25. Измерительные системы: назначение, состав, дос-классификация.

Измерительные системы (ИС) предназначены для измерения текущих координат рабочих органов управляемого оборудования. Структурную схему ИС можно представить в следующем виде:

РОС ДОС УП КС СНУ

Рис. 2.29. Структурная схема измерительной системы.

где: РОС - рабочий орган станка.

ДОС - датчик обратной связи.

УП - усилитель преобразователь.

КС - канал связи.

СНУ - счетно-накопительное устройство.

Основным элементом любой измерительной системы является датчик обратной связи (ДОС). ДОС предназначен для преобразования механического перемещения рабочего органа управляемого оборудования в пропорциональный электрический сигнал.

Основными требованиями к ДОС являются:

- высокая надежность,

- высокая чувствительность (малая дискретность квантования перемещения):

- стабильность (повторяемость) измерения:

- нечувствительность к изменениям параметров окружающей среды:

- удобство ведения регламентных и ремонтных работ.

Классификацию ДОС, используемых в станках с ЧПУ и промышленных роботах можно представить в следующем виде:

ДОС

Дискретные Позиционные Комбинированные

(унитарные) (кодовые)

Фотоэлектрические Индуктивные Потенцио-

метрические

Рис. 2.30. Классификация датчиков обратной связи.

Дискретными называются датчики, выходной сигнал которых соответствует перемещению рабочего органа на величину, равную одной дискрете, т.е. минимальное перемещение фиксируемое датчиком. По этой причине унитарные датчики не могут дать текущее положение рабочего органа относительно начала системы координат станка или робота, поэтому задача определения текущих координат возлагается на счетно-накопительное устройство. В большинстве случаев счетно-накопительные устройства не имеют элементов памяти длительного хранения информации, поэтому после отключения питания УЧПУ значения текущих координат исчезают и для их восстановления используются специальные приемы.

Позиционные, или по другому, кодовые датчики отличаются от дискретных тем, что их выходной сигнал в любой момент времени однозначно идентифицирует положение рабочего органа в системе координат станка или робота. Другими словами кодовый датчик постоянно выдает значение текущей координаты рабочего органа, при этом восстановление численного значения координаты после подачи питания на датчик осуществляется в течение одного цикла измерительной системы.

Комбинированные ДОС характеризуются тем, что в определенном (часто небольшом : 5 - 10 мм ) диапазоне датчики работают как кодовые, а для расширения диапазона измерения производится накопление полных диапазонов кодового датчика. Другими словами принцип дискретности сохраняется как у унитарных датчиков, а величина дискреты равна диапазону работы кодового датчика.

26. Унитарные+кодовые+комбинированные

Унитарные фотоэлектрические датчики.

В промышленности используются фотоэлектрические датчики для измерения углового перемещения рабочего органа. Для измерения линейных перемещений угловое вращение датчику передается от рабочего органа через дополнительный механический преобразователь типа шариковая пара винт-гайка или безлюфтовая реечная передача.

1 2 Риски на диске датчика

5

U осв. U вых. датч.

U вых. н.м.

3 4

6

5

Отверстие нуль-

метки

Рис.2.31. Кинематическая схема унитарного датчика.

Обозначения на рисунке:

1 - осветитель основного канала датчика.

2 - усилитель основного сигнала датчика.

3 - осветитель канала нуль - метки.

4 - усилитель сигнала нуль - метки.

5 - диск-маска.

6 - выходной вал датчика.

Принцип работы датчика заключается в модуляции светового потока излучателя с помощью специального диска - маски. Диск - маска изготавливается из прозрачного материала, обычно стекла, на который фотохимическим способом наносятся непрозрачные риски. При этом ширина риски должна быть равна расстоянию между двумя соседними рисками. Промодулированный таким образом, световой поток воспринимается фотоприемником и усиливается усилителем 2, то есть выходной сигнал усилителя представляет собой серию импульсов со скважностью 2 , а количество импульсов пропорционально углу поворота выходного вала датчика.

Пропорциональность определяется величиной, называемой дискретностью датчика и рассчитывается по формуле:

2П 360

б = рад/ имп. или : б = град/ имп.

N N

где: N - число рисок на диск - маске.

