Тех. помощь Датчик угла поворота рулевого колеса

Датчики углового и линейного перемещения

Датчики угла поворота

Датчик угла. Представляет собой преобразователь угловой координаты в электрическое напряжение. Часто их используют для измерения угла поворота исполнительного вала.

Датчик углового рассогласования. Преобразует разность углов, например, заданного и фактического углов поворота исполнительного вала в эл. напряжение. В качестве датчиков угла и рассогласования широко применяются аналоговые элементы – сельсины и вращающиеся трансформаторы.

Недостатком аналоговых датчиков является невысокая точность и ограниченный диапазон изменения угла.

Цифровые датчики угла обеспечивают измерение углов в больших диапазонах и с высокой точностью. Их выходной величиной является число N обычно в двоичной системе счисления, представленное с помощью дискретных электрических сигналов. Требуемая точность достигается числом разрядов датчика.

Различают абсолютные и относительные датчики угла.

Относительные (или инкрементные) датчики измеряют приращение угла поворота вала относительно нулевого положения. Конструкция состоит из кодового диска и считывающего устройства, обычно оптопары.

Наиболее широкое применение получили датчики с фотоэлектрическим импульсным преобразователем. Преобразователь датчика вырабатывает 2 серии импульсов, сдвинутые по фазе на π/2, что необходимо для определения знака угла поворота. На двух дорожках кодового диска расположены пропускающие свет щели. В каждом канале свет от светодиода СД через щель попадает на фотодиод ФД, который открывается и появляется ток JФД. Он усиливается усилителем УС. Триггеры Шмитта ТШ формируют на выходе прямоугольные импульсы U1 и U2 с постоянной амплитудой, сдвинутые по фазе на π/2.

Выделение импульсов из каналов преобразователя для положительного fω или отрицательного f –ω направления скорости осуществляется логическим узлом ЛУ.

Счетчик СИ, получая сигналы fω (f – ω) от ЛУ, считает число импульсов N. Угол поворота α = α N,

где α – угол между соседними щелями одной дорожки.

Достоинства инкрементных датчиков: простая и дешевая конструкция, измерение углов в неограниченном диапазоне, высокая точность.

Недостатки: зависимость показаний от напряжения питания, при исчезновении последнего они сбрасываются.

Абсолютные ЦДУ в общем случае состоят из кодирующего элемента КЭ (диск, барабан) и считывающего устройства СУ на электронных элементах. На диск наносится кодовая маска (рисунок), которая представляет собой определенным образом расположенные на нем токопроводящие и непроводящие участки. Считывающее устройство содержит контактные щетки.

Кодовый диск состоит из трех концентрических колец, кольцо с минимальным радиусом имеет 2 участка, относится к старшему разряду выходного числа, кольцо с максимальным радиусом имеет 2n участков, где n – разрядность схемы считывания (у нас 3). В каждом последующем от центра кольце число участков удваивается, что соответствует в двоичном коде переходу от одного разряда к другому. Напряжение подводится через внешнее кольцо. Если щетки на токопроводящем участке, то – «1», если нет, то «0».

На границе смены участков из-за конечной ширины щеток и неточной их установки по одной прямой появляется неоднозначность считывания. Для её устранения применяют для каждого разряда, кроме младшего, две щетки, симметрично сдвинутые относительно линии считывания. Выбор щетки для считывания (i +1) разряда выполняет логическая схема в зависимости от значения i – го разряда. Со второй дорожки (i =1) считывание осуществляется от щетки Щ2 при а = 0 и от Щ2” – при а = 1. Для большей точности обычно используется код Грея.

Любому углу поворота диска соответствует комбинация из «0» и «1» на выходе датчика. Для трехразрядного датчика код числа имеет структуру а2 а1 а, изменяется от значения 000 до 111, что в десятичной системе соответствует числам от 0 до 7.

Шаг измерения равен ΔΘ = 360/2n.

В пределах ΔΘ датчик не реагирует на изменение входной величины Θ. Характеристика имеет ступенчатый вид. Абсолютная погрешность, вызванная дискретностью измерения равна δ = ΔΘ/2.

Достоинства абсолютных датчиков: независимость показаний от напряжения питания, направление поворота определяется надежнее.

Недостатки: более сложная и дорогая конструкция, измерение углов в диапазоне до 360 .

