MPI - Curs 6

8/16/2019 MPI - Curs 6

1/40

MASURAREA MĂRIMILOR GEOMETRICE

3. Elemente sensibile rezistive pentru deplasriliniare mi!iFuncţionarea acestora se bazează pe dependenţa liniarã care existã

între rezistenţa electricã, R (a rezistorului ) şi lungimea sa ( )conform relaţiei :

unde: ! este rezisti"itatea materialului iar # $ aria secţiuniiconductorului, ambele consider%ndu&se constante'

#e utilizează frec"ent '#' rezisti"e cu "ariaţie c"asicontinuă,realizate prin bobinare cu pas uniform şi mic a unui fir conductor peun suport de material izolator (ceramică) liniar, toroidal sau multitoroidal & figura de mai os (liniar):

S

R ρ=

8/16/2019 MPI - Curs 6

2/40


*eoarece principalele surse de erori pentru aceste elemente sensibile sunt contactelimperfecte între cursor şi rezistorul bobinat, c%t şi "ariaţia temperaturii mediuluise impune pentru firul conductor utilizarea unor materiale care au coeficientul d"ariaţie a lui ! cu temperatura foarte mic: manganina, constantan, nicronpentru cursor lamelele sau perii din fire de argint cu grafit, iar pentru carcasmateriale ceramice cu bună izolaţie şi stabilitate la "ariaţia temperaturii '

#cemele de con"ersie la traductoarele de deplasare cu '#' rezisti"e sunt de doutipuri:

a) -ontaul reostatic, figura (a) urmatoare:

.onform caruia deplasarea (x) se exprimã prin curentul , conform relaţiei : xI

xSx R R

E

I +=

8/16/2019 MPI - Curs 6

3/40

8/16/2019 MPI - Curs 6

4/40

MASURAREA MĂRIMILOR GEOMETRICE/eliniaritatea creşte odată cu micşorarea rezistenţei de sarcină Rs'

ste necesară deci o rezistenţă de sarcină c%t mai mare' 0 altăcomponentă a erorii de neliniaritate este dată de mărimea pasuluide bobinare' 1deal, cursorul ar trebui să calce pe o singură spiră'roarea de neliniaritate scade atunci c%nd în circuitul de măsurare(corespunzător lui Rx) sunt cuprinse mai multe spire din R, ceea ce

însemnă că rezoluţia nu este constantă' *eşi această poate atinge"aloarea de din mărimea de măsurat, uzual se obţine o rezoluţie de2,23 mm la o deplasare de 322 mm'

4eoretic aceste # pot fi utilizate pentru măsurarea deplasărilor mar (de ordinul metrilor), dar aplicaţiile acestor traductoare se limitează la

măsurarea deplasărilor în domeniul (3225622) mm' 7entrudeplasari mai mari se pot utiliza # toroidale sau multi toroidale ceutilizeaza o con"ersie a miscarii de translatie intr&o miscare de rotatie'

& # rezisti"e trebuie proteate împotri"a prafului sau altor impurităţiprin capsulare'

8/16/2019 MPI - Curs 6

5/40

MASURAREA MĂRIMILOR GEOMETRICE Tradu!t"are anal"(i!e pentru deplasri un(4iulare

*eplasarea ungiularã poate fi măsurată în două moduri :a) măsurarea directã a ungiului în domeniul (256829 ) sau ( 25329)+b) măsurarea indirectă ( a deplasării liniare ) prin mai multe rotaţii complete

ale cursorului în domeniul (256829) '

.5 Elemente sensibile rezistive pentru msurarea deplasril"r

un(4iulare .onstructi", acestea sunt ser"opotenţiometre ce functioneaza dupa aceeasiscema si pe acelaşi principiu ca şi # rezisti"e pentru deplasări liniare(figura de pe slide&ul urmator)' *acă cursorul este rotit cu ungiul α faţă depoziţia de referinţă (zero) se obţin la bornele potenţiometrului tensiunile:

unde: ;a este tensiunea de alimentare+ & ungiul maxim care de obiceieste mai mic dec%t fiind limitat de spaţiul necesar amplasăriicontactelor ( )

max

ax

UU

α

α⋅= + sau

( )

max

maxa'x

UU

α

α−α=

maxα360

)358(355...0max

=α

8/16/2019 MPI - Curs 6

6/40

8/16/2019 MPI - Curs 6

7/40


.7 Elemente sensibile !apa!itive pentru msurarea deplasrii

un(4iulare#cemele de principiu ale acestor # sunt prezentate în figurile a) si b) de mai os, iar funcţionarea acestora are la bază modificarea suprafeţei comunedintre armăturile unui condensator'

