными решетками). Так как дискретность перемещений часто бывает мене е 1 мкм, то казалось бы, чем выше частота штрихов, тем легче конструировать схемы формирования электрических импульсов. Однако простая замена рас тровых шкал дифракционными решетками затрудняется рядом возникающих п ри этом эффектов, делающих ДЛП чувствительными к изменению расстояния м ежду мерой и визирной шкалой, длиной волны и пр. Системы на основе растров ых шкал дифракционных решеток имеют две разновидности – накапливающи е системы и системы, использующие эффект муаровых картин. Н акапливающие системы Накапливающие системы используют систему отражающих или пропускающих оптических решеток. Конструкция оптических ДЛП с отра жающей решеткой показана на рис.2. Диафрагма сканирующей головки содержи т 4 щели. Щели размещены так, что выходные сигналы фотоприемников сдвинут ы на четверть периода измерительной решетки. Так сигналы, из-за смещения щелей сдвинуты по фазе и квазисинусоидальные сигналы фотоприемников. Р азрешающая способность таких систем 0.5 мкм, что при общей погрешности не б олее 1 мкм для измерения перемещений в диапазоне 1-2 см. Недостаток метода: требуется строгая параллельность линий р исок и линейки двигателя. Вторая система решеток использует метод муаро вых полос. Метод муа ровых полос. Муаровые полосы – система темных зон, образуемых при наложении и подсве чивании двух идентичных слегка смещенных под углом друг относительно д руга решеток. Рисунок 2 - ДЛП перемещений с отражающей решеткой. 1 – источник света, 2 – конденсорные линзы, 3 – стальная шкала с решеткой , 4 - диафрагма, 5 – фотоприемник. При смещении решеток друг относительно друга зоны (темные и светлые) сме щаются друг относительно друга вверх-вниз на расстояние l . Р – шаг решетки, и – угол наклона. Основные преимущества способа: (отражательной оптики) 1. муаровая картина не за висит от длины волны света в сравнительно широком диапазоне длин волн. Э то позволяет применять в качестве источника света обычные миниатюрные лампы накаливания. 2. сохраняется высок ий контраст муаровой картины при относительно больших (до десяти мм) заз орах между решетками. 3. шаг муаровой картины может соответствовать величине перемещений в нес колько раз меньше, чем расстояние между штрихами решеток. Муаровая картина формируется на выходе прозрачной решетки. Линейная ши рина периода муаровой картины равна: , (1) где, d 1 – постоянная прозрачной решетки, и – угол разворота штрихов. Рисунок 3 - Схема образования муаровых полос. В ДЛП этот угол равен примерно 10 -4 , так, что перемещению решетки на 1 мкм соответствует сдвиг муар овой картины на 10 мм, что легко фиксируется фотоприемником. Обычно достаточно двух фотоприемников. При перемещении в них формируют ся сигналы: I 1 = k 1 (E 0 + Ecos2 р X/ е ) (2) I 2 = k 2 (E 0 ± Esin2 р X/ е ) , ( 3 ) где k 1 , k 2 – чувствительность фотоприемник а, Е 0 – уровень постоянной со ставляющей и амплитуды переменной составляющей освещенности муаровой картины, Х – величина перемещения, - цена периода муаров ой картины. d 2 – постоянная отражающей решетки, q i – порядок дифракционного максимума. Поскольку на 2 максимуме отражения при равнобедренных рисках приходитс я 80% отражающей энергии, то q = 2, е = d 2 /4. При определении положения с точностью ± е возникают трудности интерполяции из-за колебаний постоя нной освещенности Е 0 , которая зависит от многих факторов, в том числе и от колебаний яркости источника света, от изменяющееся отражательной способности решеток и т.д. Поэтому иногда в ДЛП применяются фотоприемники, расположенные вдоль му аровой картины, со сдвигом на четверть периода и формируются два сигнала , каждый из которых представляет собой разность сигналов двух фотоприем ников, расположенных на расстоянии половины периода муаровой картины. Системы позиционирования с л азерными интерферометрами Стремление повысить точность систем позициониров ания, исключить зависимость их параметров от точности изготовления нап равляющих и их износа в процессе эксплуатации привело к созданию нового типа систем позиционирования с лазерными интерферометрами. Поясним качественно не прибегая к формулам, как действует лазерный инте рферометр. Рисунок 4 - Оптическая схема лазерного интерферометра. 1 – лазер, 2 – полупрозрачное зеркало, 3 – неподвижное отражающее зеркал о, 4 - отражатель, установленный на перемещающейся детали, 5 – фотоприемни к, 6 – электронное устройство обработки данных. Луч, выходящий из маломощного гелий-неонового лазера расщепляют полупр озрачным зеркалом на два луча – опорный и измерительный. Опорный луч А п роходит оптический путь от зеркала 2 до зеркала 3 и далее к фотоприемнику 5. Измерительный луч В идет к отражателю, установленному на перемещаемой д етали, а затем возвращается и попадает в фотоприемник. В итоге оба луча вс тречаются и интерферируют в фотоприемнике. Регистрируемая фотоприемни ком интенсивность света зависит от разности длин оптических путей обои х лучей. Д l = L и – L o . (4) Предположим, что в какой-то момент времени оба луча, опорный и измеритель ный, встретились в одинаковой фазе. Значит, в этот момент времени фотоприемник зарегистрирует максимум инт енсивности света. Но если деталь вместе с отражателем 4 начинает двигать ся, длина измерительного пути L и тоже начинает меняться. Как только Дl изменится на поло вину длины волны света, генерируемого лазером, сложение лучей в фотоприе мнике будет происходить в противофазе и фотоприемник зарегистрирует м инимальное излучение – «темноту». Еще на воловину длины волны изменяет ся путь измерительного луча и в фотоприемнике опять светло, очередная по ловина длины волны – опять темно. И т.д. – светло-темно, светло-темно. Таким образом, при изменении Дl на л/2 интенсивность света в фотоприемник е изменяется от максимума до минимума или наоборот. Если при перемещении отражателя сменились N раз, это означает, что деталь (суппорт) переместилась на рассто яние л N /2. Число N по дсчитывает электронное устройство 6. Таким образом, перемещение детали и змеряется в длинах волн. С помощью лазерных интерферометров измеряют перемещения от сотых доле й мкмк до нескольких десятков метров. На практике лазерный интерферометр обычно работает в комплекте с устро йством программного управления станком. Поэтому одновременно с контро лем перемещения осуществляется их автоматическая коррекция. 1 – рабочая головка (тубус); 2, 3 – каретки; 4 – зеркала; 6 – измерительные гол овки; 7 – разделитель; 8 - лазер; 9 – призма. Рисунок 5 - Схема координатного стола с лазерным интерферометром. На рисунке 5 изображена схема координатного стола с лазерным интерфером етром. У такого стола на верхней каретке установлены два взаимоперпенди кулярных зеркала, представляющие собой подвижные плечи интерферометро в. На тубусе рабочей головки установлены два зеркала неподвижных или инт ерферометров. Таким образом, интерферометры отсчитывают взаимные перемещения по дву м осям верхней каретки относительно неподвижной системы координат. Зер кала могут быть изготовлены с достаточно высокой плоскостностью, уклад ывающейся в десятые доли мкм. В процессе эксплуатации они не изнашиваютс я, так что заложенные в них точности сохраняются длительное время. Для об еспечения взаимной перпендикулярности зеркал с точность до долей угло вых секунд используются специальные оптические приемы. Точность работ ы координатного стола в значительной степени зависит от точности работ ы интерферометров. На точность отсчета перемещений влияют два фактора - нестабильность частоты излучения лазера и изменение длины волны излуч ения от колебаний окружающей температуры, давления, влажности. Проблема стабилизации частоты лазерного излучения в настоящее время почти реше на, кроме того возможна коррекция погрешности за счет информации от датч иков температуры, давления, влажности с помощью ЭВМ. ЛИТЕРАТУРА 1. Проектирования радиоэлек тронных средств: Учеб. пособие для вузов /О.В.Алексеев, А.А.Головков, И.Ю.Пиво варов и др.; Под ред. О.В.Алексеева. – М.: Высш. шк., 2000. – 479 с. 2. Технология радиоэлектронн ых устройств и автоматизация производства: Учебник/ А.П. Достанко, В.Л.Лани н, А.А. Хмыль, Л.П. Ануфриев; Под общ. ред. А.П. Достанко. – Мн.: Выш. шк., 2002 3. Справочник конструктора РЭА: Общ ие принципы конструирования/ Под ред. Р.Г. Варламова. - М.: Радио, 2000.
1Архитектура и строительство
2Астрономия, авиация, космонавтика
 