рЕЙЯР ПЮАНРШ

1.
бБЕДЕМХЕ

оПНЛШЬКЕММЮЪ ЩКЕЙРПНМХЙЮ
ХЯОНКЭГСЕРЯЪ Б ПЮГКХВМШУ НРПЮЯКЪУ МЮПНДМНЦН УНГЪИЯРБЮ, МЮСЙХ Х РЕУМХЙХ. мЮПЪДС
Я РЕМДЕМЖХЕИ ЮБРНЛЮРХГЮЖХХ РЕУМНКНЦХВЕЯЙХУ Х ОПНХГБНДЯРБЕММШУ ОПНЖЕЯЯНБ МЮ АЮГЕ
БШВХЯКХРЕКЭМНИ РЕУМХЙХ, ЯНБПЕЛЕММЮЪ ОПНЛШЬКЕММЮЪ ЩКЕЙРПНМХЙЮ ЯРЮКЮ МЮХАНКЕЕ
ПЮЯОПНЯРПЮМ╦ММНИ.

аЮГНБНИ ЯХЯРЕЛНИ КЧАНИ
ЯНБПЕЛЕММНИ ЮБРНЛЮРХВЕЯЙНИ ЯХЯРЕЛШ СОПЮБКЕМХЪ ОПНХГБНДЯРБЕММШЛ ОПНЖЕЯЯНЛ ,
ЪБКЪЕРЯЪ ЯХЯРЕЛЮ ЮБРНЛЮРХВЕЯЙНЦН ЙНМРПНКЪ, ОНГБНКЪЧЫЮЪ ОНКСВЮРЭ ХГЛЕПХРЕКЭМСЧ
ХМТНПЛЮЖХЧ Н ПЕФХЛМШУ ОЮПЮЛЕРПЮУ ОПНЖЕЯЯНБ┘

мЮСВМНИ НЯМНБНИ ЯХЯРЕЛ
ЮБРНЛЮРХВЕЯЙНЦН ЙНМРПНКЪ ЪБКЪЧРЯЪ ПЮГКХВМШЕ ОПХМЖХОШ ХГЛЕПЕМХИ ОЮПЮЛЕРПНБ
РЕУМНКНЦХВЕЯЙХУ ОПНЖЕЯЯНБ, Ю РЕУМХВЕЯЙНИ АЮГНИ ЩРХУ ЯХЯРЕЛ ЯКСФЮР ЯПЕДЯРБЮ
ХГЛЕПЕМХИ Х ОПЕНАПЮГНБЮМХИ ЯННРБЕРЯРБСЧЫХУ ОЮПЮЛЕРПНБ, СЯРПНИЯРБЮ ДКЪ
ЮБРНЛЮРХГЮЖХХ ОПНХГБНДЯРБЕММШУ ОПНЖЕЯЯНБ, ЯНДЕПФЮЫХЕ Б ЯЕАЕ ПЪД ЩКЕЛЕМРНБ,
ЯКСФЮЫХУ ДКЪ ХГЛЕПЕМХЪ ОЮПЮЛЕРПНБ ОПНЖЕЯЯЮ. щРХЛ ЩКЕЛЕМРНЛ ЮБРНЛЮРХВЕЯЙНИ
ЯХЯРЕЛШ ЪБКЪЕРЯЪ ДЮРВХЙ.

б МЮЯРНЪЫЕЕ БПЕЛЪ ДЮРВХЙХ
ПЮГПЮАЮРШБЮЧРЯЪ БН ЛМНЦХУ ХЯЯКЕДНБЮРЕКЭЯЙХУ Х НОШРМН-ЙНМЯРПСЙРНПЯЙХУ
НПЦЮМХГЮЖХЪУ. лМНФЕЯРБН ЯОЕЖХЮКХЯРНБ, Б ЯБНЕИ ПЮАНРЕ, ЯРЮКЙХБЮЕРЯЪ Я БШАНПНЛ
ЙНМЙПЕРМШУ ДЮРВХЙНБ.