.onstructi", acestea se realizează în două "ariante: a) condensatoare de acord ( înt%lnite în tenica radio ) +

=ceste condensatoare au mai multe armãturi fixe, între care se deplaseazăarmăturile mobile fixate pe un rotor, figura a '

b) "arianta diferenţialã, figura b, unde armătura mobilă comună se roteştecu ungiul α (într&un sens sau altul ) faţă de poziţia de referinţă >2?,

modific%nd în sensuri contrare "alorile capacităţilor .3 şi .@'

8/16/2019 MPI - Curs 6

8/40

MASURAREA MĂRIMILOR GEOMETRICE '#' capaciti"e se pot utiliza în sceme de mãsurare de tip rezonant în asociere cu

inductanţa A (care reprezintã secundarul transformatorului de alimentare şiadaptare 4=), figura a, de mai os:

.aracteristica statică (fig'b) arată cã acest traductor cu adaptor rezonantpoate fi folosit ca indicator de nul pentru deplasări ungiulare. /ulul corespunde"alorii maxime a tensiunii de ieşire (;max) la "aloarea de rezonanţă a capacităţii(.r)' Baloarea maximă a tensiunii (;max) este sesizată de către un element dedecizie (*)'

#emnificaţiile notaţiilor din figură sunt: * & sesizează nulul corespunzătortensiunii maxime la ieşire + .(C) & capacitate "ariabilã (prin ungiul α) ce reprezintăelementul sensibil+ & capacitate de acord ( austare auxiliară )+ & capacitateade rezonanţă (la care se obţine tensiunea maximă)+

)(Ue α

AC

r C

8/16/2019 MPI - Curs 6

9/40


Elemente sensibile indu!tive pentru deplasriun(4iulare.

7rincipiul de funcţionare a acestor '#' este asemănător cu cel prezentat la'#' pentru deplasări liniare mici, dar constructi" sunt adaptate pentrumăsurarea deplasărilor ungiulare'

Frec"ent utilizate sunt '#' inducti"e cu miez feromagnetic mobil de tip 4*RB(transformator diferenţial rotati" "ariabil) & format dintr&o bobinã primară şi

două secundare plasate pe miez feromagnetic de tip DD, (figura a de mai os)' 1nductanţa de cupla (dintre bobine) se modificã datoritã deplasării unuirotor feromagnetic cu ungiul α, înciz%nd diferit fluxurile magnetice in celedouă înfăşurări secundare' .aracteristica E f(C) este liniarã pe undomeniu restr%ns(figura b)' 4raductorul este calibrat la ieşirea din fabrică,astfel incat poziţia de zer" este marcată pe axul rotorului '

iesU

8/16/2019 MPI - Curs 6

10/40


Observa&ii :3' *atorită neliniarităţii caracteristicii ;e Ef(α), elementele sensibile

de tip 4*RB se utilizează numai în domeniul de măsurare liniar:(±2°5±82°)+

@' Gn rotor apar mici cupluri suplimentare de frecare, care se potneglia'

6' #cemele de măsură ataşate acestor elemente sensibile sunt detipul celor de la 4*AB, a"%nd ieşirea în curent continuu sau încurent alternati"'

' Gn ambele "ariante aceste '#' necesită protecţie (prin ecranare) împotri"a c%mpurilor electromagnetice externe'

8/16/2019 MPI - Curs 6

11/40


Gn practică se folosesc şi alte "ariante constructi"e (asemănătoare din puncte de "edere

al tenologiei de realizare cu maşinile electrice rotati"e) care prin modul de funcţionarese înscriu în grupul traductoarelor inducti"e cu miez mobil de tip transformator' =stfel, în figura a de mai os se prezintă un '#' de tip 4R*B, format din două bobine

statorice (de inductanţă A3 şi A@) dispuse la un ungi de J2°' Rotorul profilat "amodifica cuplaul inducti" dintre bobinele A3 şi A@, conectate prin bornele a şi b la opunte de măsurare (punte de impedanţe)' *omeniul liniar de măsurare al ungiului α este de maximum ±62°'

