|
|
|
Главная страница Механотроны [0] [1] [2] [3] [4] [5] [6] [7] [8] [9] [10] [11] [12] [13] [14] [15] [16] [17] [18] [19] [20] [21] [22] [ 23 ] [24] [25] [26] [27] [28] [29] [30] [31] [32] [33] [34] [35] [36] [37] [38] [39] [40] Dg будет вырабатываться линейно-возрастающее напряжение, которое будет сравниваться компаратором Лз с выходным напряжением буферного усилителя Лг. В момент сравнения произойдет срабатывание компаратора и ?5-триггера на микросхемах D и з 2, в результате чего произойдет блокировка счета по входу V в двоичном и двоично-десятичном счетчиках, при этом на выходе В появится высокий уровень напряжения, а на выходах двоичного и двоично-десятичного кодов появится код, соответствующий значению механической величины в момент срабатывания компаратора. Информация в виде двоичного кода может использоваться для дальнейшей обработки цифровыми вычислителями, а информация в виде двоично-десятичного кода-для управления цифровыми индикаторами. Сигнал на выходе В предназначен для управления процессом считывания информации с выходом двоичного и двоично-десятичного кодов. Особенностью рассмотренного преобразователя является наличие перестраиваемого источника опорного напряжения, выполненного на операционном усилителе Лз. Перестройка опорного напряжения осуществляется как вручную (с помощью резистора Rie), так и автоматически. Ручная перестройка источника опорного напряжения используется для установки масштаба преобразования механической величины в цифровой код, которую требуется производить при смене механотрона или при переходе от одной единицы измерения к другой. Автоматическая перестройка опорного напряжения обеспечивает частичную компенсацию нелинейности выходной характеристики механотрона, которая может быть уменьшена до десятых долей процента. Схема аналого-цифрового преобразователя рассчитана на преобразование в цифровой код только положительных входных напряжений, поступающих с буферного усилителя. Для того чтобы это не ограничивало функциональные возможности преобразователя, в схему введены переключатель Si и резистор R5. Перед началом измерений резистор R5 устанавливают в положение, при котором вы.ходной код равен нулю или другой величине, принимаемой за начало отсчета, а переключатель Si устанавливают в такое положение, 142 при котором увеличению измеряемой механической величины соответствует увеличение значений выходного кода преобразователя. Таким образом, в рассмотренном преобразователе обеспечивается возможность инверсии отрицательных выходных сигналов механотрона и их смещение в область положительных сигналов, что значительно упрощает и повышает надежность работы схемы аналого-цифрового преобразователя. Следует отметить, что имеющаяся в рассмотренном аналого-цифровом преобразователе возможность изменения масштаба преобразования, инвертирования выходных сигналов, а также возможность смещения этих сигналов в область положительных значений и регулировка диапазонов измерений в широких пределах особенно важны при применении механотронных датчиков в АСУТП, причем указанные свойства аналого-цифрового преобразователя повышают гибкость и эффективность этих систем управления. ГЛАВА ЧЕТВЕРТАЯ ТИПЫ и ПАРАМЕТРЫ МЕХАНОТРОННЫХ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ, РАЗРАБОТАННЫХ ДЛЯ ПРОМЫШЛЕННОГО ОСВОЕНИЯ 4.1. ОДНОКОМПОНЕНТНЫЕ МЕХАНОТРОННЫЕ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ ЛИНЕЙНЫХ ПЕРЕМЕЩЕНИЙ, УСИЛИЙ И УГЛОВ ПОВОРОТА В настоящее время отечественная промышленность серийно выпускает ряд диодных и триодных механотронных преобразователей линейных перемещений и сил. Сдвоенные диодные механотроны типов 6МХ1С, 6МХЗС, 6МХ4С, 6МХ5С, 6МХ1Б, 6МХ2Б, 6МХ7С, 6МХ8Б, 6МХ9Б, 6МХ10С обладают высокой чувствительностью по току к перемещениям и силам, малым внутренним сопротивлением, низкими значениями питающих напряжений и небольшими измерительными УСИЛИЯМИ. Механотроны 6МХ1С, 6МХЗС, 6МХ4С, 6МХ5С, 6МХ7С и 6МХ10С выполнены с октальным цоколем, а механотроны 6МХ1Б, 6МХ2Б, 6МХ8Б и 6МХ9Б имеют сверхминиатюрное оформление с гибкими («мягкими») выводами. Электродные системы механотронов представляют собой сдвоенные диоды продольного управления с плоскопараллельными электродами. Конструкции механотронов с октальным цоколем были показаны выше на рис. 2.10,а, а сверхминиатюрных-на рис. 2.8,6, 0 и на рис. 2.9. Во всех механотронах с октальным цоколем и в