Датчики угловой скорости

Современные датчики угловой скорости для автоматизированного электропривода относятся к классу оптоэлектронных устройств. Они сочетают в едином корпусе прецизионную оптическую систему, фотоэлементы и цифровые интегральные схемы. Такие датчики называются шифраторами приращений, или инкрементальными энкодерами.

В шифраторе приращений движение механизма с помощью гибкой муфты передается на вал датчика. В корпусе датчика на валу крепится прозрачный стеклянный или пластиковый кодирующий диск, на котором в зависимости от типа датчика нанесены одна, две или три дорожки непрозрачных меток (рис. 10.17).

Число меток на первых двух дорожках Л и В всегда одинаково, метки на дорожках размещены по окружности равномерно, но со сдвигом на четверть периода по окружности. На третьей (индексной) дорожке всегда только одна метка, фиксирующая точку отсчета. Считывание меток и получение соответствующих логических сигналов в датчике осуществляется оптоэлектронным способом, при котором дорожки просвечиваются, а сигналы с фотоприемников усиливаются и формируются до стандартных логических уровней. При вращении диска световые потоки от источников периодически перекрываются непрозрачными метками, что приводит к появлению импульсных сигналов на выходах датчика.

Число меток, расположенных на дорожках А и В, определяет разрешающую способность датчика. Современные технологии нанесения меток и изготовления полупроводниковых фотоприемников позволяют распознавать метки размером в несколько микрон. При диаметре диска в несколько сантиметров достигается разрешающая способность до 10 000 меток/оборот.

Одноканальные шифраторы.

Одноканальные (тахометрические) шифраторы приращений имеют только одну дорожку Л и при вращении в любом направлении формируют на выходе датчика периодическую импульсную последовательность (сигнал Л на рис. 10.18).

Рис. 10.17. Шифратор приращений:

1 — дорожка А; 2 — дорожка В; 3 — индексная дорожка; 4 — кодирующий диск; 5 — источники света; 6 — фотоприемники; 7 — ось вращения Частота следования импульсов/, на выходе такого шифратора определяется частотой вращения диска и разрешающей способностью датчика по формуле.

где п — частота вращения диска, об/с; к — разрешающая способность (меток/оборот).

При движении в одном направлении простой подсчет импульсов на выходе датчика позволяет оценить угловое перемещение ф вала датчика с момента начала наблюдения:

где N — число подсчитанных счетчиком импульсов.

Если же время счета ограничить некоторым фиксированным интервалом Т, то по показаниям счетчика можно оценить угловую скорость ш вращения вала:

Определить направление вращения одноканальные шифраторы приращений не позволяют, а изменение направления вращения датчика в процессе движения обязательно приведет к появлению ошибки при попытках оценки скорости и перемещения по приведенным выше формулам.