WykładNr8

Dokument: pdf (1.2 MB)
  • 14 stron
Opublikowany 2017-09-09 14:08:09

9. Elektroniczne systemy pomiaru kątów W chwili obecnej do pomiaru kąta obrotu wykorzystuje się różnego rodzaju czujniki elektroniczne. Bardzo często do tego typu pomiarów są wykorzystywane przetworniki magnetyczne, galwaniczne i optoelektroniczne. W praktyce stosuje się trzy systemy elektronicznego pomiaru kątów : kodowy, impulsowy czyli inkrementalny oraz dynamiczny zwany także bardzo często systemem czasowym. 9.1 Kodowy system pomiaru kątów W tej metodzie wykorzystuje się kołową tarczę kodową z kodem dwójkowym i czytnik optoelektroniczny. Przykładowa konstrukcja tarczy kodowej z naniesionym na niej kodem dwójkowym pokazana jest na rysunku 9.1. Rysunek 9.1. Tarcza z kodem dwójkowym Przedstawiona na rysunku powyższym tarcza z kodem dwójkowym zawiera kilka koncentrycznie rozmieszczonych ścieżek kołowych. Każda taka ścieżka podzielona jest na parzystą liczbę pól, które są naprzemian przezroczyste (na rysunku oznaczone jako pola białe) i nieprzezroczyste (na rysunku oznaczone jako pola czarne) o tej samej długości. Pierwsza ścieżka, która ma najmniejszą średnicę, zawiera dwa takie pola. W każdej następnej ścieżce obok pola poprzedniej ścieżki występują dwa pola: przezroczyste i nieprzezroczyste. Tak więc ścieżka pierwsza zawiera dwa interwały, ścieżka druga - cztery interwały, ścieżka trzecia - osiem itd. Ostatnia ścieżka zawiera największą liczbę pól i to ona określa rozdzielczość podziałki pomiarowej przyrządu. Do odczytywania mierzonego kierunku k na omawianej tarczy kodowej wykorzystywany jest czytnik np. fotodiodowy. Na wyjściu tego czytnika otrzymujemy postać cyfrową aktualnego położenia tarczy, a w konsekwencji położenia kątowego. Sygnały wyjściowy jest w postaci sygnału cyfrowego w naturalnym kodzie dwójkowym. Rysunek 9.2. Zasada funkcjonowania czytnika fotodiodowego Stosowane czytniki diodowe pokazane są na rysunku 9.2. Jak widać górną część czytnika stanowi zestaw DS siedmiu diod LED , które emitują wiązki światła (bardzo często emitują promieniowanie w podczerwieni) prostopadle do płaszczyzny tarczy kodowej TK . Między diodami i tarczą TK umieszczona jest dodatkowa przesłona szczelinowa PS . Jej zadaniem jest ujednolicenie padającego na tarczę promieniowania. Promieniowanie przechodzące przez przezroczyste pole tarczy przepuszczane jest jeszcze przez przesłonę PO , a następnie pada na fotodiody odbiorcze FD . Zespól fotodiod na które pada przechodzące promieniowanie tworzy matrycę fotodetektorów. Każda para nadajnika czyli diody LED i odbiornika czyli fotodiody odpowiada jednej ścieżce zastosowanej w urządzeniu tarczy kodowej. Wiązka promieniowania przechodząca przez pole przezroczyste tarczy powoduje oświetlenie odpowiedniej fotodiody w układzie detektora. Oświetlona fotodioda zaczyna przewodzić i na jej wyjściu pojawia się sygnał niski. Sygnałowi niskiemu fotodiody przypisuje się umownie stan 0 , zaś wysokiemu stan 1. W ten sposób 7-bitowy wyraz wytworzony przez matrycę fotodetektorów FD ustawioną na prostej k jest odczytem cyfrowym tegoż kierunku w kodzie dwójkowym. Odczyt kierunku w kodzie dwójkowym jest zapisywany w postaci cyfrowej w rejestratorze R lub też po zdekodowaniu w matrycy dekodującej D jest wyświetlany na wyświetlaczu urządzenia. Rozdzielczość i dokładność tak wykonanego pomiaru zależy od liczby pól kodowych zawartych na obwodzie okręgu o największej średnicy. 9.2. Impulsowy system pomiaru kątów W przetworniku takiego typu ścieżka kręgu podziałowego, tarczy T zawiera rN pól przezroczystych - radialnie skierowanych rysek, które są oddzielone od siebie polami nieprzezroczystymi o tej samej szerokości jak ryski. Pary „pole przezroczyste - pole nieprzezroczyste" zwane nazywane są także inkrementami. Konstrukcja impulsowego systemu pomiaru kątów została pokazana na rysunku 9.3. Czytnik optyczny składa się ze źródła światła S (diody luminescencyjnej), maski M i fotodiody FD . Na masce M , będącej jednocześnie przesłoną, naniesiony jest odcinek takiej samej ścieżki kołowej jak na tarczy T , zawierający około 200 interwałów „jasne-ciemne". Rzut tego odcinka na tarczę pokrywa się dokładnie z jej ścieżką. Rysunek 9.3. System impulsowy pomiaru kąta W systemie pomiaru kątów poziomych tarcza pozioma HT obraca się wraz z alidadą, natomiast czytnik FDMS  jest sprzężony na stałe z nieruchomą podstawą urządzenia. Dzięki temu przy obrocie alidady ryski kręgu HT przesuwają się - prawie równolegle - na tle ścieżki maski M . Przejście każdego interwału „jasne-ciemne" tarczy pod identycznym interwałem tejże maski powoduje okresową modulację równoległej wiązki światła, przechodzącej przez tarczę T i maskę M . Wytworzony w ten sposób zmodulowany sygnał optyczny powoduje pojawienie się na wyjściu fotodetektora FD sygnału elektrycznego o kształcie prostokątnym. Przebiegi czasowe sygnałów w takim układzie pomiarowym pokazane są na rysunku 9.4. Wadą takiej konstrukcji czujnika kąta jest brak możliwości rozpoznania kierunku obrotu. Licznik czujnika zlicza impulsy z fotodiod bez względu na kierunek ruchu o...

Komentarze do: WykładNr8 • 0