Gn figura b se prezintă un element sensibil realizat cu transformator rotati" de tipmicrosKn compus din poli statorici din oţel laminat pe care se găsesc c%te douăbobine ( primar şi secundar )'

8/16/2019 MPI - Curs 6

12/40

MASURAREA MĂRIMILOR GEOMETRICE *e remarcat:

=tat bobinele primare de pe fiecare pol statoric cat si bobinelesecundare de pe fiecare pol statoric sunt înseriate '.onectarea bobinelor se face astfel înc%t tensiunea indusă în şi sã

fie opusã tensiunii induse în şi ' Rotorul (fără înfăşurări) esteconstruit din material feromagnetic ' Gn poziţie neutrã (zero)reluctanţa din întrefierul poli statorici & rotor este aceeaşi pentru cei

poli, iar tensiunea în secundar este nulã ( ) '*eplasarea ungiularã (C) a rotorului pro"oacă o modificare areluctanţei care produce la ieşire o tensiune a cărei "ariaţie esteasemănătoare celei din figura b de pe slide&ul anterior'

0bser"atie:xistă şi alte multe tipuri de elemente sensibile de tip 4R*B sub forma

unui potenţiometru inducti" sau sub forma unui generator de semnalcu spiră în scurtcircuit, descrise în literatura de specialitate la caredomeniul liniar de "ariaţie a tensiunii de ieşire este asemănător(±2°)'

1S 3S

2S 4S

.0U =

8/16/2019 MPI - Curs 6

13/40

8/16/2019 MPI - Curs 6

14/40

8/16/2019 MPI - Curs 6

15/40

8/16/2019 MPI - Curs 6

16/40

MASURAREA MĂRIMILOR GEOMETRICE.onsider%nd statorul inductor (parcurs de tensiunea ),

atunci în rotor se induce tensiunea : , unde N esteungiul dintre axele electrice ale celor douã înfăşurări statorice'

#si$Ee 11 ω⋅=

#si$sEe 22 ωθ⋅=

8/16/2019 MPI - Curs 6

17/40


4ensiunea are aceeaşi frec"enţă cu , ambele "ariază sinusoidal,dar amplitudinea tensiunii "ariază în funcţie de .*eci la "ariaţia ciclicã a ungiului N ( de la 2 la 6829) se obţine o tensiunesinusoidală de "aloare maximã @, care la fiecare trecere prin zero îşiscimbă faza ' =cest lucru pune în e"idenţă două aspecte importante:a) #e poate detecta fiecare semirotaţie (prin scimbarea fazei) +b) 7entru fiecare semirotaţie ( ) amplitudinea tensiunii induse ( )

este dependentă de ungi ' #elsinul poate fi utilizat direct la măsurarea deplasărilor ungiulare sau indirectla măsurarea deplasărilor liniare, pe principiul ciclic absolut, adică poateacoperi un domeniu de deplasare liniară prin mai multe rotaţii (cicli)& măsur%ndfaza în cadrul fiecărui ciclu '

4raductoarele cu '#' de tip selsin se realizează în două "ariante de bază : detip res"lver şi de tip indu!t"sin '

.9. Element sensibil de tip res"lver pentru deplasri un(4iulare Resol"erul (denumit şi selsKn bifazat) conţine douã înfăşurări statorice,

decalate electric cu J29 ,rotorul fiind monofazat ' Gn funcţie de modul dealimentare, inductorul poate fi, după caz, statorul sau rotorul '

)#(e2 ω )#(e

1

ω

)#(e2 ω θs

)#(e2 ω

180...0 2e

8/16/2019 MPI - Curs 6

18/40

MASURAREA MĂRIMILOR GEOMETRICE *acã de exemplu rotorul este alimentat cu o tensiune: , se

obţin în stator douã tensiuni :

unde O este ungiul pe care îl face rotorul cu axa înfăşurării $ fig' = de mai os:

