Датчики скорости

Датчики

Датчики скорости (ДС) движения ОУ делятся на генераторные и параметрические, декрементные и инкрементные [1, 2, 6, 10]. В генераторных ДС скорость преобразуется в электрический сигнал в тахогенераторах, мостовых ДС электродвигателей, импульсных ДС. В параметрических ДС скорость преобразуется в изменения параметров ДС, которые преобразуются в электрический сигнал скорости в центробежных ДС, импульсных ДС с модуляцией ёмкости конденсатора, импульсных фотоэлектрических ДС с модуляцией светового потока. В декрементных ДС выходной сигнал определяет величину и направление скорости (в тахогенераторах), в инкрементных ДС выходной сигнал определяет величину скорости без указания направления движения (например, в центробежных ДС).

Магнитоэлектрические тахогенераторы постоянного тока (ТГП) — это электрические микромашины с возбуждением от постоянных магнитов (рис. 6.3.1), не требующие электропитания.

ТГП содержат неподвижный статор 1 с одной или несколькими парами полюсов возбуждения из постоянных магнитов, вращающийся цилиндрический якорь 2 с пазами 3 и коллектором 4, щёточное устройство с угольно-графитовыми щётками 5, прижимаемыми пружинками к коллектору. В пазах якоря 2 располагается обмотка якоря, которая соединена с ламелями (изолированными друг от друга медными пластинками) коллектора 4 и через контакты с угольно-графитовыми щётками соединена с выходными клеммами ТГП. При вращении якоря со скоростью v в магнитном поле Ф в его обмотке индуцируется ЭДС e=cФv. В обмотке якоря индуцируется переменная ЭДС (при прохождении проводников то под северным, то под южным полюсами), поэтому в ТГП используется механический выпрямитель — коллектор со щётками. Щётки устанавливаются над пластинами коллектора так, чтобы осуществлялись переключения секций обмотки якоря в моменты изменения в них направления ЭДС при переходе ЭДС через нулевые значения. На рис. 6.3.1,б упрощенно показан один виток секции обмотки якоря, подключённый к двум пластинам коллектора, и две щётки в виде двух пластин, контактирующих с ламелями коллектора. При вращении якоря происходит переключение (коммутация) секций обмотки так, что на выходе ТГП сохраняется неизменная полярность выходного напряжения при неизменном направлении вращения якоря ТГП. Обмотка якоря ТГП укладывается в пазах якоря в верхнем (непрерывные линии) и нижнем (пунктирные линии) слоях. Развернутая схема петлевой обмотки якоря четырехполюсного ТГП с числом пазов z=14 показана на рис. 6.3.2.

См. также:  Инвариантность САУ

Датчики скорости

Рис. 6.3.1 — Магнитоэлектрический тахогенератор

2.1.35 Датчики скорости

Рис. 6.3.2 — Развёрнутая схема петлевой обмотки якоря

Электромагнитные тахогенераторы постоянного тока (ТГЭ) аналогичны ТГП, но вместо постоянных магнитов имеют обмотку возбуждения, что требует стабилизировать ток возбуждения ТГЭ для обеспечения стабильности коэффициента передачи Датчики скорости

Тахометрические мостовые датчики скорости двигателей постоянного тока с возбуждением от постоянных магнитов представляют собой мостовую схему, в одно плечо которой включён якорь двигателя, а в три другие — резисторы, уравновешивающие мост при неподвижном якоре R1/R2=/(рис. 6.3.3, а). Напряжение пропорционально ЭДС и скорости двигателя.

2.1.38 Датчики скорости

Рис. 6.3.3 — Тахометрические мостовые датчики скорости двигателей

Аналогичные мостовые датчики используются и для измерения скорости двигателей переменного тока, например по схеме контроля скорости вращения асинхронных двигателей (рис. 6.3.3, б).

Импульсные магнитоэлектрические датчики скорости действуют по принципу электромагнитной индукции и состоят из одного или нескольких постоянных магнитов, перемещающихся относительно неподвижной катушки с обмоткой, в которой при этом индуцируются импульсы ЭДС (рис. 6.3.4). Период Т генерации импульсов ЭДС точно определяет скорость движения магнитов. Такие ДС являются инкрементными, нечувствительными к направлению движения. Для определения направления скорости можно установить две неподвижные катушки с обмотками, очерёдность появления импульсов в которых во времени укажет направление движения. По такому же принципу строятся импульсные ДС с магниточувствительными элементами (герконами, датчиками Холла, магниторезисторами, магнитодиодами, магнитотранзисторами и др.).

Датчики скорости

Рис. 6.3.4 — Магнитоэлектрический импульсный датчик скорости