пЮГМННАПЮГХЕ
РЕУМНКНЦХВЕЯЙХУ ОПНЖЕЯЯНБ ОПХБНДХР Й МЕНАУНДХЛНЯРХ ХЛЕРЭ ЬХПНЙХИ БШАНП
ДЮРВХЙНБ, ЙНРНПШЕ ДНКФМШ ЯННРБЕРЯРБНБЮРЭ РПЕАНБЮМХЪЛ, УЮПЮЙРЕПМШЛ ДКЪ БЯЕУ
СЯРПНИЯРБ ЮБРНЛЮРХЙХ. нМХ ДНКФМШ ХЛЕРЭ: БШЯНЙСЧ ВСБЯРБХРЕКЭМНЯРЭ, РНВМНЯРЭ,
АШЯРПНДЕИЯРБХЕ, МЮД╦ФМНЯРЭ, ОПНВМНЯРЭ, ЯПЮБМХРЕКЭМН ЛЮКШЕ ПЮГЛЕПШ Х Р.Д.

дЮММШИ ПЕТЕПЮР БЙКЧВЮЕР Б
ЯЕАЪ НАГНП ЬЕЯРХ ДЮРВХЙНБ СЦКЮ ОНБНПНРЮ. жЕКЭ ЩРНЦН ПЕТЕПЮРЮ √ ОПХНАПЕРЕМХЕ
СЛЕМХЪ ОНКЭГНБЮРЭЯЪ ОЮРЕМРМНИ КХРЕПЮРСПНИ, ДЕКЮЪ ЯПЮБМХРЕКЭМШИ ЮМЮКХГ, ДЮБЮЪ
ЩЙНМНЛХВЕЯЙСЧ НЖЕМЙС, МЮБШЙНБ ОН НТНПЛКЕМХЧ РЕУМХВЕЯЙНИ КХРЕПЮРСПШ, Ю РЮЙФЕ
ОПХНАПЕРЕМХЕ ЯОНЯНАМНЯРХ ЮМЮКХГХПНБЮРЭ ОПНЖЕЯЯШ, ОПНХЯУНДЪЫХЕ Б ЩКЕЛЕМРЮУ
СЯРПНИЯРБЮ.

2.
нОХЯЮМХЕ ЙНМЯРПСЙЖХХ ДЮРВХЙНБ

2.1 дЮРВХЙ
ХМДСЙЖХНММШИ АЕЯЙНМРЮЙРМШИ СЦКЮ ОНБНПНРЮ

тНПЛСКЮ ХГНАПЕРЕМХЪ.

1. хМДСЙЖХНММШИ АЕЯЙНМРЮЙРМШИ
ДЮРВХЙ СЦКЮ ОНБНПНРЮ , ЯНДЕПФЮЫХИ ТЕППНЛЮЦМХРМШИ ЯРЮРНП Я ОЮГЮЛХ МЮ ЕЦН
БМСРПЕММЕИ ОНБЕПУМНЯРХ, ПЮГЛЕЫ╦ММСЧ Б ОЮПЕ ЕЦН ДХЮЛЕРПЮКЭМН ПЮЯОНКНФЕММШУ ОЮГНБ
НАЛНРЙС БНГАСФДЕМХЪ, ПЮГЛЕЫ╦ММСЧ Б ЕЦН ДПСЦХУ ОЮГЮУ БШУНДМСЧ НАЛНРЙС Х
ДБСУОНКЧЯМШИ ТЕППНЛЮЦМХРМШИ ПНРНП Я ДКХМНИ р ОНКЧЯМНИ ДСЦХ, НРКХВЮЧЫХИЯЪ
РЕЛ, ВРН, Я ЖЕКЭЧ ПЮЯЬХПЕМХЪ ТСМЙЖХНМЮКЭМШУ БНГЛНФМНЯРЕИ ОСР╦Л ХГЛЕМЕМХЪ БХДЮ
ЕЦН БШУНДМНИ УЮПЮЙРЕПХЯРХЙХ Б ТСМЙЖХХ СЦКЮ ОНБНПНРЮ ПНРНПЮ, ОЮГШ ДКЪ ПЮГЛЕЫЕМХЪ
БШУНДМНИ НАЛНРЙХ ПЮЯОНКНФЕМШ Я СЦКНБШЛ ЯЛЕЫЕМХЕЛ g НРМНЯХРЕКЭМН ДХЮЛЕРПЮКЭМН
ПЮЯОНКНФЕММШУ ОЮГНБ Я НАЛНРЙНИ БНГАСФДЕМХЪ. 2. дЮРВХЙ ОН О. 1, НРКХВЮЧЫХИЯЪ
РЕЛ
, ВРН, Я ЖЕКЭЧ ОНБШЬЕМХЪ БШУНДМНИ УЮПЮЙРЕПХЯРХЙХ Б БХДЕ ЯХЛЛЕРПХВМНИ
РПЕСЦНКЭМНИ ГЮБХЯХЛНЯРХ, ОНКЧЯМЮЪ ДСЦЮ р=p/2, Ю СЦКНБНЕ ЯЛЕЫЕМХЕ g=p/2.