Balorile maxime şi depind de raportul de transformare între înfăşurări (dar sunt proporţionale cu fluxurile, iar defazaele de J29 seconser"ã numai dacă impedanţa de sarcină, , este infinitã)' *aca seconsiderã acest raport de transformare egal cu 3, pentru ambele înfăşurărişi ca urmare se obţine:

#si$Uu r ω=

ϕ⋅ω= s#si$Uu11 SS

.si$#si$Uu22 SS ϕ⋅ω=

1SU 2SU

S)

UUU21 SS

==

8/16/2019 MPI - Curs 6

19/40

MASURAREA MĂRIMILOR GEOMETRICE 7relucr%nd tensiunile statorice se obţine o indicaţie asupra ungiului O ' *e

exemplu:

0peraţia de di"izare nefiind a"antaoasă, în practică se preferă insaalimentarea resol"erului pe stator iar rotorul de"ine indus ' Gn aceastăsituaţie se pot e"idenţia douã metode distincte de utilizare :

3' Rezol"er cu modulaţie în amplitudine +@' Rezol"er cu modulaţie de fază +

3' Rez"lverul !u m"dula&ie +n amplitudine : 7entru a măsura poziţia ungiularã O a unui ax (care antrenează rotorul) în

raport cu ungiul (poziţia) de referinţă C & se alimentează cele douã înfăşurări statorice cu tensiunile :

unde C este ungiul de referinţã, iar O & ungiul de măsurat +

2

1

S

S

UU

#* =ϕ

#si$'sUu;#si$si$Uu2S1S

ω⋅α=ω⋅α=

8/16/2019 MPI - Curs 6

20/40

MASURAREA MĂRIMILOR GEOMETRICE4ensiunea indusã în rotor, pentru o poziţie ungiularã (O) a axei rotorului faţã de axa

înfăşurării , "a fi:

Gnlocuind "alorile tensiunilor şi se obţine :

#emnul (P) sau (&) este determinat de sensul de parcurgere al înfăşurărilor ' 7entrusensul marcat în figura a precedenta este (& ) ' *acă se alimentează cele douã înfăşurări in"ers, cu tensiunile :

se obţine la bornele rotorului: + (

Observa&ie) #e obţine la ieşire o tensiune modulatã în amplitudine cu sinusul (sau cosinusul)

ungiului , care reprezintă abaterea faţă de ungiul de referinţă prescris C '

.si$u'suu2S1Sr

ϕ±ϕ=

1Su

2Su

).si$(#si$Uu +sau

)si$'s'ssi$(#si$Uu

r

r

ϕ±α⋅ω=

ϕ⋅α±ϕ⋅α⋅ω=

α⋅ω= 's#si$Uu 1S α⋅ω= si$#si$Uu 2S

)(s#si$Uu r ϕα⋅ω=

ϕ±α=ε

8/16/2019 MPI - Curs 6

21/40


@' Rez"lver !u m"dula&ie de 'az-Aa acest resol"er se alimentează statorul cu douã tensiuni

de aceeaşi frec"enţă şi amplitudine, dar decalate cu J29electrice :

.a urmare, tensiunea indusă în rotor "a fi:

sau:

*eci tensiunea obţinută are faza proporţionalã cu ungiulO ce caracterizează poziţia relati"ã a rotorului faţã destator'

#si$Uu1S

ω= #'sU)2

#si$(Uu2S

ω=π

+ω=

)si$#ss#si$(Uur ϕ⋅ω±ϕ⋅ω=

).#si$(Uu r ϕ±ω=

8/16/2019 MPI - Curs 6

22/40


. Element sensibil de tip indu!t"sin !ir!ular

1nductosinul circular poate fi eci"alent cu un selsin multipolar desfăşurat înplan (ce are un număr mare de poli) ' .onstructi", acesta constã din douãdiscuri plane, separate între ele printr&un interstiţiu de aer cu grosimea de

mm ' ;n disc (rotorul) este mobil,fiind cuplat solidar cu obiectul a cărui deplasare

ungiulară se măsoară, iar celãlalt este fix (statorul) şi asociat cu sistemulde referinţă' 7e discul fix se găsesc douã înfăşurări multipolare plane(realizate în tenologia circuitelor imprimate ) decalate între ele cu J29electrice 'Rotorul, de regulă, este indusul şi conţine o singură înfăşurare'7asul înfăşurăii rotorice este egal cu pasul înfăşurării statorice ca in figuraurmatoare:

3!0...1!0

8/16/2019 MPI - Curs 6

23/40


;tiliz%nd aceleaşi notaţii ca la selsin tensiunile induse în rotor "or fi:

a) în cazul m"dula&iei de 'az-

unde Q $ este defazaul globalb) în cazul m"dula&iei +n amplitudine :

unde: este defazaul global pentru I $ număr întreg( 2,3,@,6 )+

O & ungiul de rotaţie dintre stator şi rotor + C - ungiul de referinţã + p & nr' perecilorde poli ai înfăşurării rotorice+ τ & pasul de di"izare'

;zual, pasul de di"izare () se ia egal cu @9 şi printr&o di"izare electronicã se potobţine precizii de cinci secunde (

8/16/2019 MPI - Curs 6

24/40


7rincipalele tipuri de erori, care opt afecta rezultatele măsurării deplasărilor

ungiulare sunt:a) erori datorate armonicilor superioare (de ordinul 6 şi

8/16/2019 MPI - Curs 6

25/40


Elemente sensibile pentru deplasri liniare mari

-ăsurarea deplasărilor liniare mari, de ordinul metrilor sau zecilor demetri este necesară în industria materialelor de construcţii (benzi

transportoare), în metalurgie (laminoare) sau în construcţia de maşini(maşini unelte cu comandă numerică) '

*eplasările mari se pot măsura direct, cu elemente sensibile liniare

(absolute sau incrementale), sau indirect cu #' ungiulare de tipciclic absolut (selsin) sau numeric absolut (disc codat)' ;tilizarea '#'cu funcţionare ciclică, necesită sisteme mecanice adec"ate con"ersieide tip circular& liniar, cum ar fi: pinion&cremalieră, şurub&piuliţă, bandărulantă şi cablu&arc (resort)' -ăsurarea corectă a deplasărilor liniare

mari, presupune eliminarea ocurilor în agrenae şi a isteresuluimecanic'

4raductoarele directe pentru măsurarea deplasărilor liniare mari sunt detip riglă (dispusă de obicei pe suportul care deplasează organulmobil) sau utilizează tenici de interferometrie cu laser'

.ele mai răsp%ndite elementele sensibile de tip riglă sunt: inductosinulliniar şi rigla optică'

8/16/2019 MPI - Curs 6

26/40

8/16/2019 MPI - Curs 6

27/40

MASURAREA MĂRIMILOR GEOMETRICE Gntre spirele celor două înfăşurări ale cursorului există un decala de J29 electrice

(notat cu d)' =cest decala se exprimă prin relaţia :

unde n & este numărul de paşi polari (n & număr întreg), iar x & poziţia relati"ă întreriglă şi cursor'

7rincipalele caracteristici (standardizate internaţional) ale inductosinului liniarsunt:

& lungimea riglei: l E@

8/16/2019 MPI - Curs 6

28/40

MASURAREA MĂRIMILOR GEOMETRICE*in punct de "edere constructi" inductosinul se poate realiza ca traductor absolut

în domeniul unui semipas (semiperioadă) de @ mm, dar şi ca traductor ciclicabsolut într&o scemă care contorizează numeric numărul de semipaşi (treceriprin zero ale tensiunii proporţionale cu defazaul) şi apoi exprim%nd numericsau analogic faza în cadrul unui pas'

& Bariantele de alimentareale înfăşurărilor sunt :• alimentare pe riglă, cu prelucrarea a două semnale culese din înfăşurările

cursorului +

• alimentare pe cursor, cu două tensiuni şi prelucr%nd un singur semnal de ieşire(din înfăşurarea riglei)' ;ltima soluţie este cea mai utilizată şi se practică îndouă "ariante :

a) Cu m"dula&ie de 'az: Gn acest caz cursorul fiind alimentat cu tensiunile ; sin Ut, respecti" ; cos Ut,

(defazate cu J2 grade) si se obţine tensiune de ieşire (din riglă) :

unde este raportul de transformare al tensiunilor+ x & poziţia relati"ă între riglă şi cursor în cadrul unui semipas (x E 2 ,dacă se suprapun înfăşurările riglei cu prima înfăşurare a cursorului)'