Для фиксации исходного положения диска-маски используется дополнительная фотоэлектрическая система нуль - метки. В этом канале формируется за весь оборот диска один сигнал в момент прохождения специальной риски через тракт осветитель НМ - фотоприемник НМ.

Как видно из вышеприведенных формул, чем меньше дискретность тем большую точность отсчета можно получить, в свою очередь дискретность определяется только числом рисок на диск - маске. Максимальное число рисок зависит от двух элементов:

- диаметра окружности, на которой расположены риски,

- диаметра входного окна фотоприемника.

Увеличение диаметра окружности неизбежно ведет к увеличению конструктивных габаритов датчика в радиальном направлении, что не всегда допустимо. Уменьшение же входного окна фотоприемника и как следствие уменьшение ширины риски приводит к ухудшению электрических параметров выходного сигнала, так как уменьшение светового потока в окне фотоприемника должно компенсироваться увеличением коэффициента усиления усилителя, что в свою очередь снижает помехозащищенность канала.

Первые промышленные унитарные датчики имели диск - маски диаметром 80 - 90 мм, на котором размещались 1000 или 1024 риски в зависимости от принятой системы счисления во внутреннем программно-математическом обеспечении УЧПУ.

В дальнейшем при тех же электрических параметрах датчиков удалось существенно уменьшить их диаметр за счет уменьшения количества рисок до 250 - 256 с одновременной электронной мультипликацией выходного сигнала. Для этого помимо основной фотоэлектрической системы введена дополнительная фотосистема, оптическая ось которой смещена на 1/ 4 углового шага рисок:

t

1 (n +0,25) t 2

3 Рис.2.32. Фрагмент рисунка диск - маски

фотоэлектрического датчика.

t - шаг рисок по окружности диска,

n - любое целое число,

1 - оптическая ось фотоэлектрической системы основного датчика ( Sin ),

2 - оптическая ось дополнительной фотоэлектрической системы (Cos ),

3 - оптическая ось фотоэлектрической системы нуль -метки (NM).

Электронная система непосредственно самого датчика предусматривает выдачу как прямого, так и инверсного сигнала всех фотосистем. В результате выходные сигналы датчика можно представить в виде циклограммы, показанной на рис.2.33.

Sin

Sin

Cos

Cos

NM

NM

И sin

И sin

И cos

И cos

Рис. 2.33. Циклограмма выходных сигналов унитарного датчика

Принцип работы схемы мультипликации, функциональная схема которой показана на рис. 2.34. заключается в следующем:

Основные и дополнительные сигналы датчика (как прямые так и инверсные) подаются на суммирующую схему D2 вместе с импульсными сигналами, полученными с помощью одновибраторов D1 из всех выходных сигналов датчика, кроме сигналов нуль - метки. При этом импульсы формируются при перепаде сигнала с уровня лог. 0 на уровень лог. 1. На рис.2.34. показаны импульсы ( И sin, И sin, И cos, И cos ) для случая движения датчика “ слева направо”, естественно, при движении “ справа налево “ импульсы будут формироваться из задних ( по рисунку ) фронтов сигналов. Рассмотрим принцип мультиплексирования при движении “ слева направо “. В начале первого цикла выходных сигналов из сигнала Sin формируется сигнал И sin , который на высоком уровне сигнала Cos пройдет на выход микросхемы D2 через первый элемент 2И. Через четверть цикла из сигнала Cos сформируется

сигнал И cos , который на высоком уровне сигнала Sin пройдет на выход микросхемы D2 через второй элемент 2И. Затем через следующую четверть цикла на выход пройдет сигнал И sin на высоком уровне сигнала Cos, и наконец, сигнал И cos на высоком уровне сигнала Sin. Таким образом, за один цикл датчика (одна риска на диск –маске) - в счетно-накопительное устройство пройдет четыре импульса. При движении датчика “справа налево” работает другая суммирующая схема. Принципиальную схему предлагается составить читателю. Выходные импульсы обоих суммирующих схем направляются соответственно на суммирующий и вычитающий входы реверсивного счетчика накопительного устройства. Емкость этого счетчика определяется как отношение максимальной длины перемещения рабочего органа к дискретности датчика:

N = Lmax / б

В УЧПУ типа МС 2101 счетно - накопительное устройство выполнено в виде отдельной БИС марки К1801ВП1-015. Ее принципиальная схема показана на рис.2.35.