дЮРВХЙ ХМДСЙЖХНММШИ
АЕЯЙНМРЮЙРМШИ. бХД НАЫХИ

пХЯ. 1. 1 √
ТЕППНЛЮЦМХРМШИ ЯРЮРНП; 2 √ ДБСУОНКЧЯМШИ ТЕППНЛЮЦМХРМШИ ПНРНП; 3-5 Х 3¢-5¢- ОЮГШ; 6, 6¢- НАЛНРЙЮ БНГАСФДЕМХЪ; 7, 7¢- БШУНДМЮЪ НАЛНРЙЮ; р √ ЬХПХМЮ ОНКЧЯМНИ ДСЦХ; g— СЦКНБНЕ ЯЛЕЫЕМХЕ ОЮГНБ БШУНДМНИ НАЛНРЙХ НРМНЯХРЕКЭМН
ДХЮЛЕРПЮКЭМН ПЮЯОНКНФЕММШУ ОЮГНБ Я НАЛНРЙНИ БНГАСФДЕМХЪ;q— СЦНК ОНБНПНРЮ ПНРНПЮ.

3. дЮРВХЙ ОН О. 1, НРКХВЮЧЫХИЯЪ
РЕЛ
, ВРН, Я ЖЕКЭЧ ОНБШЬЕМХЪ БШУНДМНИ УЮПЮЙРЕПХЯРХЙХ Б БХДЕ ОХКННАПЮГМНИ
ГЮБХЯХЛНЯРХ Я ГНМНИ МЕВСБЯРБХРЕКЭМНЯРХ G, ОНКЧЯМЮЪ ДСЦЮ р=p/2, Ю СЦКНБНЕ ЯЛЕЫЕМХЕ g=0,5(p/2-G).

4. дЮРВХЙ ОН О. 1, НРКХВЮЧЫХИЯЪ
РЕЛ
, ВРН, Я ЖЕКЭЧ ОНБШЬЕМХЪ БШУНДМНИ УЮПЮЙРЕПХЯРХЙХ Б БХДЕ РПЮОЕЖЕХДЮКЭМНИ
ГЮБХЯХЛНЯРХ Я ДКХМНИ B
ОКНЯЙНЦН ЦНПХГНМРЮКЭМНЦН СВЮЯРЙЮ, ОНКЧЯМЮЪ ДСЦЮ р=B +p/2, Ю СЦКНБНЕ ЯЛЕЫЕМХЕ g=p/2.

оПХМЖХО ДЕИЯРБХЪ

оПХ ОНДЙКЧВЕМХХ НАЛНРЙХ БНГАСФДЕМХЪ Й
ХЯРНВМХЙС ОЕПЕЛЕММНЦН МЮОПЪФЕМХЪ (ЯЛ. ПХЯ.3) МЮВХМЮЕР БПЮЫЮРЭЯЪ ДБСУОНКЧЯМШИ
ТЕППНЛЮЦМХРМШИ ПНРНП, ЙНРНПШИ БШГШБЮЕР ЛЮЦМХРМСЧ ХМДСЙЖХЧ. я БШУНДМНИ НАЛНРЙХ
ЯМХЛЮЧР БШУНДМНЕ МЮОПЪФЕМХЕ(UБШУ.),
ЙНРНПНЕ ГЮБХЯХР НР СЦКЮ q ОНБНПНРЮ ПНРНПЮ, Ю РЮЙФЕ
НОПЕДЕКЪЕРЯЪ ЙНМЯРПСЙРХБМШЛХ ОЮПЮЛЕРПЮЛХ р, g.

Ссылка на основную публикацию