;)x#si$(U& )2xsi$(2#'sU& )

2x's(2#si$U& U

,#

,#

,#r

τπ−ω=

τπ⋅ω−

τπ⋅ω=

#&

8/16/2019 MPI - Curs 6

29/40


b$ Cu m"dula&ie +n amplitudine, cand infasurarile sunt alimentate

cu tensiuni in faza dar de amplitidine dependenta de pozitia initialasi finala de masurat, situaţie în care se obţine:

unde: este poziţia faţă de care se măsoară deplasarea în cadrulunui semipas'

Observa&ii) -asurarea deplasarilor mai mari se realizeaza prin conectarea

inductosKnelor in seri (cascada)' 1n acest caz se "a acorda atenţiela e"itarea excentricităţilor, păstrarea constantă a interstiţiilor dintreriglă şi cursor, păstrarea paralelismului faţă de gida şi a planeităţii'Er"rile spe!i'i!e acestui traductor se datorează dilatării inegale (cutemperatura) a riglei şi suportului, moti" pentru care se impunmăsuri speciale de corecţie'

rorile datorate c%mpurilor perturbatoare externe se elimină prinecranarea părţii acti"e a cursorului, cu o folie de metal legată lamasă'

);x(xsi$#si$U& U 0 ,

#r τ

π⋅ω=

0x

8/16/2019 MPI - Curs 6

30/40

MASURAREA MĂRIMILOR GEOMETRICE #cema de principiu pentru prelucrarea semnalelor produse de inductosKnul

liniar, în cazul deplasării pe o axă şi oprire la cotă prescrisă, este dată înfigura urmatoare:

-ăsurarea constă în prelucrarea numerică a fazei semnalului e, faţă de fazaunui semnal de referinţă , care reprezintă ultima poziţie a organului mobil(0-)'

r e

8/16/2019 MPI - Curs 6

31/40


Ri(la "pti! in!rementala liniara

Riglele optice sunt elemente sensibile care se realizează in "ariantaliniara sau sub forma de disc absolute sau incrementale'

Riglele absolute pot fi utilizate pentru măsurarea deplasărilor liniare decirca 3 m, cu precizie de 3(un) micron' =cestea sunt cele mai

precise '#' ale traductoarelor pentru deplasări liniare'

.ostul ridicat, problemele de rectilinitate perfectă şi influientaimpurităţilor (praf, pulberi, diferite), fac imposibilă utilizarea acestora

pentru domenii mari' le nu pot fi totusi capsulate etanş (precumdiscurile absolute)' *e aceea, în cazul măsurărilor absolute pentrudomenii mari de deplasare se "a recurge la măsurări indirecte (cu

discuri absolute) sau măsurări directe incrementale' Gn figura de pe

slide&ul urmator se prezintă scema de principiu pentru o riglăincrementală'Riglele optice incrementale se utilizează pentru măsurarea deplasărilor

de maximum '6m' 7entru lungimi mai mari se utilizează riglemetalice (oţel) & cu procedeu de citire episcopic'

8/16/2019 MPI - Curs 6

32/40


-ărirea preciziei se poate face prin tenici de multiplicare electronică (interpolare în

cadrul unui pas)'

0 altă "ariantă de '#' optic , specifică riglelor, apelează la tenica franelor -oirV'Franele -oirV sunt produse de "ariaţiile poziţiilor relati"e a două rigle identice,

suprapuse dar uşor nealiniate' Fiecare riglă constă dintr&o suprafaţă transparentăformată dintr&un un mare număr de linii ecidistante'

Aa deplasarea unei rigle peste cealaltă, sub un anumit ungi, apar alternanţe de zoneluminoase şi întunecate (frane -oirV) care se deplasează cu c%te o cuantă lafiecare deplasare a riglei egală cu pasul reţelei de linii'

Ă

8/16/2019 MPI - Curs 6

33/40

MASURAREA MĂRIMILORGEOMETRICE

Tradu!t"are numeri!e pentru deplasri un(4iulare#e numesc traductoare numerice şi nu elemente sensibile cu

funcţionare discretă, deoarece acestea sunt singureletraductoare pur numerice (care nu necesită con"ersieintermediară)' lementul sensibil propriu & zis îl constituie undisc codat, iar prelucrarea informaţiei numerice este specificămodului de codificare'