Sin D1.1 И sin

&

1

Sin D1.2 И sin

&

И sin, Иcos,

& И sin, Иcos

Cos D1.3 И cos

&

Cos И соs

D1.4

Рис. 2.34. Функциональная схема устройства мультипликации.

+ 5 в. 42

19 MSR К1801 AD0 25

22 MSW ВП1-015 AD1 31

20 MSA AD2 30

25 VA1 AD3 32

23 VA2 AD4 33

24 VA3 AD5 34

27 VA AD6 35

28 CLC1 AD7 36

11 CLC2 AD8 03

16 CLR AD9 02

AD10 01

18 CLRM AD11 41

AD12 40

17 CLRM AD13 39

AD14 38

15 OSN AD15 37

INT 09

12 OSN OUT2 08

IN1 05

07 SM OUT1 10

IN2 04

14 SM ASW 13

ST 06

21

Рис. 2.35. Принципиальная схема БИС К1801ВП1 - 015.

Назначение выводов микросхемы:

MSR - магистральный сигнал “чтение”,

MSW - магистральный сигнал “запись”,

MSW - магистральный сигнал “синхронизация адреса”,

VA - инициализация БИС (сигнал с селектора адреса),

VA1,VA2,VA3 - дополнительные адресные входы,

CLC1 - первая тактовая частота,

CLC2 - вторая тактовая частота, используемая для устранения “дребезга” сигналов,

CLR - сброс внутренних регистров и счетчиков,

CLRM - входной сигнал нуль - метки,

C LRM - инверсный входной сигнал нуль - метки,

OSN - основной входной сигнал датчика (Sin),

O SN - инверсный входной сигнал датчика (Sin),

SM - дополнительный сигнал датчика (Cos),

S M - инверсный дополнительный сигнал (Cos),

AD0 - AD15 - магистральные сигналы шины адрес / данные,

INT - выходной сигнал запроса на обслуживание прерывания,

ASW - магистральный сигнал ответа на обращение к БИС со стороны процессора,

ST - строб-сигнал при записи информации в БИС со стороны процессора.

Микросхема К1801ВП1 -015 имеет в своем составе следующие функциональные узлы::

- узел связи информационной магистралью микропроцессора,

- узел входных одновибраторов и суммирующих инверторов,

- реверсивный счетчик-накопитель,

- выходной буферный регистр.

Первый узел реализует типовые функции интерфейсного блока и предназначен для обмена информацией с центральным процессором. Второй узел выполняет функции формирования коротких импульсов из передних фронтов основных и дополнительных сигналов датчика и функцию мультипликации. Реверсивный счетчик производит счет поступающих со схемы мультипликации импульсов, т.е. содержит величину текущей координаты рабочего органа. Значение координаты выдается в центральный процессор через буферный регистр.

Управление микросхемой осуществляется через два программных регистра:

- регистр управления РУ,

- регистр данных РД.

Регистр управления имеет следующий формат:

Таблица 2.19.

NN разрядов 15 14 13 12 02 01 00

Обозначение сигналов ФЛ SM OSN CLRM МФ МА Р

Назначение сигналов:

ФЛ - флаг-триггер запроса на прерывание по приходу сигнала нуль -метки CLRM или при проходе через “0” реверсивного счетчика накопителя.

SM - сигнал запроса на прерывание по отказу в канале дополнительного сигнала датчика.

OSN - сигнал запроса на прерывание по отказу в канале основного сигнала датчика.

CLRM - сигнал запроса на прерывание по отказу в канале сигнала нуль - метки.

МФ - маска сигнала ФЛ. При МФ = 1 запрещаются прерывания по сигналу нуль - метки и по проходу реверсивного счетчика через нулевое положение.

МА - маска прерывание по отказам в каналах сигналов OSN, SM, CLRM.

Р - режимы работы БИС:

при Р = 0 по приходу сигнала CLRM содержимое счетчика переписывается в буферный регистр, а сам счетчик обнуляется. При Р = 1 перепись осуществляется без обнуления счетчика.