сверхминиатюрном механотроне 6МХ8Б подвижны оба анода. В механотронах 6МХ1Б, 6МХ2Б и 6МХ9Б помимо подвижного анода имеется неподвижный анод, расположенный на строго фиксированном расстоянии От катода. Во всех механотронах, кроме механотронов 6МХ1Б и 6МХ9Б, управляющие стержни электрически изолированы от подвижных анодов с помощью слюдяных или керамических изоляторов, причем электрический вывод этих анодов осуществляется через эластичные контактные пружинки. В механотронах 6МХ1Б и 6МХ9Б подвижный анод выполнен в виде отрезка тонкостенной трубочки и приварен непосредственно к Стержню, который вместе с мембраной и фланцем механотрона находится под потенциалом подвижного анода и является его электрическим выводом. Благодаря наличию специальной растяжки кинематические системы всех вышеназванных однокомпонентных механотронов имеют чувствительность в рабочем направлении перемещения штыря, в 20-100 раз большую по сравнению с чувствительностью этих систем в направлении, перпендикулярном рабочему. Описанные сдвоенные диодные однокомпонентные механотроны при эксплуатации включаются преимущественно в симметричные мостовые измерительные схемы. Измерение линейных перемещений (линейных размеров) с помощью механотрона осуществляется контактным способом. При этом штырь механотрона прижимается к контролируемому объекту. На штыре создается измерительное усилие, величину которого можно регулировать с помощью нагрузочных и разгрузочных устройств. Как отмечалось выше (§ 2.1), значение собственного измерительного усилия механотрона Р„ зависит от значения чувствительности к силам его кинематической системы, а также от относительного расположения 144 электродов в приборе после его изготовления. Собственное измерительное усилие Ры является одним из важных параметров механотронных преобразователей перемещений. Основные параметры диодных механотронных преобразователей перемещений и сил, выпускаемых промышленностью, приведены в табл. 4.1 и 4.2. Как видно из таблиц, эти механотроны отличаются друг от друга , прежде всего чувствительностью и диапазонами измеряемых перемещений и сил. При этом наибольшую чувствительность по току к перемещениям имеет механотрон 6МХЗС (до 100 мкА/мкм), наибольшую чувствительность по току к силам - механотрон 6МХ9Б (более 3 мА/сН), наиболее широкий диапазон измерений - механотрон 6МХ10С (±2,5 мм). Из рассматриваемых механотронов наилучшей стабильностью в работе и высокой линейностью выходной характеристики обладают механотроны 6МХ1С и 6МХ7С, а также механотроны 6МХ4С, 6МХ5С, 6МХ10С и 6МХ8Б, которые можно рекомендовать в первую очередь для высокоточных измерений. На рис. 4.1-4.4 приведены типичные статические характеристики для большинства рассматриваемых механотронов. На рис. 4.5 изображены рабочие (выходные) характеристики перемещения механотронов 6МХ1С, 6МХ4С, 6МХ5С и 6МХ10С, полученные при их включении в мостовую измерительную схему, изображенную на рис. 3.2. Эти характеристики практически линейны. В табл. 4.2 приведены рекомендуемые значения анодных нагрузок R, при которых степень нелинейности выходных характеристик механотронов с двумя подвижными анодами не превышает 1%, а механотронов с одним подвижным анодом - 4%. На рис. 4.6 дана типичная кривая изменения во времени выходного сигнала механотрона типа 6МХ1С непосредственно после его включения. Время начального дрейфа н.д для механотронов с октальным цоколем составляет обычно 20-30 мин, а для сверхминиатюрных-5-10 мин. Нестабильность выходного сигнала («уход настройки») после предварительного прогрева механотронов в течение нд не превышает значений, указанных в табл. 4.2. При практическом использовании механотронного преобразователя важным параметром- является частота Габаритные размеры, масса и основные статические параметры Тиа механотрона Габаритные размеры Электрические
Рабочие (выходные) параметры механотронных преобразователей
механотронных преобразователей перемещений и сил параметры Электронно-механические параметры
Таблица 4.2 перемещений и сил, включенных в мостовые измерительные схемы параметры 3- « ч S я f
Предельно-допустимые условия эксплуатации «14 я п cr
[0] [1] [2] [3] [4] [5] [6] [7] [8] [9] [10] [11] [12] [13] [14] [15] [16] [17] [18] [19] [20] [21] [22] [ 23 ] [24] [25] [26] [27] [28] [29] [30] [31] [32] [33] [34] [35] [36] [37] [38] [39] [40] 0.0125 |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||