7rincipial există două tipuri de # :a$ ;is!uri !"date abs"lut, la care (în orice moment), dispoziti"ul

de măsurare oferă informaţii asupra poziţiei ungiulare înraport cu un punct de referinţă & exprimată printr&un număr decuante'

b) ;is!uri in!rementale, care oferă o succesiune de impulsuri, înraport cu ultima poziţie atinsă, fiecare impuls reprezent%nd unincrement (cuantă) de deplasare' Fiecare cuantă de deplasareeci"alează cu o "ariabilă binară şi reprezintă un bit deinformaţie (2 sau 3)'

8/16/2019 MPI - Curs 6

34/40


Elemente sensibile de tip dis! !"dat abs"lut7rincipiul realizării unui disc codat absolut cu elemente de contact constă în împărţirea domeniului de măsurare într&un număr de cuante elementare

(cuanta elementară determină rezoluţia)+ alegerea unui cod de exprimare a "alorilor cuantificate+ găsirea unei metode de înscriere a informaţiei pe disc şi implicit citirea

acesteia' Gn figura de pe slideul urmator este prezentată scema de principiu a unui disc

codat care acoperă 682° prin 6@ de combinaţii, deci rezulta o cuantăelementară de ' Gn figura s&a presupus un disc cu < piste concentrice,codificate $ form%nd zone conductoare şi zone izolante'

#uprafeţele conductoare sunt legate electric printr&o perie fixă la un inel colectorcare formează pista de energizare' 7istele sunt testate de o serie de perii

colectoare localizate la diferite distanţe radiale, fiecare perie fiind conectatăprin conductor separat'

Aa rotirea discului periile se conectează la tensiunea comună de alimentare,acolo unde au contact cu o zonă metalică conductoare, ceea ce reprezintăD3D logic'

'1511≅

8/16/2019 MPI - Curs 6

35/40


4ranziţia de la porţiunea conductoare la cea izolantă trebuie să se facă lin, iar

uzura pe suprafaţa discului să fie aceeaşi în orice poziţie' *e obicei at%t pistelec%t şi periile sunt aurite' 7eriile sunt miniaturale, iar desciderea unei perii estefoarte mică (2,226°)'

Rezoluţia discului este determinată de numărul pistelor, deci precizia traductoarelor

se poate mări, dacă numărul de piste creşte' ;n disc cu 32 piste are o rezoluţiede 3:32@, iar pentru < piste rezoluţia este 3:

8/16/2019 MPI - Curs 6

36/40


.odurile cele mai utilizate la realizarea discurilor (absolute) sunt :

3 & C"dul binar & natural (specific circuitelor digitale)'*eza"antaul acestui cod constă în faptul că informaţia se modifică mai mult deun bit la trecerea discului de la o poziţie la alta'

@ & C"dul are a"antaul de a fi monostropic (sau monodiferenţial), adică

combinaţii binare "ecine diferă numai prin modificarea unui singur bit' =ceastăproprietate simplifică sistemul de testare şi decodificare, reduc%nd costul'.odul XraK fiind neponderat, este necesară o logică electronică pentrucon"ertirea semnalului de ieşire în codul dorit, (cod L.W sau binar naturaletc')'

0bser"aţie: Gn cazul traductorului rotati" cu disc absolut şi perii de contact (c%nd nu se

utilizează codul XraK) există posibilitatea apariţiei unei informaţii false, atuncic%nd pe mai multe piste informaţia binară se modifică simultan' 77entru eliminarea acestei erori există mai multe metode de testare' Frec"ent se

foloseşte sistemul dublu de perii pentru fiecare pistă, la care se adaugă ologică de control care are rolul de a citi şi reţine ca "aloare corectă numaiinformaţia transmisă de la o perie care nu este într&un regim de tranziţie'