В реальной системе ЧПУ типа МС2101 для реализации измерительных систем разработан специальный субблок 9213, в котором размещены пять измерительных систем на основе БИС К1801ВП1 0- 015 работающие с унитарными импульсными датчиками ( см. принципиальные схемы субблока 9213. листы 1,2 ).

Субблок содержит следующие основные узлы:

- входной ретранслятор на микросхемах D1...D3,

- блок радиальных прерываний на микросхеме 4,

- селектор адресов на микросхемах D6...D8

- блоки оптронных развязок - узлы УР1...УР5,

- БИС обработки сигналов датчиков D15...D19

Ретранслятор предназначен для разгрузки сигнальных линий магистрали центрального процессора по мощности.

Селектор адреса выполняет функции дешифрации адреса конкретной БИС, а в каждой БИС дешифрации ее программных регистров РУ или РД. Рассмотрим пример дешифрации адреса БИС первого канала ( MC D15). Бис инициируется при подаче уровня лог.1 на вход VA. Этот сигнал приходит с селектора адреса при установке на магистрали адреса, согласно следующей таблице:

Таблица 2.20.

15	14	13	12	11	10	09	08	07	06	05	04	03	02	01	00
1	1	1	0	0	0	0	1	*	0	*	*	*	*	*	0

Разряды адреса АD06, AD08...AD15 дешифрируются селектором адреса, разряд AD07 выбирает тип регистра БИС: при наличии в данном разряде адреса лог. 1 выбирается регистр управления, при уровне лог.0 - регистр данных. Разряды AD01...AD03 воспринимаются внутренним дешифратором, который срабатывает в зависимости от уровня сигналов на входах VA1...VA3. В нашем случае на этих входах присутствует уровень лог. 1, следовательно, в коде адреса в данных разрядах должны быть “0”. Разряды AD04 и AD05 зависят 18.11.2020 от местоположения субблока в корпусе УЧПУ и к тому же взаимно исключают друг друга. Поэтому при нахождении субблока в первой позиции формируется в адресе код 01. Окончательно получим следующие адреса:

Регистр данных - 160420

Регистр управления - 160620.

Блок радиальных прерываний ( MC D4) предназначен для организации алгоритма векторного прерывания в общей системе прерываний центрального процессора. В качестве радиальных запросов БРП служат сигналы INT всех пяти БИС К1801ВП1-015 субблока.

Узлы оптронной развязки УР1...УР5 предназначены для гальванической развязки УЧПУ от датчиков обратной связи, для питания которых используются станочные блоки питания.

БИС обработки сигналов датчиков DD15...D19 предназначены для преобразования, накопления сигналов унитарных датчиков , а также для выдачи текущего значения координаты рабочего органа по запросу центрального процессора.

Основные характеристики наиболее распространенных унитарных датчиков приведены в нижеследующей таблице:

Таблица 2.21.

Тип датчика	Число импульсов	Основное питание	Питание осветителя	Изготовитель
ВЕ-178	1000	+15в, -15в	1,5...2в.	ЭНИМС
ВЕ-51	256	+15в, -15в.	1,5...2в.	ЭНИМС
IRC-111	1024	+5в.	+5в,	ЧССР
IRC-120	1000	+5в.	+5в.	ЧССР
ROD-630	1000	+15в, -15в.	+15в.	ФРГ

Представленные в таблице датчики предназначены для прямого измерения углового перемещения рабочих органов станка. Поэтому для измерения линейных перемещений их необходимо преобразовать в угловые с помощью механических преобразователей, чаще всего с помощью шариковых винтовых пар. Дискретность измерительной системы в этом случае определится из зависимости:

360

б = К

N

где: N - число импульсов за один оборот датчика,

К - передаточное число механического преобразователя .

Для винтовой передачи К= t / 360, где t - шаг винтовой пары.

Например, при использовании датчика ВЕ-178 и шариковой пары с шагом 10мм получим дискретность измерительной системы: б = 0,01 мм. Уменьшение дискретности и следовательно, увеличение точности измерения можно достичь за счет дополнительной механической мультипликации между выходным валом датчика и ходовым винтом рабочего органа. Однако при таком способе увеличивается влияние погрешностей самого мультипликатора, что в свою очередь накладывает дополнительные требования к качеству изготовления деталей мультипликатора.

