- •15.03.06 «Мехатроника и робототехника»
- •1. Цель работы
- •2. Теоретические сведения
- •3. Описание лабораторной установки
- •4. Предварительное задание
- •5. Рабочее задание
- •6. Контрольные вопросы
- •1. Цель работы
- •2. Основные теоретические сведения
- •4. Предварительное задание
- •5. Рабочее задание
- •6. Методические рекомендации
- •7. Контрольные вопросы
- •2. Теоретические сведения
- •3. Описание лабораторной установки
- •4. Предварительное задание
- •5. Рабочее задание
- •6. Методические указания
- •7. Контрольные вопросы
- •15.03.06 «Мехатроника и робототехника»
- •3 94026 Воронеж, Московский просп., 14
ФГБОУ ВПО
«Воронежский государственный технический университет»
Кафедра электропривода, автоматики и управления
в технических системах
МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ
по выполнению лабораторных работ № 1-3 по дисциплине
«Информационные устройства и системы
в робототехнике»
для студентов направления
15.03.06 «Мехатроника и робототехника»
(профиль «Промышленная и специальная робототехника»)
очной формы обучения
Воронеж 2015
Составитель канд. техн. наук В.А.Трубецкой
УДК 621:338(075)
Методические указания по выполнению лабораторных работ № 1-3 по дисциплине «Информационные устройства и системы в робототехнике» для студентов направления 15.03.06 «Мехатроника и робототехника» (профиль «Промышленная и специальная робототехника») очной формы обучения/ ФГБОУ ВПО «Воронежский государственный технический университет»; сост. В.А. Трубецкой. Воронеж, 2015. – 32 с.
Методические указания предусматривают систематизацию, закрепление и расширение теоретических знаний студентов по дисциплине «Информационные устройства и системы в робототехнике» и формирование практических навыков по расчету и выбору датчиков информационных систем, а также исследованию их характеристик.
Методические указания подготовлены в электронном виде в текстовом редакторе WORD и содержатся в файле МУИ ЛР 1-3.doc.
Ил. 9. Библиогр.: 2 назв.
Рецензент канд. техн. наук, доц. А.К. Муконин
Ответственный за выпуск зав. кафедрой д-р техн. наук, проф. В.Л. Бурковский
Издается по решению редакционно-издательского совета Воронежского государственного технического университета
© ФГБОУ ВПО «Воронежский государственный технический университет», 2015
Лабораторная работа № 1
ИССЛЕДОВАНИЕ ХАРАКТЕРИСТИК КОЛЛЕКТОРНОГО ТАХОГЕНЕРАТОРА И ПОМЕХОЗАЩИЩЕННОГО КАНАЛА СВЯЗИ
1. Цель работы
1.1. Изучить выходные характеристики коллекторных тахогенераторов и их погрешности.
1.2. Изучить способы регистрации электромагнитных помех, воздействующих на канал связи.
1.3. Исследовать основные характеристики информационного канала с тахогенератором при различных уровнях шумов.
2. Теоретические сведения
2.1. Краткий обзор тахогенераторов
В качестве датчиков скорости (датчики внутренней информации ПР) в промышленности находят применение тахогенераторы (ТГ) постоянного и переменного тока разнообразных систем и конструкций. Среднее и действующее значение напряжений ТГ всех видов, пропорционально частоте вращения , но формы сигналов в зависимости от типа машины значительно отличаются. При использовании ТГ важное, а иногда решающее значение имеет форма выходного напряжения.
Для реализации обратной связи по скорости из разных видов ТГ более широко применяют ТГ постоянного тока. Это следует объяснять тем, что большинство регуляторов в электроприводах имеют вход на постоянном токе. В большинстве исполнительных систем промышленных роботов (ПР) используются двигатели постоянного тока. Заводы-изготовители при комплектных поставках предпочитают иметь ТГ такого же типа, как и двигатель. Характерными в этом отношении являются агрегаты малой мощности, у которых якори двигателя и ТГ установлены на одном валу. Имеет значение также относительно малая чувствительность цепей измерения на постоянном токе к влиянию внешних магнитных полей.
Номинальные частоты большинства ТГ постоянного тока не превышают 2000 об/мин, но по центробежной устойчивости предусматривается запас 2,5-3 раза и более, при этом учитывается вероятность «разноса» привода постоянного тока. Некоторые типы ТГ (ТМГ, СЛ...) допускают продолжительную работу при частотах вращения 3500-4000 об/мин и напряжениях на якоре до 300 В. На быстроходных агрегатах находят применение ТГ типов ТГП ( nmax = 7000 об/мин ) и ТДР.
Учтём: максимальные напряжения таких ТГ лежат в пределах 50-80 В. В связи с малой плотностью тока для ТГ целесообразно применять щетки с высоким активным сопротивлением. Основное внимание уделяется износостойкости и плавности хода. Качественные щетки с правильно подобранным давлением при непрерывной работе могут служить (4-8)·103 ч (6-9 мес.). Некоторые фирмы гарантируют работу щеток без замены на протяжении 10000-20000 часов. Износ щеток повышается с увеличением линейной скорости коллектора и под влиянием вибраций. По показаниям износа щеток ТГ на своих подшипниках имеют значительные преимущества по сравнению со встроенными конструкциями.
Прецизионные ТГ (ПТГ), к которым предъявляются жесткие требования по уровню пульсаций и стабильности характеристик существенно отличаются от серийных машин, по конструкции, качеству материалов и классу изготовления. В целях расширения объема поставок и удовлетворения требований различных заказчиков изготовляют прецизионные ТГ широкой номенклатуры. Большие габариты ТГ иногда обосновывают стремлением повысить выходное напряжение. Вместе с тем современные САУ работают при мощностях информационных систем до 1-6 Вт. Верхние пределы номинальных скоростей ТГ снижаются при увеличении габаритов, но любой ТГ пригоден для использования при низких частотах вращения 10-100 об/мин. Известно, что начиная с ТГ массой 6-10 кг и кончая более крупными, технология и возможности изготовления симметричных деталей практически одинаковы. Краткий сравнительный анализ показывает, что увеличение массы ТГ не дает заметного увеличения качества выходного сигнала, а по размерам электропривода, удобству эксплуатации, износостойкости щеток и подшипников целесообразно выбирать ТГ меньших габаритов.
2.2. Принцип действия, основные характеристики, погрешности ТГ постоянного тока.
Конструктивно ТГ постоянного тока подобны двигателям постоянного тока с независимым возбуждением. При неизмененном токе возбуждения ,т.е. при неизменном потоке Ф ЭДС ТГ пропорциональна частоте вращения
(1)
Выходное напряжение ТГ
(2)
Из выражения (1) и (2) уравнение выходной характеристики ТГ имеет вид:
(3)
Выражение (3) можно записать в виде
(4)
где U - мгновенное значение пульсирующего или выпрямленного напряжения; Т - время (период) одного оборота якоря ТГ.