8/16/2019 MPI - Curs 6

37/40

MASURAREA MĂRIMILOR GEOMETRICETestarea +n ?@? & foloseşte pentru fiecare pistă c%te două perii colectoare notate :

st%nga şi dreapta, dispuse simetric în formă de DBD cu excepţia periei de pe pista @9(cea mai puţin semnificati"ă)' *istanţa dintre fiecare perece de perii colectoare este

egală cu lungimea de pistă corespunzătoare unui bit informaţional & măsurată pepista anterior semnificati"ă'Testarea +n U & foloseşte pentru fiecare pistă c%te două perii colectoare decalate cu

3 /2 din lungimea de pistă corespunzătoare celui mai puţin semnificati" bit' 1nformaţiautilă este cea pro"enită de la un set de perii selectate o singură dată, în funcţie debitul cel mai puţin semnificati"' *etalii referitoare la tenicile de testare amintite suntdate în Y@Z'

Er"area t"tal a traductorului este determinată de :

roarea de cuantizare, inerentă ori de c%te ori o funcţie liniar & "ariabilă (rotaţiaaxului) este discretizată într&un număr finit de cuante' 7rin această discretizarerezultă o eroare de [ 3\@ din "aloarea bitului cel mai puţin semnificati"'=ceastăeroare ine"itabilă se poate reduce numai prin mărirea numărului de di"iziuni alediscurilor'

roarea de ambiguitate & cauzată de faptul că două comutaţii Dizolant $ conductorDnu se produc simultan pe mai multe piste' =ceastă eroare se elimină prin tenicile de

testare menţionate anterior' roarea de tranziţie, determinată de impreciziile de execuţie a discurilor codifidate, aplaneităţii, concentricităţii şi a perpendicularităţii acestora, inclusi" de uzura lagărelor,a periilor şi discurilor'

zgomotul generat de "ariaţia rezistenţei de contact (mai e"ident la trecerea din D2D înD3D în regimurile tranzitorii (perii & disc)'

8/16/2019 MPI - Curs 6

38/40


Aimitele de funcţionare impuse de caracteristicile electrice sunt:

• Aimite de tensiune (< &32 B) & limita maximă este impusă de elementele decomutaţie statică din logica electronică'• Aimitele de curent (2,< & @ m=) & impuse de numărul de întreruperi între perii şi

piste pentru e"itarea eroziunii dată de energia de descărcare electrică(microarcuri electrice de contact)'

• Rezistenţa acti"ă de contact care trebuie să e"ite orice ambiguitate datorateuzurii, acceleraţiei sau "ibraţiilor' #e recomandă o rezistenţă de peste

8/16/2019 MPI - Curs 6

39/40

MASURAREA MĂRIMILOR GEOMETRICEmiţătorul de lumină are în componenţă diode electroluminiscente' 7erformanţele

măsurării ungiului sunt date de calitatea realizării discului prin tenici dereproducere fotografică de înaltă calitate'

Aa aceste traductoare se utilizează frec"ent codul XraK (datorită proprietăţii salede monostropicitate) c%t şi codurile binar $ natural+ coduri L.*+ coduri care

simulează funcţiile sin, cos, log' =stfel se pot obţine rezoluţii de 3: ' roareaspecifică acestor sisteme de citire optice este eroarea de isterezis & generatăde diferenţa ni"elurilor de tensiune la trecerea din zona întunecoasă în zonatransparentă faţă de trecerea in"ersă' =cest fenomen se prezintă grafic înfigura de pe slideul urmator:

810

8/16/2019 MPI - Curs 6

40/40

MASURAREA MĂRIMILOR GEOMETRICE roarea de isterezis (^) este considerată un a"anta, fiind utilizată pentru

corecţia erorilor ce apar datorită "ibraţiilor' .orecţia se realizează prinbalierea discurilor optice, utiliz%nd metode adec"ate'

Observa&ie) *iscurile codate (optice) pot fi folosite şi la măsurarea indirectă a deplasărilor

liniare cupl%nd mai multe discuri cu raporturi de reducere (a turaţiei)

adec"ate' =stfel se asigură măsurări cu precizie de 32_m la deplasări pedomenii de (@ 532) m' Gn acest caz se ţine seama de faptul că pentru o"iteză a organului mobil egală cu 32 m\min', măsurarea deplasării cu oprecizie de 32 &@ mm, inplică o frec"enţă de cel puţin @2 `Hz pe pista A#L'

Documents

MPI - Curs 6