2.3.2. Кодовые датчики. Наибольшее распространение получили фотоэлектрические и потенциометрические кодовые датчики. Принцип получения информации в фотоэлектрических кодовых датчиках аналогичен принципу работы унитарных датчиков, а необходимый объем информации о положении рабочего органа обеспечивается сложной формой маски. Маска в кодовых датчиках формирует многоразрядный код, при этом на каждый разряд имеется своя фотоэлектрическая система, т.е. излучатель и фотоприемник, иногда излучатель является общим элементом для всех разрядов. На рис. 2.36. показан фрагмент маски для получения информации в двоичном коде. Рис.2.36. Фрагмент маски двоичного кода.

Маска в данном случае представляет собой чередование светлых и темных полос-рисок, естественно. чем выше разряд кода тем шире риски. При изготовлении маски в виде диска младшие разряды располагаются ближе к периферии диска, так как именно они определяют дискретность и в конечном счете точность измерительной системы. Показанная на рис 4.7. маска двоичного кода проста по конструкции и формирует информацию в наиболее удобном для использования виде. Однако такая маска имеет один существенный недостаток - в моменты изменения значения старшего разряда переключаются и все остальные младшие разряды, что приводит к резким колебаниям потребляемого тока и как следствие, к ухудшению качества сигнала.

Во избежание таких бросков тока маски изготавливают в виде, дающем другие типы кодов, например, код Грея. На рис. 2.37. показан фрагмент маски, формирующей информацию в виде кода Грея.

Рис. 2.37 Фрагмент маски для кода Грея.

Отличительной особенностью кода Грея заключается в том, что в любой момент времени изменение значения кода происходит только в одном разряде. По такому принципу реализован датчик SPIRODISC ENCODER фирмы KAWASAKI, использованный ею в промышленном роботе UNIMAT. Полученный таким образом код легко может быть преобразован в обычный двоичный программным или аппаратным способом. Простейшая схема преобразования с использованием элемента “Исключающее ИЛИ” показана на рис. 2.38.

6р

6р

5р =1 5р

4р =1 4р

3р =1 3р

Код Грея Двоичный код

2р =1 2р

1р =1 1р

0р =1 0р

Рис. 2.38. Схема преобразования кода Грея в двоичный .

Из кодовых датчиков других типов нужно отметить потенциометрические датчики. Обычно это проволочные датчики повышенной точности изготовления с применением высококачественной проволоки (малая зависимость от параметров окружающей среды, линейная зависимость сопротивления от длины проводника).

Потенциометрические датчики относятся к классу аналоговых датчиков, поэтому требуют применения аналого-цифровых преобразователей. Дискретность и, следовательно, точность датчиков зависит от двух факторов:

- дискретности АЦП.

- шага (практически диаметра проволоки) намотки потенциометра.

Последнее часто является определяющим, поэтому для уменьшения его влияния либо применяют электронную интерполяцию в пределах сигнала с одного витка потенциометра, либо используют многооборотные потенциометры. Несмотря на простоту и дешевизну потенциометрические датчики редко используют в качестве ДОС измерительных систем из-за самого крупного их недостатка - наличие контактного токосъемного устройства - движка потенциометра, так как при его работе возникают микроискры, которые значительно уменьшают живучесть потенциометра. Кроме того происходит простое механическое истирание проводников и это тем существеннее. чем тоньше провод, т.е. точнее потенциометр. По эти причинам потенциометрические датчики используются в тех случаях когда число измерений. точнее. число перемещений по координатам невелико. Такие датчики применяются в частности в системах отсчета робота РМ-01, промышленного робота У15 и некоторых других устройствах.

2.3.3. Комбинированные ДОС. Как указывалось выше, унитарные датчики просты пор конструкции и удобны в работе, однако имеют крупный недостаток - они не могут дать точное положение рабочего органа сразу после включения УЧПУ, поэтому перед началом работы необходимо вернуть все рабочие органы оборудования в начальное положение, от которого начинается отсчет координат. Это начальное положение фиксируется с помощью других датчиков, например, контактных или бесконтактных концевых выключателей. Благодаря наличию нуль - метки в унитарных датчиках требования по точности к концевым выключателям невысокие. Однако они требуют дополнительных каналов связи для приема и последующей обработки информации.