3Безопасность жизнедеятельности
4Биология
 
5Военная кафедра, гражданская оборона
 
6География, экономическая география
7Геология и геодезия
8Государственное регулирование и налоги
 
9Естествознание
 
10Журналистика
 
11Законодательство и право
12Адвокатура
13Административное право
14Арбитражное процессуальное право
15Банковское право
16Государство и право
17Гражданское право и процесс
18Жилищное право
19Законодательство зарубежных стран
20Земельное право
21Конституционное право
22Конституционное право зарубежных стран
23Международное право
24Муниципальное право
25Налоговое право
26Римское право
27Семейное право
28Таможенное право
29Трудовое право
30Уголовное право и процесс
31Финансовое право
32Хозяйственное право
33Экологическое право
34Юриспруденция
 
35Иностранные языки
36Информатика, информационные технологии
37Базы данных
38Компьютерные сети
39Программирование
40Искусство и культура
41Краеведение
42Культурология
43Музыка
44История
45Биографии
46Историческая личность
47Литература
 
48Маркетинг и реклама
49Математика
50Медицина и здоровье
51Менеджмент
52Антикризисное управление
53Делопроизводство и документооборот
54Логистика
 
55Педагогика
56Политология
57Правоохранительные органы
58Криминалистика и криминология
59Прочее
60Психология
61Юридическая психология
 
62Радиоэлектроника
63Религия
 
64Сельское хозяйство и землепользование
65Социология
66Страхование
 
67Технологии
68Материаловедение
69Машиностроение
70Металлургия
71Транспорт
72Туризм
 
73Физика
74Физкультура и спорт
75Философия
 
76Химия
 
77Экология, охрана природы
78Экономика и финансы
79Анализ хозяйственной деятельности
80Банковское дело и кредитование
81Биржевое дело
82Бухгалтерский учет и аудит
83История экономических учений
84Международные отношения
85Предпринимательство, бизнес, микроэкономика
86Финансы
87Ценные бумаги и фондовый рынок
88Экономика предприятия
89Экономико-математическое моделирование
90Экономическая теория

 Анекдоты - это почти как рефераты, только короткие и смешные Следующий
Потеряла голову. Просто гора с плеч!
Anekdot.ru

Узнайте стоимость курсовой, диплома, реферата на заказ.

Обратите внимание, реферат по информатике и информационным технологиям "Датчики перемещений", также как и все другие рефераты, курсовые, дипломные и другие работы вы можете скачать бесплатно.

Смотрите также:


Банк рефератов - РефератБанк.ру
© РефератБанк, 2002 - 2016
Рейтинг@Mail.ru