Кодовые датчики лишены этого недостатка, однако, они сложны и потому дорогостоящи.

Комбинированные ДОС в определенных пределах совмещают достоинства обоих перечисленных типов и ослабляют их недостатки. Эти датчики работают как кодовые в небольшом (10 - 20 мм ) диапазоне перемещения, а в полном диапазоне измерения работают как унитарные, при этом выходной сигнал его как унитарного датчика формируется при перемещении рабочего органа на величину равную диапазону датчика. работающего как кодовый. Таким образом, счетно-накопительное устройство, выдающее в процессор значение координаты рабочего органа, формирует его из двух составляющих: числа диапазонов кодового датчика и информации самого датчика. Наибольшее распространение среди комбинированных датчиков получили ДОС на основе вращающихся трансформаторов и индуктосинов.

Вращающийся трансформатор (ВТ) представляет собой электрическую машину, имеющую две статорные и две роторные обмотки, расположенные перпендикулярно друг другу, соответственно и на статоре и на роторе:

Н2 Р2

Н1 К1 Р3

Статор Ротор

К2 Р2

Рис. 2.39. Принципиальная схема ВТ.

При использовании в качестве ДОС вращающийся трансформатор включен в режиме фазовращения, при котором на статорные обмотки подаются два гармонических сигнала, сдвинутые по фазе на 90 градусов друг к другу:

U1 = U Sin ( Фt )

U2 = U Sin ( Фt + 90 )

Эти два напряжения формируют в статоре круговое поле, создающее в обмотках ротора выходное напряжение, равное:

Uвых = Uр Sin ( Фt + Ор ) ,

где: Ор - угол поворота ротора относительно статора.

U 1

U2

Uвых

К1

К2

ГТИ

УВ

Рис. 2.40. Циклограмма сигналов измерительной системы

при использовании ВТ.

Частота выходного сигнала равна частоте питающего напряжения, а амплитуда Uр зависит от коэффициента трансформации ВТ. Для большинства ВТ коэффициент трансформации равен 1, поэтому Uр = U.

Таким образом, построив систему измерения с высокой точностью угла сдвига фаз Ор можно измерять угол поворота ротора, а с использованием преобразующих устройств и линейное перемещение рабочего органа как и в предыдущих датчиках.

Принцип работы системы для измерения угла сдвига фаз поясняется циклограммой на рис. 2.40. функциональной схемой на рис. 2.41.

Измерение угла сдвига фаз выполняется с помощью фазового дискриминатора, функциональная схема которого приведена на рис 4.12. Принцип работы дискриминатора заключается в следующем:

Опорная частота и выходной сигнал подаются на соответствующие компараторы К1 и К2, которые формируют короткие импульсы в момент перехода амплитуды сигналов

ГТИ УВ СНМ

U1

К1 ТТ

СНС

U2

К2

Рис.2.41. Функциональная схема фазового дискриминатора.

через нулевое значение, причем при переходе амплитуды сигнала от положительного значения к отрицательному значению. В качестве опорного напряжения принимается одно из питающих напряжений статора - на циклограмме напряжение U1. Инвертированные импульсы компараторов управляют RS - входами триггера ТТ, который в свою очередь открывает в момент прихода импульса К1 и зарывает в момент прихода импульса К2 управляемый вентиль УВ. Через данный вентиль импульсы генератора ГТИ поступают на вход реверсивного счетчика накопителя младших разрядов СНМ. Число пришедших в счетчик импульсов зависит от частоты импульсов ГТИ и самое главное от времени открытия УВ, которое в свою очередь соответствует времени между импульсами опорного и выходного напряжений, т.е. сдвига фаз опорного и выходного напряжений ВТ. Таким образом, состояние счетчика СНМ полностью отражает величину угла поворота ротора ВТ. Разрядность этого счетчика должна обеспечить прием всех импульсов за полный сдвиг фазы, т.е. сдвиг фаз на 360 градусов, откуда:

f гти

N =

f оп

где: f гти - частота импульсов генератора,

f оп - частота опорного напряжения.

Так при частоте опорного напряжения 2,5 кгц и частоте импульсов генератора 2.5 Мгц емкость счетчика должна быть равной 1000 и соответственно дискретность датчика 0.36 град/ имп. При измерении линейного перемещения преобразованного с помощью винтовой пары с шагом 10 мм получим дискретность 0.01 мм/имп. Поскольку состояние счетчика накопителя постоянно обновляется с частотой опорного напряжения. т.е. 2.5 Кгц, то в пределах диапазона 10 мм счетчик всегда имеет информацию о положении рабочего органа. Для получения же полного значения координаты импульсы переполнения счетчика СНМ поступают на вход также реверсивного счетчика СНС - счетчик накопитель старших разрядов. В отличие от СНМ счетчик СНС не возобновляется и при выключении питания его содержимое разрушается. Также как и при использовании унитарных датчиков перед началом работы рабочий орган должен быть возвращен в исходное положение, фиксируемое с помощью концевых выключателей, однако требования к точности срабатывания этих выключателей много ниже, чем при использовании унитарных датчиков - разброс срабатывания должен лежать в пределах диапазона счетчика СНМ.

Как видно из вышеприведенной формулы дискретность и следовательно точность измерительной системы зависит от соотношения частот опорного напряжения и частоты импульсов генератора, кроме того момент возникновения импульсов компараторов также влияет на точность отсчета. Чем выше частота опорных напряжений, тем более короткий импульс формируется компаратором, однако ВТ как электромагнитная система имеет определенную полосу пропускания, и максимальная частота, пропускаемая магнитной системой без искажения не превышает 2.5 Кгц. Поэтому уменьшить дискретность и , следовательно повысить точность можно за счет увеличения частоты импульсов генератора. Так при частоте 25 Мгц можно получить дискретность 0.001 мм/имп. Дальнейшее повышение частоты не приведет к повышению точности из-за неточной работы компараторов.

ВТ представляют собой комбинированные ДОС вращательного типа и для измерения линейных перемещений требуется механическое преобразование линейного перемещения в угловое, что вносит дополнительные погрешности измерения. Для измерения линейных перемещений без преобразования используется комбинированный ДОС типа линейный индуктосин. На рис.2.42 схематично показан о конструктивное решение линейного индуктосина. Датчик состоит из движка 1 и линейки 2 . На движке печатным способом нанесены две обмотки Н1-К1 и Н2-К2. Обмотки сдвинуты друг по отношению к другу на величину равную четверти шага.

Н1 К1 Н2 К2

1

L = t ( n+0,25 ) t

t

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Р1 2 Р2

Рис. 2.42. Схема расположения обмоток линейного индуктосина.

По принципу действия индуктосин аналогичен ВТ. На обмотки движка подаются два гармонических сигнала, сдвинутые друг относительно друга на четверть периода, эти сигналы создают в магнитной системе движка линейное электрическое поле, которое наводит в линейке также гармонический сигнал, сдвинутый по фазе относительно опорного сигнала на величину пропорциональную смещению линейки по отношению к движку. Сдвиг фазы на один период (360 градусов) на длине, равной одному шагу линейки, поэтому фазовый дискриминатор как и в случае ВТ работает в диапазоне одного шага. Схема работы дискриминатора полностью аналогична дискриминатору ВТ, отличия заключаются только в параметрах сигналов. Поскольку обмотки движка имеют малое сопротивление, для их запитки необходимы усилители тока, выходной сигнал также мал по амплитуде, поэтому требуется значительное усиление. Шаг печатных рисунков движка и линейки зависит от технологических возможностей изготовителя, обычно выполняется равным 2мм. Выбор тактовых частот определяется теми соображениями, что и при использовании ВТ. Поэтому при частоте опорного напряжения 2,5 Кгц и частоте заполняющего генератора импульсов равной 5 Мгц получим дискретность:

2 х 2,5

б = = 0,001 мм / имп.

5 000

Таким образом, применение линейных индуктосинов позволяет исключить механические преобразователи перемещений и повысить точность измерения.